汇编(一)——ARM指令格式

ARM指令格式

ARM采用的是32位架构

ARM约定：

• Byte(字节)：8 bits
• Halfword(半字)：16bits (2 bytes)
• Word(字)：32 bits (4 byte)

大部分ARM core提供：

• ARM指令集(32-bits)
• Thumb 指令集(T变种)(16-bit)

ARM指令集是以32位二进制编码的方式给出的，大部分的指令编码中定义了第一操作数、第二操作数、目的操作数、条件标志影响位以及每条指令所对应不同功能实现的二进制位。

• 每条指令的多功能
• ARM指令一个·重要的特点是它所有的指令都带有条件，例如用户可以测试某个寄存器的值，但是，直到下一次使用同一条件进行测试时，才能有条件的执行这些指令。
• ARM指令另一个重要的特点是具有灵活的第二操作数，既可以是立即数，也可以是逻辑运算数，使得ARM指令可以在读取数值的同时进行算术和移位操作。它可以在几种模式下操作，包括通过使用SWI(软件中断)指令从用户模式进入系统模式

ARM指令集——条件码

ARM指令的基本格式如下：

<opcode> {<cond>} {S} <Rd> ,<Rn>{,<operand2>}

使用条件码“cond”可以实现高效的逻辑操作，提高代码效率。

所有的ARM指令都可以条件执行，而Thumb指令只有B(跳转)指令具有条件执行功能，如果指令不标明条件代码，将默认为无条件(AL)执行。

指令条件码表

操作码	条件助记符	标志	含义
0000	EQ	Z=1	相等
0001	NE	Z=0	不相等
0010	CS/HS	C=1	无符号数大于或等于
0011	CC/LO	C=0	无符号数小于
0100	MI	N=1	负数
0101	PL	N=0	正数或0
0110	VS	V=1	溢出
0111	VC	V=0	没有溢出
1000	HI	C=1，Z=0	无符号数大于
1001	LS	C=0，Z=1	无符号数小于或等于
1010	GE	N=V	有符号数大于或等于
1011	LT	N！= V	有符号数小于或等于
1100	GT	Z=0，N=V	有符号数大于
1101	LE	Z=1, N!=V	有符号数小于或等于
1110	AL	任何	无条件执行(指令默认条件)
1111	NV	任何	从不执行

示例1：

C代码：				对应的汇编代码如下，其R0为a，R1为b
if(a > b)			CMP R0, R1     ;R0与R1比较
	a++;			ADDHI R0,R0,#1 ;若R0>R1，则R0 = R0+1
else
	b++;			ADDLS R1,R1,#1 ;若R0<=R1,则R1 = R1+1

示例2：

C代码：
if((a!=10) && (b!=20))

a=a+b

对应的汇编代码如下，其R0为a，R1为b

CMP R0, #10 ;比较R0是否为10

CMPNE R1,#20 ;若R0不为10，则比较R1是否为20

ADDNE R0,R0,R1 ;若R0不为10且R1不为20，则执行R0=R0+R1

——从这里我们发现条件码需要上一条指令满足条件才执行

ARM基本格式成员说明

ARM指令的基本格式如下：

<opcode> {<cond>} {S} <Rd> ,<Rn>{,<operand2>}

其中<>号内的项是必须的，{}号内的项是可选的。

各项的说明如下：

1. opcode：指令助记符
2. cond：执行条件
3. S：是否影响CPSR寄存器的值
4. Rd：目标寄存器
5. Rn：第一个操作数的寄存器
6. operand2：第2个操作数

ARM指令格式举例

LDR R0, [R1] ;读取R1地址上的存储单元内容，执行条件AL；

BEQ DATAEVEN ;条件执行分支指令，执行条件EQ，即相等则跳转到DATAEVEN；

ADDS R2, R1, #1 ;加法指令，R2<-R1+1，影响CPSR寄存器；

SUBNES R2, R1，#0x20 ；条件执行的减法运算，执行条件NE，R1-0x20->R2，影响CPSR寄存器

ARM指令集——第2个操作数

ARM指令的基本格式如下：

<opcode> {<cond>} {S} <Rd> ,<Rn>{,<operand2>}

灵活的使用第2个操作数"operand2"能够提高代码效率。

它有如下的形式：

• #immed_8r——常数表达式
• Rm————— 寄存器方式(操作数即为寄存器的数值)
• Rm，shift——寄存器位移方式

#immed_8r——常数表达式

该常数必须对应8位位图(pattern)，即一个8位的常数通过循环右移偶数位得到，为合法常量。

例如：

MOV R0,#1 ;R0 = 1

AND R1,R2,#0X0F ;R2与0X0F，结果保存在R1中

LDR R0，[R1], #-4;读取R1地址上的存储单元内容，且R1=R1-4

合法常量：

0xFF、0x104、0xFF0、0xFF000、0xFF000000、0xF000000F

0xFF0等于0xFF左移4位，相当于右移28位

非法常量：

0x101、0x102、0xFF1、0xFF04、0xFF003、0xFFFFFFFF

Rm，shift——寄存器移位方式

将寄存器的位移结果作为操作数，但Rm值保持不变，位移方法如下：

操作码	说明	操作码	说明
LSL #n	逻辑左移n位(1<=n<=31)	ASR #n	算术右移n位(1<=n<=32)
LSR #n	逻辑右移n位(1<=n<=32)	ROR #n	循环右移n位(1<=n<=31)
ASL #n	算术左移n位(与LSL同义)	RRX	带扩展的循环右移1位

逻辑左移n位，就等于*2的n次方

例如：

ADD R1，R1，R1，LSL #3 ；R1=R1+R1*8 = 9R1

SUB R11,R12,R3,LSL #32 ; 32超出了LSL范围

MOVS R4,R4,RRX #3 ; RRX不需要指定移位量，RRX总是右移一位

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