内存访问和数据处理指令

ARM内存与数据处理指令详解

原创已于 2025-09-28 21:31:48 修改 · 428 阅读

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于 2025-09-28 18:49:27 首次发布

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一、内存访问指令
- 1.2.LDR / STR
- 1.2. LDM / STM
二、数据处理指令
三、跳转指令

一、内存访问指令

1.2.LDR / STR

对于内存访问的指令有两个，一个是读 LDR：Load Register，一个是写 STR：Store Register。读指令的结构与其中的类型如下图所示：
在这里插入图片描述
写指令的结构与其类型：

在这里插入图片描述

MOV	R0, #0x20000
MOV R1, #0x10	
MOV	R2, #0x12
STR	R2, [R0]				;R2的值放在R0所示的地址
STR	R2, [R0, #4]			;R2的值放在R0+4所示的地址
STR	R2, [R0, #8]!			;R2的值放在R0+8所示的地址，感叹号是刷新了R0所存放的值，变成了0x20008
STR	R2, [R0, R1]			;R2的值放在R0+R1所示的地址
STR	R2, [R0, R1, LSL #4]	;R2的值放在R0+(R1<<4)所示的地址
STR	R2, [R0], #0x20			;R2的值放在R0所示的地址，R0=R0+0x20
MOV	R2, #0x34
STR	R2, [R0]				;R2的值放在R0所示地址
LDR	R3, [R0], +R1, LSL #1	;将R0+(R1<<1)所示地址上的值放在R3里

在这里插入图片描述

1.2. LDM / STM

这两个指令里面的字母 M 表示多个的意思，使用这类指令可以读取或写入多个值在寄存器列表中。

LDM：Load Multiple Register，下面是该指令的格式，Rn 是地址，其中 addr_mode 是说明该地址是增加还是减小、在变化之前读出数据或是在变化之后读出数据，这两个变数组成了四个搭配

在这里插入图片描述

STM：Store Multiple Register，与上面的同理

在这里插入图片描述

下面举例验证一下，注意低标号的寄存器对应低地址：

MOV		R1, #1
MOV		R2, #2
MOV		R3, #3
MOV		R0, #0x20000
STMDB	R0, {R1-R3}		;将1、2、3依此存放在R0、R0-4、R0-8地址处，DB表示先减小指针，再

在这里插入图片描述
这样的情况是否似曾相识，这就是入栈的手段，根据栈指针指向，可分为满(Full)/空(Empty)：

满SP指向最后一个入栈的数据，需要先修改SP再入栈
空SP指向下一个空位置，先入栈再修改SP

根据压栈时SP的增长方向，可分为增/减：

增(Ascending)：SP变大
减(Descending)：SP变小

组合后，就有4种方式：满增、满减、空增、空减。接下来是出入栈：

MOV		R1, #1
MOV		R2, #2
MOV		R3, #3
MOV		SP, #0x20000		;将指针指到0x20000上
STMFD	SP!, {R1-R3}		;将1、2、3值按顺序压入栈，感叹号目的是刷新SP指针的地址，方便从该地址按顺序读入寄存器
MOV		R1, #0					;将这些寄存器清0，存放别的值
MOV		R2, #0
MOV		R3, #0
LDMFD	SP!, {R1-R3}		;读到寄存器之后，SP的值又回到0x20000

常用的“满减”：

入栈时用STMDB，也可以用STMFD，作用一样
出栈时用LDMIA，也可以用LDMFD，作用一样

在这里插入图片描述

二、数据处理指令

加法指令ADD：

ADD  R1, R2, R3         ;R1 = R2 + R3
ADD  R1, R2, #0x12      ;R1 = R2 + 0x12

减法指令SUB:

SUB  R1, R2, R3         ;R1 = R2 - R3
SUB  R1, R2, #0x12   	;R1 = R2 - 0x12

位操作：

AND R1, R2, #(1<<4)  		  ;位与，R1 = R2 & (1<<4)
AND  R1, R2, R3        	      ;位与，R1 = R2 & R3
BIC  R1, R2, #(1<<4)  		  ;清除某位，R1 = R2 & ~(1<<4)
BIC  R1, R2, R3            	  ;清除某位，R1 = R2 & ~R3
ORR   R1, R2, R3			  ;设置某位，R1 = R2 | R3

比较：

CMP R0, R1                	;比较R0-R1的结果
CMP R0, #0x12            	;比较R0-0x12的结果
TST  R0, R1                 ;测试 R0 & R1的结果
TST  R0, #(1<<4)        	;测试 R0 & (1<<4)的结果

比较出的结果能影响到程序状态寄存器的位，下图是程序状态寄存器位域的意义：

在这里插入图片描述

三、跳转指令

核心指令是B、BL：

B：Branch，跳转
BL：Branch with Link，跳转前先把返回地址保持在LR寄存器中
BX：Branch and eXchange，根据跳转地址的 BIT0 切换为 ARM 或 Thumb 状态 (0：ARM状态，1：Thumb状态)
BLX：Branch with Link and eXchange 根据跳转地址的BIT0切换为ARM或Thumb状态 (0：ARM状态，1：Thumb状态)

编写一个简单的延迟函数，倒数 5 个数，倒数结束后返回 LR 寄存器所保存的地址，使用 BL 的时候，LR 寄存器会保存跳转前下一行代码的地址，也就是 MOV R0, #1：

		BL		Delay
		MOV		R0, #1
Delay
		MOV		R0, #5
Loop
		SUBS		R0, R0, #1
		BNE		Loop
		MOV		PC, LR

不使用 BL 指令也可以做到相同效果，将 Ret 地址保存到 LR 寄存器里，再将 Delay 地址保存到 PC 寄存器里，PC 地址首先会指到 Delay 函数并运行，最后将 LR 的地址赋给 PC 寄存器，运行MOV R0, #1

		ADR		LR, Ret
		ADR		PC, Delay
Ret
		MOV		R0, #1
Delay
		MOV		R0, #5
Loop
		SUBS		R0, R0, #1
		BNE		Loop
		MOV		PC, LR