ARM体系结构

ARMnTDMI

ARM处理器状态

ARM状态：32位，处理器执行字方式的ARM指令，处理器在系统上电时默认为ARM状态。

Thumb状态：16位，处理器执行半字方式的Thumb指令。

Thumb代码密度大，比arm状态高30%。

ARM处理器模式

29.jpg

ARM寄存器

arm一共有37个用户可访问的32位寄存器，其中有6个32位宽的状态寄存器目前只使用了其中12位。

31个通用寄存器：r0-r15，r13_svc, r14_svc, r13_abt, r14_abt, r13_und, r14_und, r13_irq, r14_irq, r8_fiq, r9_fiq, r10_fiq, r11_fiq, r12_fiq, r13_fiq, r14_fiq。

6个状态寄存器：CPSR, SPSR_svc, SPSR_abt, SPSR_und, SPSR_irq, SPSR_fiq。

arm处理器共有7种不同的处理器模式，每种模式都有一组相应的寄存器组。

<img src="./pic/24.jpg" />

24.jpg

Thumb状态寄存器集是arm状态集的子集。

<img src="./pic/25.jpg" /> 25.jpg

1.当前程序状态寄存器

CPSR:当前程序状态寄存器。监视和控制cpu内部操作。

SPSR:程序状态保存寄存器。 用于保存任务在异常发生之前的CPSR状态的当前值。.

<img src="./pic/26.jpg" />

26.jpg

<img src="./pic/27.jpg" />

27.jpg

1.1条件代码标志

1.2控制标志位

I、F：中断禁止标志位。

T：处理器状态位。

M0-M4：处理器模式位。

1.2.1 中断禁止标志位

1.2.2 控制位t

表示了正在操作的状态。   是在Thumb状态下还是在ARM状态下。

1.2.3 模式控制位

不是所有的组合都表示有效的模式。

1.3 保留位

<img src="./pic/28.jpg" />

ARM体系的异常、中断及其向量表

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ARM体系的存储系统

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ARM处理器寻址方式

4.1寄存器寻址

4.2立即寻址

4.3寄存器移位寻址

4.4寄存器间接寻址

4.5基址寻址

4.6多寄存器寻址

4.7堆栈寻址

4.8相对寻址

Thumb汇编指令

Thumb指令集没有协处理器指令、信号量指令以及访问CPSR或SPSR指令。没有乘加指令及64位乘法指令等。

除了分支指令b有条件执行功能外，其他指令均无条件执行。

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ARM汇编指令

1.相对跳转指令：

b、bl:

bl除了跳转之外，还将返回地址(bl的下一条指令的地址)保存在lr寄存器中。他们是位置无关的指令（范围为当前指令的前后32mb）

    b fun1
......
fun1:
    bl fun2
......
fun2:
......

有两种方式实现跳转：1.使用分支指令直接跳转。 2.向PC寄存器赋值实现跳转。

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2.数据处理：传送指令mov,地址读取伪指令ldr

mov :

指令是把一个寄存器的值赋给另一个寄存器，或者把一个常数赋给寄存器。

mov r1, r2
mov r1, #4096

如果传送的数不能确定是否可以使用“立即数”来表示的话，可以使用Ldr命令来赋值。

ldr是伪指令，如果该常数能用立即数表示，则直接使用mov指令，否则编译时将常数放入某个位置，使用内存读取伪指令把它读出来。

ldr r1, =4097       /*r1=4097,将常数赋值给r1*/
ldr r1, =label      /*获取代码的绝对地址*/
label:
......

ldr: 本意为“大范围的地址读取伪指令”

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3.内存访问指令：ldr,str,ldm,stm

ldr：既可以是“大范围地址读取伪指令” 也可以是内存访问指令。 当它的第二个参数前面有“=”时，表示伪指令，否则表示内存访问指令。

ldr：从内存中读取数据到寄存器。操作的数据为32位。

str：把寄存器的值存储到内存中。操作的数据为32位。

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ldm和stm：属于批量内存访问指令，只用一条指令就可以读写多个数据。

格式：

ldm {cons}<addressing_mode> <rn>{!} <register list>{^}
stm {cons}<addressing_mode> <rn>{!} <register list>{^}

{cond} :表示指令的执行条件。 条件如下表3.2所示.

[图片上传失败...(image-1a96dc-1624843219395)]

{addressing_mode}表示地址变化模式，有下列4中方式：

ia: 事后递增方式。

ib：事先递增方式。

da：事后递减方式。

db：事先递减方式。

{rn}中保存内存的地址，如果后面加上感叹号，指令执行后，rn的值会变成下一个内存单元的地址。

<registre list>表示寄存器列表，对于ldm指令，从<rn>所对应的内存块中取出数据，写入这些寄存器；对于stm指令，把这些寄存器的值写入<rn>对应的内存块中。

{^}：

1.<register list>中有pc寄存器，它表示指令执行后，spsr寄存器的值将自动复制到cpsr寄存器中--常用来从中断函数中返回。

2.<register list>中没有pc寄存器，它表示操作的是用户模式下的寄存器，而不是当前特权模式的寄存器。

指令中寄存器列表和内存单元的对应关系为：编号低的寄存器对应内存中的低地址单元，编号高的寄存器对应内存中的高地址单元。

HandleIRQ:                  @中断入口函数
    sub lr, lr, #4          @计算返回地址
    stmdb sp!,  {r0-r12,lr} @保存使用到的寄存器
                            @r0-r12,lr被保存在sp表示的内存中
                            @“！”使得指令执行后sp=sp-14*4
                            
    ldr lr, =int_return     @设置调用IRQ_Handle函数后的返回地址
    ldr pc, =IRQ_Handle     @调用中断分发函数
int_return:
    ldmia   sp!,    {r0-r12,pc }^   @中断返回，^表示将spsr的值复制到cpsr
                                    @于是从irq模式返回被中断的工作模式
                                    @！使得指令执行后sp=sp+14*4

[图片上传失败...(image-f25e77-1624843219395)]

4.乘法指令(arm7tdmi-s加入的指令)

[图片上传失败...(image-576447-1624843219395)]

5.加减指令：add,sub

add r1, r2, #1      @表示r1=r2+1
sub r1, r2, #1      @表示r1=r2-1

6.程序状态寄存器的访问指令：msr,mrs

arm处理器有一个程序状态寄存器cpsr， 用来控制处理器的工作模式、设置中断的总开关。

msr cpsr, r0        @复制r0到cpsr中
mrs r0, cpsr        @复制cpsr到r0中

7.杂项指令：swi,mrs,msr

[图片上传失败...(image-d0e64e-1624843219396)]

8.其他伪指令

.extern main    @定义一个外部符号（可以是变量和函数） 这个main代表一个函数。
.text           @表示下面的语句都属于代码段。
.global _start  @将本文中的某个程序标号定义为全局的，这个_start表示一个全局函数。
_start:

adr             @小范围地址读取伪指令
adrl            @中等范围的地址读取伪指令
ldr             @大范围地址读取伪指令

nop             @空操作伪指令

9.汇编指令的执行条件

详解：https://www.jianshu.com/p/0c6192da2fd0

条件有：看上边表3.2

arm指令包含4位的条件域码，这表明可以定义16个执行条件，可以将这些执行条件的助记符附加到汇编指令后。

例如：moveq,movgt等。

arm-thumb子程序调用规则ATPCS

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