ARM指令集——条件执行、内存操作指令、跳转指令
ARM 汇编指令条件执行
在ARM模式下，任何一条数据处理指令可以选择是否根据操作的结果来更新CPSR寄存器中的ALU状态标志位。在数据处理指令中使用S后缀来实现该功能。
不要在CMP,CMN,TST或者TEQ指令中使用S后缀。这些比较指令总是会更新标志位。
在Thumb模式下，所有数据处理指令都更新CPSR中的标志位。有一个例外就是：当一个或更多个高寄存器被用在MOV和ADD指令时，此时MOV和ADD不能更新状态标志.
几乎所有的ARM指令都可以根据CPSR中的ALU状态标志位来条件执行。参见表2-1条件执行后缀表。
在ARM模式下，你可以：
- 根据数据操作的结果更新CPSR中的ALU状态标志；
- 执行其他几种操作,但不更新状态标志；
- 根据当前状态标志，决定是否执行接下来的指令。
在Thumb模式，大多数操作总是更新状态标志位，并且只能使用条件转移指令(B)来实现条件执行。该指令(B)的后缀和在ARM模式下是一样的。其他指令不能使用条件执行。
ALU状态标志
CPSR寄存器包含下面的ALU状态标志：
| N | Set when the result of the operation was Negative |
| Z | Set when the result of the operation was Zero |
| C | Set when the operation result in a Carry(发生进位，或借位) |
| V | Set when the operation caused oVerflow(操作造成溢出) |
| Q | ARM architecture v5E only sticky flag |
2.5.2 执行条件
N，Z，C，V相关的条件码后缀如下表所列：
示例1
ADD r0, r1, r2 ; r0 = r1 + r2, 不更新标志位 ADDS r0, r1, r2 ; r0 = r1 + r2, 后缀S表示更新标志位 ADCSS r0, r1, r2 ; If C 标志为1，则执行r0 = r1 + r2, 且更新标志， CMP r0, r1 ; CMP指令肯定会更新标志.
示例2 求最大公约数
gcd CMP r0, r1 BEQ end ; r0 = r0 结束程序 BLT less ; r0 < r1 跳转至 less SUB r0, r0, r1 ; r0 > r1时 r0 = r0 - r1 B gcd ; 条件都不满足是继续循环 less SUB r1, r1, r0 ; r0 < r1 r1 = r1 - r0 B gcd end
示例3
MAIN
mov r1, #1 mov r2, #1 cmp r1, r2 beq FUNC ;if(eq) b FUNC => 实质：if(z == 1) b FUNC bne FUNC ;实质：if(z == 0) b FUNC mov r3, #3 mov r4, #4 FUNC mov r5, #5 mov r6, #6
寻址方式
基地址变址寻址方式
| 种类 | 格式 | 模式 |
| 1 | [Rn, #±<offset_12]> | 立即数前索引寻址 |
| 2 | [Rn, ±Rm] | 寄存器前索引寻址 |
| 3 | [Rn, Rm, <shift>#<offset_12>] | 寄存器位移的前索引寻址 |
| 4 | [Rn, #±<offset_12>]! | 立即数自动索引寻址 |
| 5 | [Rn, ±Rm]! | 寄存器自动索引寻址 |
| 6 | [Rn, Rm, <shift<#<offset_12>]! | 寄存器移位的自动索引寻址 |
| 7 | [Rn], #±<offset_12> | 立即数后索引寻址 |
| 8 | [Rn], ±<Rm> | 寄存器后索引寻址 |
| 9 | [Rn], ±<Rm>, <shift>#<offset_12> | 带移位的寄存器后索引寻址 |
寄存器前索引寻址
mov r0, #0x40000000 mov r1, #0xF000000F str r1, [r0, #4] ;将 r1 中的数据存储到地址为 r0 + 4 的内存空间中
寄存器移位的前索引寻址
mov r2, #8 str r1, [r0, r2, lsl #1] ;将 r1 中的数据存储到地址为 r0 + (r2 << 1)的内存空间中
寄存器后索引寻址
str r1, [r0], #4 ;将 r1 中的数据存储到地址为 r0 的内存空间中，然后 r0 = r0 + 4
寄存器自动索引寻址
str r1, [r0, #4]! ;将 r1 中的数据存储到 r0 + 4 的内存空间中， 然后 r0 = r0 + 4
多寄存器寻址/块拷贝寻址 LDM STM
对栈进行操作是，使用较多 比如说 用 IA 自动索引寻址存，就用 DB 自动索引读
Load/Store指令
Load/store是一组内存访问指令，用来在ARM寄存器和内存之间进行数据传送，ARM指令中有3种基本的数据传送指令。
- 单寄存器 Load/Store 内存访问指令（single register）：这些指令为ARM寄存器和存储器提供了更灵活的单数据项传送方式。数据可以使字节，16位半字或32位字
- 多寄存器 Load/Store 内存访问指令：可以实现大量数据的同时传送，主要用于进程的进入和退出、保存和恢复工作寄存器以及复制寄存器中的一片（一块）数据
- 但寄存器交换指令（single register swap）: 实现寄存器数据和内存数据进行交换，而且是在一条指令中完成，执行过程中不会受到中断干扰
单寄存器Load/Store指令
LDR指令：用于从内存中将一个32位的字读取到目标寄存器 指令格式 LDR{<cond>} <Rd>, <addr_mode>
;指令举例 LDR R1， [R0, #0x12] ;将R0 + 12地址处的数据读出，保存到R1中（R0保持不变）
LDR Rd，[Rn], #0x04 ;立即数后索引寻址，Rn的值用作传输数据的存储地址。在数据传送后，将偏移量 0x04 与Rn相加，记过写回到 Rd中
STR指令：用于将一个32位的字节数据写入到指令中指定的内存单元 指令格式 STR{<cond>} <Rd>,<addr_mode>
;LOAD/STORE指令 ;向内存写入数据 STR mov r0, #40000000 mov r1, #ff000000 str r1, [r0] ;用于将一个32位的字数据写入到指令指定的内存单元(以 r0 值为起始地址的 4byte 内存单元) strb r1, [r0] ;将r1 中的 [7:0]存储到 r0 对应的内存空间 strh r1, [r0] ;将r1 中的 [15:0]存储到 r0 为起始地址的两个字节的内存空间 ;在对数据进行操作时，应根据数据本身的属性（几个字节）进行操作
多寄存器Load/Store指令
LDM指令：实现数据从连续的内存单元中读取到指令指定的寄存器列表中。值得注意的是 LDM指令和STM指令：序号的寄存器对应内存中高地址的数据
指令格式： LDM{<cond>}<addressing_mode> <Rn>{!}, <registers>
STM指令：实现将指令中寄存器列表里的数值写入到一块连续的内存单元之中
指令格式： STM{<cond>} <addressing_mode> <Rn>{!}, <register>
LDM/STM <cond>的几种寻址方式：
| 格 式 | 地址变化格式 | ||
| 1 | IA(Increment After) | 后递增方式 | 先存储后增长 |
| 2 | IB(Increment Before) | 先递增方式 | 现增长后存储 |
| 3 | DA(Decrement After) | 后递减方式 | 先存储后递减 |
| 4 | DB(Decrement Before) | 先递减方式 | 先递减后存储 |
mov r0, #0x40000000 mov r1, #1 mov r2, #2 mov r3, #3 ldm r0, {r1-r3} stm r0, {r1-r3} ;将 r1 - r3 寄存器（连续寄存器）中的数据存储到 以 r0 位起始地址的内存空间中 stm r0, {r3, r1} ;将 r1 、 r3 寄存器（不连续寄存器）中的数据存储到 以 r0 位起始地址的内存空间中 ;批量操作时，低编号的寄存器数据对应内存中的低地址 stm r0!, {r1-r3} ;寄存器批量存储，也适用自动索引寻址， 操作完成后 r0 = r0 + (寄存器个数)*4
跳转指令
B和BL跳转指令
MAIN mov r0, #2 mov r1, #3 mov lr, pc ;B 指令不会自动保存 PC；手动保存返回地址、当前PC b lable ;跳转到标号 FUNC （标号的实质是地址） mov r3, r0 FUNC sub r0, r1, r0 mov pc，lr ;返回主程序继续执行
跳转指令是改变指令执行顺序的标准方式 （控制流指令）
B 和 BL 指令都是 相对跳转（短跳转） 指令，通过偏移量跳转， 最大跳转距离是 ±32M
使用 mov pc， <>可以实现 对跳转（长跳转）（不会保存当前 PC 值）
关于B指令和BL指令最大跳转距离是 ±32M：
ARM汇编每条指令占用 4byte，生成机器码 B 、BL存放在bits[31:24], bits[23:0]是立即数空间，可以表示 2^24个地址。由于每条汇编指令占用4byte字节（最低两位都为 0），因此可以使用 24位二进制数来表示 26 位的寻址空间。
B指令和BL指令的区别：
- B指令在使用时不会对当前 PC 值进行保存，为保证跳转指令执行后能正常返回，要手动对其进行保存
- BL （带连接的跳转指令）能够在跳转时对当前 PC 值自动进行保存。
带状态切换的跳转指令 BX
不会保存跳转前 PC 值 ±32M范围
带状态切换（ARM&Thmub）的跳转指令BX ，语法格式：BX{<cond>} <Rm> ，使程序跳转到指令中参数 Rm 指定的地址进行执行。并将 Rm 的第 0 位复制到 CPRS 中的 T 位， bit[31: 1]存入PC。
PC也可以作为 Rm 寄存器使用，当PC作为 Rm 使用时，指令 BX PC 便跳转到当前指令下面第 2 条指令出执行（三级流水线：当前正在执行的指令地址为 PC - 8，正在译码的指令为 PC - 4， 正在取指的指令是 PC）。但这种方式不值得推荐，最好使用下面的方式完成这种跳转。
mov pc, pc
;或者
add pc, pc, #0
带状态切换的连接跳转指令
与BX功能一致，但会自动保存跳转时的 PC 值，语法格式： BLX <target_add> 。target_add为指令的跳转目标地址,该地址是一个立即数
状态（寄存器）操作指令
ARM指令集提供了两条指令（MSR，MRS），用来操作状态寄存器PSR
MRS指令，语法格式 MRS {cond} Rd， PSR 用于把CPSR或SPSR的值传送到一个寄存器；
MSR指令，语法格式 MSR {cond} PSR_filed， #immed_8r 或 MSR {cond} PSR_filed, Rm 用于把一个寄存器的值或一个立即数传送到CPSR或SPSR；使用这两条只能可以实现对程序状态寄存器的状态修改操作。
在使用MSR指令对PSR进行修改操作时，要通过field设置状态寄存器需要操作的域。状态寄存器的32位被分为4个8位的域（filed）分别为：bits[31:24]条件域，用 F 表示； bits[23: 16]状态域，用 S 表示；bits[15:8]预留域，用 X 表示；bits[7:0]控制域，用 C 表示。
;程序举例：是能IRQ中断 ENABLE_IRQ MRS R0，CPSR BIC R0,R0，#080 ;将CPSR bit7 I 清零，是能IRQ MSR CPSR_c,R0 ;典型的读-改-回写操作 MOV PC,LR
异常产生指令
ARM指令集提供了两条产生异常的指令（中断指令 SWI，断点中断指令 BKPT），通过这两条指令可以用软件的方法实现异常。
中断指令
软件中断指令 SWI （software Interrupt）用于产生软中断，实现从用户模式切换到管理模式，CPSR保存到管理模式的 SPSR 中，执行转移到 SWI 向量。
语法格式 SWI {<cond>} <immed_24> immed_24 为中断号
栈
栈：按增长方向分为 递增栈；递减栈
按压栈操作顺序（sp位置）分为；满栈和空栈
满栈（FULL）：sp指向栈顶元素
空栈（EMPTY）：sp指向栈顶元素相邻位置
根据栈的不同分类，将其寻址方式分为以下4种
1）满递减 FD（Full Descending）
2）空递减 ED（Empty Descending）
3）满递增 FA（Full Asceding）
4）空递增 EA（Empty Ascending）
习惯上大都使用满减栈。
压栈出栈的几种操作方式
;初始化栈 mov sp, #0x40000018 MAIN mov r0, #1 mov r1, #1 bl FUNC add r2, r0, r1 FUNC ;压栈保护现场 stmfd sp!, {r0, r1} mov r0, #2 mov r1, #4 sub r2, r1, r0 ;出栈恢复现场 ldmfd sp!, {r0, r1} mov pc, lr ;初始化栈 MAIN mov r0, #1 mov r1, #1 bl FUNC add r2, r0, r1 FUNC ;压栈保护现场 stmfd sp!, {r0, r1, lr} mov r0, #2 mov r1, #4 sub r2, r1, r0 ;出栈恢复现场 ldmfd sp!, {r0, r1, pc}
swp r0, r1, [r2]
;将r0中的数据放入内存地址是r2的地址空间，同时将r2中的值放入r1寄存器
;处理器与内存之间进行数据交换 交换过程不会被打断
