arm指令集
1. 跳转指令
范围：跳转范围在[-32M， 32M]
-
b/bl
语法：b
des_addr
bldes_addr
涵义：跳转至目标地址des_addr执行
区别：b 仅仅是跳转
bl 跳转且保存pc到lr，调用完程序能返回eg: b Label1 //跳到Label1执行
bcc Label //if cpsr_c == 1, then 跳到Label1执行
bl func_1 //跳到子程序func_1, 执行完返回 -
bx
语法：bx
Rm
涵义：跑到Rm(dest_addr)执行指令
if (Rm_bit[0] == 0)
目标地址为arm指令
else
目标地址为thumb指令 -
blx
-
blx(1)
语法：blx
dest_addr
涵义：跳到dest_addr执行指令
设置T_flag ＝ 1，thumb指令
令lr = pc -
blx(2)
语法：blx
Rm
涵义：跳到Rm(dest_addr)执行指令
T_flag ＝ Rm_bit[0]，什么指令取决于Rm_bit[0]
令pc = Rm & 0xfffffffe
lr = pc
-
范围：可以实现4GB空间任意跳转
-
ldr pc, =0xffffffff
语法：ldr pc, =0xffffffff
涵义：跳到0xffffffff执行
如果前面指令为 mov lr, pc 则可以实现子程序调用
2. 数据处理指令
-
mov
语法：mov
S Rd, shift_operand
涵义：Rd = shift_operand
：条件码，1则执行，0则不执行； nd则为无条件执行
S：有S则更新CPSR相应位，无则不更新
Rd：目标寄存器
shift_operand：向Rd中传送的数据，有相应的计算方法eg: mov ip, sp
mov sp, #868220928 -
mvn
语法：mvn
S Rd, shift_operand
涵义：Rd = ~shift_operand用途: 1. Rd = 一个负数
2. 生成位掩码
3. 求一个数的反码eg: mvn r2, #11
-
add
语法：add
S Rd, Rn, shift_operand
涵义：Rd = Rn + shift_operand, 根据结果更新CPSR条件位 -
adc
语法：adc
S Rd, Rn, shift_operand
涵义：Rd = Rn + shift_operand + C_flag, 根据结果更新CPSR条件位add和adc联用可以实现2个64位数相加
eg: adds r4, r0, r2
adc r5, r1, r3
其中：r0, r1存放一个64位数，r0 = low_32bit
r2, r3存放一个64位数，r2 = low_32bit
eg: add r3, r0, r3
add r3, r3, #48 //r3 = r3 + #48
add Rs, pc, offset //生成基于pc的跳转指针 -
sub
语法：sub
S Rd, Rn, shift_operand
涵义：Rd = Rn - shift_operand, 根据结果更新CPSR条件位eg: sub fp, ip, #4
sub r0, r4, #4 -
sbc
语法：sbc
S Rd, Rn, shift_operand
涵义：Rd = Rn - shift_operand - ~(C_flag), 根据结果更新CPSR条件位类似的：sub和sbc联用可以实现2个64位数相减
-
rsb
语法：rsb
S Rd, Rn, shift_operand
涵义：Rd = shift_operand - Rn, 根据结果更新CPSR条件位 -
rsc
语法：rsc
S Rd, Rn, shift_operand
涵义：Rd = shift_operand - Rn - ~(C_flag), 根据结果更新CPSR条件位类似的：rsb和rsc联用可以实现求1个64位数的负数
eg: rsbs r2, r0, #0
rsc r3, r1, #0
其中：64位数存放在r0, r1, r0 = low_32bit
负数存放在 r2, r3, r2 = low_32bit
-
and
语法：and
S Rd, Rn, shift_operand
涵义：Rd = Rn & shift_operand, 根据结果更新CPSR条件位
用于提取Rn中某几位的值 -
orr
语法：orr
S Rd, Rn, shift_operand
涵义：Rd = Rn | shift_operand, 根据结果更新CPSR条件位
用于将寄存器中的某些位设为1eg: mov r0, r2, lsr #24 //将r2的高8位送入r0, r0的高24位为0
orr r3, r0, r3, lsl #8 //r3 << 8, r3低8位为0, orr操作将r0低8位送入r3 -
eor
语法：eor
S Rd, Rn, shift_operand
涵义：Rd = Rn ^ shift_operand, 根据结果更新CPSR条件位
用于将寄存器中的某些位取反 -
bic
语法：bic
S Rd, Rn, shift_operand
涵义：Rd = Rn & ~shift_operand, 根据结果更新CPSR条件位
用于将Rn中某几位值清零eg: bic R0, R0 , #0xF0000000 //将R0高4位清零
-
cmp
语法：cmp
S Rn, shift_operand
涵义：Result = Rn - shift_operand, 根据Result更新CPSR相应条件位，则后面的指令就能根据CPSR状态执行了 -
cmn
语法：cmn
S Rn, shift_operand
涵义：Result = Rn + shift_operand, 根据Result更新CPSR相应条件位，则后面的指令就能根据CPSR状态执行了 -
tst
语法：tst
S Rn, shift_operand
涵义：Result = Rn & shift_operand, 根据Result更新CPSR相应条件位，则后面的指令就能根据CPSR状态执行了用于检测寄存器中某些位是0 或 1
-
teq
语法：teq
S Rn, shift_operand
涵义：Result = Rn ^ shift_operand, 根据Result更新CPSR相应条件位，则后面的指令就能根据CPSR状态执行了用途：1. 比较2个数是否相等，该操作不影响CPSR的V_flag, C_flag
2. 比较2个数符号是否相同，该操作执行后，CPSR中N_flag为2个数符号位异或结果
3. 乘法指令
-
mul
语法：mul
S Rd, Rm, Rs
涵义：Rd = Rm * Rs, 根据结果更新CPSR条件位
S：有则设置CPSR的N_flag, Z_flag
用途：2个32位数(unsigned or signed)相乘，结果为64位，但只保存低32位，所以结果对于unsigned or signed一样 -
mla
语法：mla
S Rd, Rm, Rs, Rn
涵义：Rd = Rm * Rs + Rn, 根据结果更新CPSR条件位
S：有则设置CPSR的N_flag, Z_flag
用途：2个32位数(unsigned or signed)相乘再加上1个32位数，结果为64位，但只保存低32位，所以结果对于unsigned or signed一样
-
smull (signed)
语法：smull
S RdLo, RdHi, Rm, Rs
涵义：RdHi = (Rm * Rs)[63:32]
RdLo = (Rm * Rs)[31:0]
根据结果更新CPSR条件位 -
smlal (signed)
语法：smulal
S RdLo, RdHi, Rm, Rs
涵义：RdHi = (Rm * Rs)[63:32] + RdHi + C_flag
RdLo = (Rm * Rs)[31:0] + RdLo
RdHi：执行前，保存加数的高32位；执行后，保存结果的高32位
RdLo：执行前，保存加数的低32位；执行后，保存结果的低32位
根据结果更新CPSR条件位 -
umull (unsigned)
语法：umull
S RdLo, RdHi, Rm, Rs
涵义：RdHi = (Rm * Rs)[63:32]
RdLo = (Rm * Rs)[31:0]根据结果更新CPSR条件位
-
umlal (unsigned)
语法：umulal
S RdLo, RdHi, Rm, Rs
涵义：RdHi = (Rm * Rs)[63:32] + RdHi + C_flag
RdLo = (Rm * Rs)[31:0] + RdLo
RdHi：执行前，保存加数的高32位；执行后，保存结果的高32位
RdLo：执行前，保存加数的低32位；执行后，保存结果的低32位
根据结果更新CPSR条件位
4. 杂类算术指令
-
clz
语法：clz
Rd, Rm
涵义：计算Rd的前导0的个数
eg: 0x80000000, clz运算后, Rd = 0
0x10000000, clz运算后, Rd = 3
5. 状态register访问指令
-
mrs
![]()
语法：mrs <cond> Rd, cpsr mrs <cond> Rd, spsr 涵义：读状态寄存器cpsr的值到通用寄存器Rd中 if (R == 1) Rd = spsr else Rd = cpsr -
msr
![]()
语法： msr
cpsr_ , Rm
msrcpsr_ , #immediate
msrspsr_ , Rm
msrspsr_ , #immediate
涵义：将寄存器值或立即数写入状态寄存器cpsr/spsr相应的field(fsxc)区域中
if (R == 1)
spsr = operand
else
cpsr = operandeg: mrs, r0, cpsr
bic r0, r0, #0x1f //清空处理器模式位
orr r0, r0, #0x13 //设置为特权模式
msr cpsr_c, r0 //写回，仅仅修改控制位note: 1. 当进程切换到应用场合时，应指定spsr_fsxc, 保证arm以后扩展未用位，程序也能正常运行
2. 可以用立即数方式的msr指令修改状态寄存器的条件位域(例外)
6. load/store内存访问指令
- ldr
语法：ldr<cond> Rd, addr_mode
涵义：Rd = addr中的值
addr_mode: 指令的寻址方式
从内存中读取1个32位的字到目标寄存器Rd中
若，Rd = pc, 则程序跳到目标地址执行
note: 若指令地址不是字对齐，则读出的value需循环右移n位，n = 8*(寻址方式确定的地址的bit[1:0])
eg: ldr r0, [r1, #4] //r0 = r1 + 4
ldr r0, [r1, #-4] //r0 = r1 - 4
ldr r0, [r1, r2 lsl #2] //r0 = r1 + r2*4
lsl: 逻辑左移2位
-------------------------------------------
ldr r0, [r1, #4]! //r0 = r1 + 4 且 r1 += 4
ldr r0, [r1, r2 lsl #2]! //r0 = r1 + r2*4 且 r1 += r2*4
ldr r0, [r1], #4 //r0 = r1 + 4 且 r1 += 4
ldr r0, [r1], r2, lsl #2 //r0 = r1 + r2*4 且 r1 += r2*4
- ldrt
语法：ldr<cond>t Rd, post_indexed_addr_mode
涵义：Rd = addr中的值
从内存中读取1个32位的字到目标寄存器Rd中
note: 若指令地址不是字对齐，则读出的value需循环右移n位，n = 8*(寻址方式确定的地址的bit[1:0])
用途：当cpu在特权模式下，需要按usr mode访问内存，则用ldrt
- ldrb
语法：ldr<cond>b Rd, addr_mode
涵义：Rd = addr中的值
从内存中读取1个8位的字节数据到目标寄存器Rd中，且将高24位清零
若，Rd = pc, 则程序跳到目标地址执行
- ldrbt
语法：ldr<cond>bt Rd, post_indexed_addr_mode
涵义：Rd = addr中的值
从内存中读取1个8位的字节数据到目标寄存器Rd中，且将高24位清零
用途：当cpu在特权模式下，需要按usr mode访问内存，则用ldrbt
- ldrh
语法：ldr<cond>h Rd, addr_mode
涵义：Rd = addr中的值
从内存中读取1个16位的半字数据到目标寄存器Rd中，且将高16位清零
若指令中地址不是半字对齐，则将产生不可预知结果
若，Rd = pc, 则程序跳到目标地址执行
- ldrsb
语法：ldr<cond>sb Rd, addr_mode
涵义：Rd = addr中的值
从内存中读取1个signed 8位的字节数据到目标寄存器Rd中，且将高24位设为该字节数据符号位的值
若，Rd = pc, 则程序跳到目标地址执行
- ldrsh
语法：ldr<cond>sh Rd, addr_mode
涵义：Rd = addr中的值
从内存中读取1个signed 16位的半字数据到目标寄存器Rd中，且将高16位设为该字节数据符号位的值
若指令中地址不是半字对齐，则将产生不可预知结果
若，Rd = pc, 则程序跳到目标地址执行
- str
语法：str<cond> Rd, addr_mode
涵义：addr = Rd
将1个32位的字数据放入addr_mode的内存中
eg: str r0, [r1, #100] //r1+100 = r0
str r0, [r1] #8 //r1 += 8, r1 = r0
- strb
语法：str<cond>b Rd, addr_mode
涵义：addr = Rd[7:0]
将Rd中低8位的字节数据放入addr_mode的内存中
- strh
语法：str<cond>h Rd, addr_mode
涵义：addr = Rd[15:0]
将Rd中低16位的字节数据放入addr_mode的内存中
note: 若指令地址不是半字对齐，则结果不可预测
- strt
语法：str<cond>t Rd, addr_mode
涵义：addr = Rd
将1个32位的字数据放入addr_mode的内存中
用途：当cpu在特权模式下，需要按usr mode写内存
- strbt
语法：str<cond>bt Rd, addr_mode
涵义：addr = Rd[7:0]
将Rd中低8位的字节数据放入addr_mode的内存中
用途：当cpu在特权模式下，需要按usr mode写内存
7. 批量load/store内存访问指令
- ldm(1) —— 批量内存字数据read
语法：ldm<cond> addr_mode Rn!, <registers>
涵义：将以Rn为基地址的内存中的数据保存至<registers>中
Rn：为指令寻址模式中的基址寄存器，存放地址块的最低地址
! ：设置指令中的W位，令指令执行后，将操作数的内存addr写入Rn
<registers>：寄存器列表，其与内存单元的对应关系为：低编号reg对应低地址单元，高编号reg对应
高地址单元
用途：用于块数据的读取、数据栈操作、从子程序返回的操作
- ldm(2) —— usr mode 批量内存字数据read
语法：ldm<cond> addr_mode Rn, <registers_no_PC>^
涵义：将以Rn为基地址的内存中的数据保存至<registers_no_PC>中
Rn：为指令寻址模式中的基址寄存器，存放地址块的最低地址
^ ：在不含pc时，指示指令中所用的寄存器为usr mode下的寄存器
<registers_no_PC>：寄存器列表不能包含pc，其与内存单元的对应关系为：低编号reg对应低地址单元，高编号reg对应高地址单元
用途：用于块数据的读取、数据栈操作、从子程序返回的操作
当cpu在特权模式下，需要按usr mode写内存
note: 1. 本指令后面不能紧跟访问banked_register, 最好跟一条NOP指令
2. 执行时，指令中基址寄存器为当前cpu模式下的寄存器
3. 本指令忽略指令中内存地址低2位，不像ldm(1)需要循环右移
- ldm(3) —— 带状态register的批量内存字数据read
语法：ldm<cond> addr_mode Rn!, <registers_with_pc>^
涵义：Rn：为指令寻址模式中的基址寄存器，存放地址块的最低地址
! ：设置指令中的W位，令指令执行后，将操作数的内存addr写入Rn
<registers_with_pc>：寄存器列表中必须包含pc, 否则就是ldm(2); 其与内存单元的对应关系为：低编号reg对应低地址单元，高编号reg对应高地址单元
^ ：将当前模式下的spsr恢复至cpsr中
用途：用于块数据的读取、数据栈操作、从子程序返回的操作
- stm(1) —— 批量内存字数据write
语法：stm<cond> addr_mode Rn!, <registers>
涵义：将<registers>中的数据保存至以Rn为基地址的内存中
用途：用于块数据的写入、数据栈操作、进入子程序的操作
- stm(2) —— usr mode 批量内存字数据write
语法：stm<cond> addr_mode Rn, <registers>^
涵义：将<registers>中的数据保存至以Rn为基地址的内存中
Rn：为指令寻址模式中的基址寄存器，存放地址块的最低地址
^ ：在不含pc时，指示指令中所用的寄存器为usr mode下的寄存器
<registers>：寄存器列表，其与内存单元的对应关系为：低编号reg对应低地址单元，高编号reg对应高地址单元
用途：用于块数据的写入、数据栈操作、进入子程序的操作
note: 1. 本指令后面不能紧跟访问banked_register, 最好跟一条NOP指令
2. 执行时，指令中基址寄存器为当前cpu模式下的寄存器
8. 信号量操作指令
- swp
语法：swp<cond> Rd, Rm, [Rn]
涵义：[Rn] = Rm, Rd = [Rn], 操作单位为字，如果内存地址不是字对齐，需要循环右移n位，n = 8*(Rn[1:0])
Rd: 目标寄存器
Rm: 寄存器中包含将要保存到内存中的值
[Rn]: 要访问的内存地址
eg: swp r1, r2, [r3] //r1 = [r3], [r3] = r2
swp r1, r1, [r2] //r1, [r2]中数据互换
- swpb
语法：swpb<cond> Rd, Rm, [Rn]
涵义：[Rn] = Rm, Rd = [Rn], 操作单位为byte, 8位
eg: swpb r1, r2, [r3] //r1 = [r3], 将r1的高24位清零
[r3] = r2[7:0]
9. 异常中断产生指令
- swi
语法：swi<cond> immed_24
涵义：软中断指令，引发 immed_24 号软中断，执行相应的服务程序
通常有2种方法：1. immed_24指定服务类型，参数用通用寄存器传递
2. immed_24被ignore, r0决定服务类型，参数用其它通用寄存器传递
immed_24：24位立即数，用来让系统判断请求的服务类型
- bkpt
语法：bkpt immed_16
涵义：软件断点中断指令
immed_16：16位立即数，其被调试软件用来保存额外的断点信息
用途：主要供软件调试程序使用
10. arm协处理器指令
-
协处理器
arm支持16个协处理器。
在程序执行过程中，每个协处理器会忽略arm处理器和其它协处理器的指令。当一个协处理器不能执行属于它的协处理器指令时，将产生未定义指令异常 und，在该异常中断处理程序中，可以通过软件模拟该硬件操作。
-
cdp
语法：cdp<cond> ID, op1, CRd, CRn, CRm, op2
cdp2 ID, op1, CRd, CRn, CRm, op2
涵义：本指令让arm处理器通知arm协处理器执行特定的操作，该操作不涉及arm寄存器和内存单元
若协处理器不能完成，则触发und
cpd2格式中，<cond>为0b1111，指令为无条件执行指令
ID: 协处理器的编码
op1：协处理器将执行的操作的操作码
op2：协处理器将执行的操作的操作码
CRd：作为目标寄存器的协处理器寄存器
CRn：存入第1个操作数的协处理器寄存器
CRm：存入第1个操作数的协处理器寄存器
eg: cdp p5, 2, c12, c10, c3, 4 //协处理器p5的初始化操作
其中，op1 = 2, op2 = 4
目标寄存器为c12
源操作数寄存器为c10, c3
- ldc
语法：ldc<cond>L ID, CRd, addr_mode
ldc2L ID, CRd, addr_mode
涵义：一系列连续的内存单元中将数据 --> 协处理器寄存器中，如不能执行该操作，则触发und
L: 指示指令为长读取操作，eg: 用于双精度的数据传送
eg: ldc p6, CR4, [r2, #4] //CR4 = [r2+4]
r2为arm寄存器
CR4是协处理器p6的寄存器
- stc
语法：stc<cond>L ID, CRd, addr_mode
stc2L ID CRd, addr_mode
涵义：协处理器的寄存器的数据 --> 一系列连续的内存单元中，如不能执行该操作，则触发und
eg: stc p8, CR8, [r2, #4]! //[r2+4] = CR8, r2 += 4
- mcr
语法：mcr<cond> ID, op1, Rd, CRn, CRm, op2
mcr2 ID, op1, Rd, CRn, CRm, op2
涵义：arm处理器的寄存器的数据 --> 协处理器的寄存器，如不能执行该操作，则触发und
Rd: arm寄存器
CRn: 目标寄存器，为协处理器寄存器
CRm: 附加的目标寄存器或源操作数寄存器
eg: mcr p14, 3, r7, c7, c11, 6 //r7 -> c7, c11
操作码1：3
操作码2：6
- mrc
语法：mrc<cond> ID, op1, Rd, CRn, CRm, op2
mrc2 ID, op1, Rd, CRn, CRm, op2
涵义：协处理器的寄存器的数据 --> arm处理器的寄存器，如不能执行该操作，则触发und
Rd: arm寄存器
CRn: 目标寄存器, 为协处理器寄存器
CRm: 附加的目标寄存器或源操作数寄存器
eg: mrc p15, 2, r5, c0, c2, 4 //c0, c2 -> r5
浙公网安备 33010602011771号