指令格式

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

< >项为必须项，{ }为可选项

opcode 指令助记符
cond 执行条件
S 是否影响CPSR寄存器的值
Rd 目标寄存器
Rn 第一个操作数的寄存器
operand2 第二操作数

条件码

使用条件码可以实现高效的逻辑操作，提高代码效率。所有的ARM指令都可条件执行，而Thumb指令只有跳转指令 B 具有条件执行功能。如果指令不标明条件代码，默认为无条件执行（ **AL** ）
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条件码是程序状态寄存器多个标志位组合而成：
1 Cortex-A寄存器

示例：

if(a > b)
    a++;
else
    b++;
//对应汇编为
CMP            R0,R1            ;R0与R1比较
ADDHI        R0,R0,#1        ;若R0>R1，则R0=R0+1
ADDLS        R1,R1,#1        ;若R0<=R1，则R1=R1+1

第二操作数

operand2为第二操作数，一般有如下几种形式

  • #n：常数，该常数必须对应8位bitmap
    • 判断一个常数是否合法：该常数是否小于8位，左移偶数位是否能放入低8位
  • Rx：指定寄存器，操作数即为寄存器数值
  • Rx,shift：寄存器+移位，将寄存器数值的移位结果作为操作数，但Rx值保持不变（如果需要改变，使用！刷新） | 移位操作码 | 说明 | | —- | —- | | ASR #n | 算术右移n位，首位复制空位补充 | | LSL #n | 逻辑左移n位，0位补充 | | LSR #n | 逻辑右移n位，0位补充 | | ROR #n | 循环右移n位，溢出位空位补充 | | RRX | 带扩展位的循环右移1位 | | Type Rs | Type为移位的类型，Rs为偏移量寄存器，低8位有效 |

汇编指令

压栈出栈指令

PUSH和POP是多存储多加载指令，可以一次操作多个寄存器数据，利用栈指针SP获取当前栈地址。
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举例我们将R0-R3和R12寄存器存入栈中，则使用指令：PUSH {R0~R3,R12}。
压栈之后，栈状态如下图。如果要出栈，将PUSH替换成POP即可
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交换指令

SWP{cond}{B} Rd,Rm,[Rn]

符号 说明
B 可选，交换字节，否则交换字
Rd,Rm,Rn Rn指向地址的数存到Rd，Rm的数存入Rn指向的地址
若Rm=Rd 将Rd中的数与Rn指向的地址的数交换

存储器访问指令

RISC处理器，对存储器的访问只能使用加载和存储指令。所以ARM不能直接访问存储器，需要将数据线放入Rx通用寄存器中，再借助存储器访问指令将Rx中数据写入寄存器。
分单寄存器操作指令和多寄存器操作指令

单寄存器存取

单寄存器加载

助记符 说明 条件码位置
LDR 加载字数据 LDR{cond}
LDRB 加载无符号字节数据 LDR{cond}B
LDRT 以用户模式加载字数据 LDR{cond}T
LDRBT 以用户模式加载无符号字节数据 LDR{cond}BT
LDRH 加载无符号半字数据 LDR{cond}H
LDRSB 加载有符号字节数据 LDR{cond}SB
LDRSH 加载有符号半字数据 LDR{cond}SH

单寄存器存储

助记符 说明 条件码位置
STR 存储字数据 STR{cond}
STRB 存储字节数据 STR{cond}B
STRT 以用户模式存储字数据 STR{cond}T
STRBT 以用户模式存储字节数据 STR{cond}BT
STRH 存储半字数据 STR{cond}H

多寄存器存取

LDM{cond}< 模式 > Rn{!},reglist{^}
STM{cond}< 模式 > Rn{!},reglist{^}

符号 说明
cond 执行条件
模式 地址增长模式
! 操作结束后，地址回写
reglist 寄存器列表
^ 加载/存储用户模式下的寄存器

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IA与EA等效，IB和FA等效，DA和ED等效，DB和FD等效
使用多寄存器块取和块存时，如果使用数据块式的操作，需要考虑对应关系（I和A均需要反转）；如果使用堆栈操作，不需要考虑对应关系，存取后缀一样即可

数据处理指令

数据处理指令只能对寄存器的内容操作，而不能对内存中的数据操作。所有数据处理指令都可选择使用 S 后缀，影响状态标志

算术运算

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MOV{cond}{S}    Rd,operand2         数据传送 
MVN{cond}{S}    Rd,operand2         数据非传送
RSB{cond}{S}    Rd,Rn,operand2    逆向减法指令
RSC{cond}{S}    Rd,Rn,operand2    逆向带进位减法指令
//带进位指令一般用于32位加减法向64位扩展

MUL{cond}{S}    Rd,Rm,Rs                    32位乘法指令
MLA{cond}{S}    Rd,Rm,Rs,Rn         32位乘加指令
UMULL{cond}{S}    RdLo,RdHi,Rm,Rs        64位无符号乘法指令
UMLAL{cond}{S}    RdLo,RdHi,Rm,Rs        64位无符号乘加指令
SMULL{cond}{S}    RdLo,RdHi,Rm,Rs        64位有符号乘法指令
SMLAL{cond}{S}    RdLo,RdHi,Rm,Rs        64位有符号乘加指令

逻辑运算

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比较指令

CMP{cond}    Rd,operand2     比较指令指令 
CMN{cond}    Rd,operand2     负数比较指令
TST{cond}    Rd,operand2     位测试指令
TEQ{cond}    Rd,operand2     相等测试指令
  • 实质上是减法，逻辑与，异或等运算

  • 与原运算相比的区别是，比较指令不保存计算结果，而将比较结果自动保存在CPSR中

    跳转指令

    跳转操作有两种方式：

  • 直接向PC寄存器写入数据，下一跳的地址

  • 使用如下跳转指令

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如下是BL的一个示例：

push {r0, r1}            @保存r0,r1
cps #0x13                @进入SVC模式，允许其他中断再次进去

bl system_irqhandler     @加载C语言中断处理函数到r2寄存器中

cps #0x12                @进入IRQ模式
pop {r0, r1}
str r0, [r1, #0X10]       @中断执行完成，写EOIR

杂项指令

软中断指令

SWI{cond}    immed_24    产生软中断，从其他模式切换到管理模式，实现用户程序调用操作系统的系统服务

  • SWI

    • 根据SWI指令传递的参数SWI异常处理程序可以做出相应的处理
    • 传递参数的方法有两种
    • 1.指令中的24位立即数指定了用户请求的服务类型
    • 2.指令中的24位立即数被忽略，用户请求的服务类型由寄存器R0的值决定，参数通过其它通用寄存器传递

      状态寄存器指令

      MRS{cond} Rd,psr
MSR{cond} psr_fields,#immed_8r
MSR{cond} psr_fields,Rm

  • MRS

    • 仅有MRS指令可以对CPSR和SPSR进行读操作，了解当前处理器的工作状态
  • MSR
    • 仅有MSR指令可以对CPSR和SPSR进行写操作，用于切换处理器，允许禁止中断等
field 含义
c 控制域屏蔽字节（psr[7-0]）
x 扩展域屏蔽字节（psr[15-8]）
s 状态域屏蔽字节（psr[23-16]）
f 标志域屏蔽字节（psr[31-24]）

伪指令

伪指令不属于ARM指令，为了方便编程而定义，编译时被等效为正常指令

小范围地址读取

ADR{cond} Rm,label
  • 将程序标号label的地址存入寄存器Rm
  • 编译时等效为pc的偏移地址存入Rm

  • 只能用一条ADD或SUB指令实现该伪指令功能，如果不能实现则产生错误，编译失败

    中等范围地址读取

    ADRL{cond} Rm,label

  • 比ADR伪指令更大的范围的地址

  • 编译时被替换为两条合适的指令

    大范围地址读取

    LDR{cond} Rm,=label
LDR{cond} Rm,=#immed_8r

  • 将程序标号label或立即数到指定寄存器

  • 与ARM的基础指令相比，第二个参数要有=号

    空操作指令

    用于延时
    NOP