硬件（六）arm指令
一、数据传输与运算指令
（一）MOV 指令
用于加载 12 位立即数到寄存器，或转移一个寄存器的值到另一个寄存器。
- 格式 1：
MOV{S}<c> <Rd>, #<const>
示例：mov r0, #2，将立即数 2 加载到寄存器r0。- 格式 2：
MOV{S}<c> <Rd>, <Rm>
示例：mov r1, r0，把r0寄存器的值加载到r1。
大多数指令格式为opcode rd, rn, rm，其中rd是目标寄存器，rn是第一操作数寄存器。
（二）MVN 指令
对立即数按位取反后放入目标寄存器。
示例：mvn r3, #1，将 1 按位取反后存入 r3，结果为 0xFFFFFFFE。若 MOV 指令无法操作寄存器，会替换为 MVN 指令。
（三）ADD 指令
实现加法运算，常用两种格式：
ADD{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>ADD{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>{, <shift>}
（四）SUB 指令
进行减法运算，格式如下：
SUB{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>SUB{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>{, <shift>}
（五）立即数
立即数相当于汇编中的常量，前加 #。判断一个数是否为立即数有三个条件（以 12 位立即数为例）：
1、如果某个数的数值范围是0~0xFF之间，那么这个数一定是立即数；
2、把某个数展开成2进制，这个数的最高位1至最低位1之间的二进制数序列的位数不能超过8位；
3、这个数的二进制序列凑够8位之后的的右边必须为偶数个连续的 0
（六）LDR 寄存器加载指令
用于从内存读取数据到寄存器，有多种格式：
LDR{<c>}{<q>} <Rt>, <label>
示例：ldr r0, =0x2FAB4，多用于从 RAM 将 32 位字数据传送到目的寄存器。LDR<c> <Rt>, [<Rn>{, #+/-<imm12>}]
示例：LDR R0，[R1，＃4]，将内存地址为R1 + 4的字数据读入R0，#4作为 12 位立即数可省略。LDR<c> <Rt>, [<Rn>], #+/-<imm12>
示例：ldr r0, [r1], #8，将内存地址R1的字数据读入r0，之后r1 + 8。LDR<c> <Rt>, [<Rn>, #+/-<imm12>]!
示例：LDR R0，[R1，＃8] ！，将存储器地址为R1 + 8的字数据读入R0，并将新地址R1 + 8写入R1。
（七）STR 指令
用于将寄存器数据存入内存地址。示例：str r1, [r0, #4]，把 r1 的内容写入 r0 + 4 的地址。
（八）BIC 指令
实现指定位清零，格式：BIC{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>，将 rn 中 const 为 1 的比特清零，结果放入 rd。示例：
eg：mov r0, 0xFFFFFFFF
bic r0, r0, #3;立即数哪些位为1就清掉
r0数据：0xFFFFFFFC
bic r0, r0, #(0x1F << 8);连续5位清0
操作后 r0 数据会相应清零指定比特位。
（九）ORR 指令
实现指定位置 1，格式：ORR{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>。示例：
eg：mov r0, #0
orr r0, r0, #5;立即数带1的比特位 置1
orr r0, r0, #(1<< 9);第9位置1
可将 r0 中立即数带 1 的比特位置 1，如第 9 位。
（十）{s} 后缀
加 s 后缀的指令会影响 CPSR 寄存器（当前程序状态寄存器）。CPSR 的 N、Z、C、V 位含义如下：
N：结果为有符号二进制补码时，若为负数则N=1，否则N=0。Z：结果为 0 则Z=1，否则Z=0。C：无符号数最高有效位向更高位进位时C=1；减法中最高有效位从更高位借位时C=0。V：有符号数操作时，若两个最高有效位均为 0 的数相加结果最高有效位为 1，或两个最高有效位均为 1 的数相加结果最高有效位为 0，则V=1，否则V=0。
示例：
mov r0, #0xFFFFFFFF
adds r2, r0, #0
adds 影响 CPSR，N 置 1（结果为负）。
（十一）<c> 执行条件
可自选增加执行条件，示例：movcs r0, #100，表示只有 C 位置位时，才把 100 加载入 r0，方便实现指令的有条件执行。
（十二）CMP 指令
用于比较两个寄存器的值或一个寄存器与立即数的值，原理是对两个数求差，看结果是否为 0，会无条件修改 N、V、C、Z 位。
eg：从 r0、r1 代表的两个有符号数中找较大值放入 r2 寄存器（ge表示将大于等于的放到r0<great>;lt表示小的<last>）
2、找出三个数的最大值
;三位数找最大
;cmp r0, r1
;blt less
;great
;mov r2, r0
;b cmp1;less
;mov r3, r1;cmp1
;cmp r3, r2
;bge finished
;mov r3, r2
二、跳转与循环指令
（一）跳转指令 b
类似 C 语言的 goto 语句，能实现无条件跳转，跳转时需指定 lable。本质是往 PC（程序计数器）里填跳转地址，b loop 相当于 ldr pc, =loop。
练习：实现从 0 加到 100 的和，可通过 while 循环或 do while 循环
（二）bl 指令
用于函数调用，与 b 指令的区别是 bl 会在 lr（链接寄存器）中保存返回地址，以便函数调用完毕后回到调用处的下一行指令执行。
（三）bx 指令
示例：bx lr，将 lr 中的地址装入 pc，实现函数返回。
三、栈操作
（一）引入
函数调用时，r0、r1 等寄存器值可能被修改，函数嵌套调用时 lr 值也会被修改，为解决此问题，需在函数调用前保护现场，调用完毕后恢复现场，这就需要栈结构。
（二）栈的操作方法
ARM 体系采用满减栈（先让栈指针自减，再写入数据）。操作前需指定栈底位置，如设置栈底指针寄存器：ldr sp, =0x40001000，使用 2440 内部从 0x40000000 开始的 4k RAM（地址范围 [0x40000000~0x40000FFF]）。
（三）栈操作指令
- 入栈保护指令
stmfd（STMDB）：格式STMFD<c> <Rn>{!}, <registers>，Rn为栈底指针寄存器，<registers>为需入栈保护的寄存器，!表示入栈后sp自动自减。
示例：
stmfd sp!, {r0, r1, r2, r3-r12, lr}。
- 出栈恢复指令
ldmfd（LDM/LDMIA）：格式LDMFD<c> <Rn>{!}, <registers>，Rn为栈底指针寄存器，<registers>为需恢复的寄存器，!表示出栈后sp自动自增。
示例：
ldmfd sp!, {r0, r1, r2, r3-r12, lr}。
练习：
四、汇编与 C 相互调用函数
（一）汇编调用 C 中函数
- 用
import声明函数，并用bl指令跳转到 C 函数。 - 调用者（主调方）负责保护和恢复现场。
- 传参规则：
- 参数个数≤4 个，用
r0~r3寄存器传参。 - 参数个数＞4 个，第 5 个及以后参数通过栈传参。
- C 函数返回值通过
r0寄存器返回
- 参数个数≤4 个，用
eg: c函数
arm函数
（二）C 调用汇编中的函数
1. extern 声明 arm函数 eg: int _asm_min（int a,intb）
2. 主函数调用 arm _asm_min（10,20） 函数
3. Arm 函数 _asm_min 在函数之前需要声明 调出函数 export _asm_min
4. 参数返回也是在R0寄存器中
arm函数
c函数
五、模式切换
（一）、CPS 指令
CPS 指令可以直接修改处理器模式，格式为 CPS #<mode>，比如想要切换到系统模式，可以写 CPS #0x1F（系统模式对应的编码）。不过需要注意，Keil 编译器不支持该指令，在实际使用 Keil 进行开发时，不能采用这种方式。
（二）、MRS / MSR 指令
通过 MRS（Move to Register from Special register）读取特殊寄存器的值到通用寄存器，再通过 MSR（Move to Special register from Register）将修改后的值写回特殊寄存器，从而实现模式切换。
示例代码（切换到 User 模式并设置栈指针）：
; 读取 CPSR 到 R0MRS R0, CPSR; 清除 CPSR 的低 5 位（模式位）BIC R0, R0, #(0x1F); 设置为 User 模式（User 模式对应的编码是 0x10，即二进制 10000）ORR R0, R0, #0x10; 将修改后的值写回 CPSR 的控制域（c 表示控制域）MSR CPSR_c, R0; 设置栈指针，这里假设栈底为 0x40001000LDR SP, =0x40001000
这样就完成了从当前模式切换到 User 模式，并且为 User 模式设置了栈指针，以便在该模式下进行函数调用、局部变量存储等操作时能正确使用栈。