ARM微处理器的指令系统

本章介绍ARM指令集、Thumb指令集，以及各类指令对应的寻址方式，通过对本章的阅读，希望读者能了解ARM微处理器所支持的指令集及具体的使用方法。

本章的主要内容有：

－ ARM指令集、Thumb指令集概述。

－ ARM指令集的分类与具体应用。

－ Thumb指令集简介及应用场合。

3.3.2  数据处理指令

数据处理指令可分为数据传送指令、算术逻辑运算指令和比较指令等。

数据传送指令用于在寄存器和存储器之间进行数据的双向传输。

算术逻辑运算指令完成常用的算术与逻辑的运算，该类指令不但将运算结果保存在目的寄存器中，同时更新CPSR中的相应条件标志位。

比较指令不保存运算结果，只更新CPSR中相应的条件标志位。

数据处理指令包括：

 — MOV 数据传送指令

 — MVN 数据取反传送指令

 — CMP 比较指令

 — CMN 反值比较指令

 — TST 位测试指令

 — TEQ 相等测试指令

 — ADD 加法指令

 — ADC 带进位加法指令

 — SUB 减法指令

 — SBC 带借位减法指令

 — RSB 逆向减法指令

 — RSC 带借位的逆向减法指令

 — AND 逻辑与指令

 — ORR 逻辑或指令

 — EOR 逻辑异或指令

 — BIC 位清除指令

1、 MOV指令

MOV指令的格式为：

MOV{条件}{S} 目的寄存器，源操作数

MOV指令可完成从另一个寄存器、被移位的寄存器或将一个立即数加载到目的寄存器。其中S选项决定指令的操作是否影响CPSR中条件标志位的值，当没有S时指令不更新CPSR中条件标志位的值。

指令示例：

MOV R1，R0   ；将寄存器R0的值传送到寄存器R1

MOV PC，R14   ；将寄存器R14的值传送到PC，常用于子程序返回

MOV R1，R0，LSL＃3 ；将寄存器R0的值左移3位后传送到R1

2、 MVN指令

MVN指令的格式为：

MVN{条件}{S} 目的寄存器，源操作数

MVN指令可完成从另一个寄存器、被移位的寄存器、或将一个立即数加载到目的寄存器。与MOV指令不同之处是在传送之前按位被取反了，即把一个被取反的值传送到目的寄存器中。其中S决定指令的操作是否影响CPSR中条件标志位的值，当没有S时指令不更新CPSR中条件标志位的值。

指令示例：

MVN R0，＃0   ；将立即数0取反传送到寄存器R0中，完成后R0=-1

3、 CMP指令

CMP指令的格式为：

CMP{条件} 操作数1，操作数2

CMP指令用于把一个寄存器的内容和另一个寄存器的内容或立即数进行比较，同时更新CPSR中条件标志位的值。该指令进行一次减法运算，但不存储结果，只更改条件标志位。标志位表示的是操作数1与操作数2的关系(大、小、相等)，例如，当操作数1大于操作操作数2，则此后的有GT 后缀的指令将可以执行。

指令示例：

CMP R1，R0   ；将寄存器R1的值与寄存器R0的值相减，并根据结果设置CPSR的标志位

CMP R1，＃100  ；将寄存器R1的值与立即数100相减，并根据结果设置CPSR的标志位

4、 CMN指令

CMN指令的格式为：

CMN{条件} 操作数1，操作数2

CMN指令用于把一个寄存器的内容和另一个寄存器的内容或立即数取反后进行比较，同时更新CPSR中条件标志位的值。该指令实际完成操作数1和操作数2相加，并根据结果更改条件标志位。

指令示例：

CMN R1，R0   ；将寄存器R1的值与寄存器R0的值相加，并根据结果设置CPSR的标志位

CMN R1，＃100  ；将寄存器R1的值与立即数100相加，并根据结果设置CPSR的标志位

5、 TST指令

TST指令的格式为：

TST{条件} 操作数1，操作数2

TST指令用于把一个寄存器的内容和另一个寄存器的内容或立即数进行按位的与运算，并根据运算结果更新CPSR中条件标志位的值。操作数1是要测试的数据，而操作数2是一个位掩码，该指令一般用来检测是否设置了特定的位。

指令示例：

TST R1，＃％1  ；用于测试在寄存器R1中是否设置了最低位（％表示二进制数）

TST R1，＃0xffe  ；将寄存器R1的值与立即数0xffe按位与，并根据结果设置CPSR的标志位

6、 TEQ指令

TEQ指令的格式为：

TEQ{条件} 操作数1，操作数2

TEQ指令用于把一个寄存器的内容和另一个寄存器的内容或立即数进行按位的异或运算，并根据运算结果更新CPSR中条件标志位的值。该指令通常用于比较操作数1和操作数2是否相等。

指令示例：

TEQ R1，R2  ；将寄存器R1的值与寄存器R2的值按位异或，并根据结果设置CPSR的标志位

7、 ADD指令

ADD指令的格式为：

ADD{条件}{S} 目的寄存器，操作数1，操作数2

ADD指令用于把两个操作数相加，并将结果存放到目的寄存器中。操作数1应是一个寄存器，操作数2可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即数。

指令示例：

ADD  R0，R1，R2           ； R0 = R1 + R2

ADD  R0，R1，#256            ； R0 = R1 + 256

ADD  R0，R2，R3，LSL#1      ； R0 = R2 + (R3 << 1)

8、 ADC指令

ADC指令的格式为：

ADC{条件}{S} 目的寄存器，操作数1，操作数2

ADC指令用于把两个操作数相加，再加上CPSR中的C条件标志位的值，并将结果存放到目的寄存器中。它使用一个进位标志位，这样就可以做比32位大的数的加法，注意不要忘记设置S后缀来更改进位标志。操作数1应是一个寄存器，操作数2可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即数。

以下指令序列完成两个128位数的加法，第一个数由高到低存放在寄存器R7～R4，第二个数由高到低存放在寄存器R11～R8，运算结果由高到低存放在寄存器R3～R0：

ADDS  R0，R4，R8          ； 加低端的字

ADCS  R1，R5，R9            ； 加第二个字，带进位

ADCS  R2，R6，R10       ； 加第三个字，带进位

ADC  R3，R7，R11       ； 加第四个字，带进位

9、 SUB指令

SUB指令的格式为：

SUB{条件}{S} 目的寄存器，操作数1，操作数2

SUB指令用于把操作数1减去操作数2，并将结果存放到目的寄存器中。操作数1应是一个寄存器，操作数2可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即数。该指令可用于有符号数或无符号数的减法运算。

指令示例：

SUB  R0，R1，R2           ； R0 = R1 - R2

SUB  R0，R1，#256            ； R0 = R1 - 256

SUB  R0，R2，R3，LSL#1      ； R0 = R2 - (R3 << 1)

10、SBC指令

SBC指令的格式为：

SBC{条件}{S} 目的寄存器，操作数1，操作数2

SBC指令用于把操作数1减去操作数2，再减去CPSR中的C条件标志位的反码，并将结果存放到目的寄存器中。操作数1应是一个寄存器，操作数2可以是一个寄存器，被移位的寄存器，或一个立即数。该指令使用进位标志来表示借位，这样就可以做大于32位的减法，注意不要忘记设置S后缀来更改进位标志。该指令可用于有符号数或无符号数的减法运算。

指令示例：

SUBS  R0，R1，R2           ； R0 = R1 - R2 - ！C，并根据结果设置CPSR的进位标志位