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[導讀]ARM7支持四種堆棧模式:滿遞減(FD)、滿遞增(FA)、空遞減(ED)、空遞增(EA)FD:堆棧地址從上往下遞減,且指針指向最后一個入棧元素。FA:堆棧地址從下往上遞增,且指針指向最后一個入棧元素。ED:堆棧地址從上往下遞減

ARM7支持四種堆棧模式:滿遞減(FD)、滿遞增(FA)、空遞減(ED)、空遞增(EA)

FD:堆棧地址從上往下遞減,且指針指向最后一個入棧元素。
FA:堆棧地址從下往上遞增,且指針指向最后一個入棧元素。
ED:堆棧地址從上往下遞減,且指針指向下一個可用空位。
EA:堆棧地址從下網(wǎng)上遞增,且指針指向下一個可用空位。

ADSC編譯器只支持FD,ucos堆棧模式只能配置遞增或遞減,關(guān)于滿和空無法配置。
所以在移植的時候需要改動OSTaskStkInit函數(shù),使其跟中斷堆棧操作一致。

arm是risc的機器沒有自己的push pop 指令,通常使用stmLDM指令完成壓入彈出操作。arm的使用r13=sp ,r14=lR ,r15=pc
當然在不同的模式下后又不同的影子寄存器,這里的影子是說,他們雖然使用了同樣的名稱,但是實際的物理地址不是相同的空間,只是認為的做了一些關(guān)系的MAP。因為這樣可以加速數(shù)據(jù)的處理。

因為ARM是3級流水線運行,通常運行的指令是Pc-8也就是說運行的指令不是當前的pc指針值。

同arm相關(guān)的通常是!,S,^這些比較特殊的東西,
尤其對于LDR指令而言,在使用前偏移地時候就有了!,這同后偏移不同
前【Rn,Rm,#**】這種類型是先進行偏移然后加載數(shù)據(jù),更具是否!更新Rn
后【Rn】,Rm,?!痢吝@是先加載數(shù)據(jù),然后進行偏移,一定更新Rn
S通常是一個時候更新標志,有時候如果存在PC(r15)加載的話,會作為更新cpsr的選項,
^這個用到的時候通常不多。這也是同cpsr,spsr相關(guān)的東西。

異常處理部分:
異常處理是同模式相關(guān)的一個概念,ARM有多種異常,對應不同的模式,但是他們之間不是一一對應的關(guān)系。
返回與否?
有些異常是不需要返回的,reset
其他的異常通常是需要返回到以前的狀態(tài)abort,但是不同的異常返回的點是不同的。通常異常的時候會保存下一個指令的地址到R14這樣,就需要在返回的時候更具需要進行調(diào)整你的PC。
,返回后通常執(zhí)后的下一條指令這樣使用 movs就足夠了
abort,就需要返回出現(xiàn)問題的那條指令,也就是【R14】-4了,所以通常使用subs返回。
批量數(shù)據(jù)加載/存儲指令

ARM微處理器所支持批量數(shù)據(jù)加載/存儲指令可以一次在一片連續(xù)的存儲器單元和多個寄存器之間傳送數(shù)據(jù),批量加載指令用于將一片連續(xù)的存儲器中的數(shù)據(jù)傳送到多個寄存器,批量數(shù)據(jù)存儲指令則完成相反的操作。常用的加載存儲指令如下:

— LDM 批量數(shù)據(jù)加載指令

— STM 批量數(shù)據(jù)存儲指令

LDM(或STM)指令

LDM(或STM)指令的格式為:

LDM(或STM){條件}{類型} 基址寄存器{!},寄存器列表{∧}

LDM(或STM)指令用于從由基址寄存器所指示的一片連續(xù)存儲器到寄存器列表所指示的多個寄存器之間傳送數(shù)據(jù),該指令的常見用途是將多個寄存器的內(nèi)容入?;虺鰲!F渲?,{類型}為以下幾種情況:

IA 每次傳送后地址加1;

IB 每次傳送前地址加1;

DA 每次傳送后地址減1;

DB 每次傳送前地址減1;

FD 滿遞減堆棧;

ED 空遞減堆棧;

FA 滿遞增堆棧;

EA 空遞增堆棧;

{!}為可選后綴,若選用該后綴,則當數(shù)據(jù)傳送完畢之后,將最后的地址寫入基址寄存器,否則基址寄存器的內(nèi)容不改變。

基址寄存器不允許為R15,寄存器列表可以為R0~R15的任意組合。

{∧}為可選后綴,當指令為LDM且寄存器列表中包含R15,選用該后綴時表示:除了正常的數(shù)據(jù)傳送之外,還將SPSR復制到CPSR。同時,該后綴還表示傳入或傳出的是用戶模式下的寄存器,而不是當前模式下的寄存器。

指令示例:

STMFD R13!,{R0,R4-R12,LR};將寄存器列表中的寄存器(R0,R4到R12,LR)存入堆棧。

LDMFD R13!,{R0,R4-R12,PC};將堆棧內(nèi)容恢復到寄存器(R0,R4到R12,LR)。

LDR指令的格式為:

LDR{條件} 目的寄存器,<存儲器地址>

LDR 指令用于從存儲器中將一個32位的字數(shù)據(jù)傳送到目的寄存器中。該指令通常用于從存儲器中讀取32位的字數(shù)據(jù)到通用寄存器,然后對數(shù)據(jù)進行處理。當程序計數(shù) 器PC作為目的寄存器時,指令從存儲器中讀取的字數(shù)據(jù)被當作目的地址,從而可以實現(xiàn)程序流程的跳轉(zhuǎn)。該指令在程序設計中比較常用,且尋址方式靈活多樣,請者認真掌握。

指令示例:

LDR R0,[R1] ;將存儲器地址為R1的字數(shù)據(jù)讀入寄存器R0。

LDR R0,[R1,R2] ;將存儲器地址為R1+R2的字數(shù)據(jù)讀入寄存器R0。

LDR R0,[R1,#8] ;將存儲器地址為R1+8的字數(shù)據(jù)讀入寄存器R0。

LDR R0,[R1,R2] !;將存儲器地址為R1+R2的字數(shù)據(jù)讀入寄存器R0,并將新地址R1+R2寫入R1。

LDR R0,[R1,#8] ??;將存儲器地址為R1+8的字數(shù)據(jù)讀入寄存器R0,并將新地址R1+8寫入R1。

LDR R0,[R1],R2;將存儲器地址為R1的字數(shù)據(jù)讀入寄存器R0,并將新地址R1+R2寫入R1。

LDR R0,[R1,R2,LSL#2]!;將存儲器地址為R1+R2×4的字數(shù)據(jù)讀入寄存器R0,并將新地址R1+R2×4寫入R1。

LDR R0,[R1],R2,LSL#2;將存儲器地址為R1的字數(shù)據(jù)讀入寄存器R0,并將新地址R1+R2×4寫入R1。

MRS指令的格式為:

MRS{條件} 通用寄存器,程序狀態(tài)寄存器(CPSR或SPSR)

MRS指令用于將程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容傳送到通用寄存器中。該指令一般用在以下幾種情況:

-當需要改變程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容時,可用MRS將程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容讀入通用寄存器,修改后再寫回程序狀態(tài)寄存器。

-當在異常處理或進程切換時,需要保存程序狀態(tài)寄存器的值,可先用該指令讀出程序狀態(tài)寄存器的值,然后保存。

指令示例:

MRS R0,CPSR ;傳送CPSR的內(nèi)容到R0

MRS R0,SPSR ;傳送SPSR的內(nèi)容到R0

2、 MSR指令

MSR指令的格式為:

MSR{條件} 程序狀態(tài)寄存器(CPSR或SPSR)_<域>,操作數(shù)

MSR指令用于將操作數(shù)的內(nèi)容傳送到程序狀態(tài)寄存器的特定域中。其中,操作數(shù)可以為通用寄存器或立即數(shù)。<域>用于設置程序狀態(tài)寄存器中需要操作的位,32位的程序狀態(tài)寄存器可分為4個域:

位[31:24]為條件標志位域,用f表示;

位[23:16]為狀態(tài)位域,用s表示;

位[15:8]為擴展位域,用x表示;

位[7:0]為控制位域,用c表示;

該指令通常用于恢復或改變程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容,在使用時,一般要在MSR指令中指明將要操作的域。

指令示例:

MSR CPSR,R0 ;傳送R0的內(nèi)容到CPSR

MSR SPSR,R0 ;傳送R0的內(nèi)容到SPSR

MSR CPSR_c,R0;傳送R0的內(nèi)容到SPSR,但僅僅修改CPSR中的控制位域

ARM微處理器所支持的異常指令有如下兩條:

— SWI 軟件中斷指令

— BKPT 斷點中斷指令

1、SWI指令

SWI指令的格式為:

SWI{條件} 24位的立即數(shù)

SWI 指令用于產(chǎn)生軟件中斷,以便用戶程序能調(diào)用操作系統(tǒng)的系統(tǒng)例程。操作系統(tǒng)在SWI的異常處理程序中提供相應的系統(tǒng)服務,指令中24位的立即數(shù)指定用戶程序 調(diào)用系統(tǒng)例程的類型,相關(guān)參數(shù)通過通用寄存器傳遞,當指令中24位的立即數(shù)被忽略時,用戶程序調(diào)用系統(tǒng)例程的類型由通用寄存器R0的內(nèi)容決定,同時,參數(shù) 通過其他通用寄存器傳遞。

指令示例:

SWI 0x02 ;該指令調(diào)用操作系統(tǒng)編號位02的系統(tǒng)例程。

2、BKPT指令

BKPT指令的格式為:

BKPT 16位的立即數(shù)

BKPT指令產(chǎn)生軟件斷點中斷,可用于程序的調(diào)試。3.4Thumb指令及應用

為 兼容數(shù)據(jù)總線寬度為16位的應用系統(tǒng),ARM體系結(jié)構(gòu)除了支持執(zhí)行效率很高的32位ARM指令集以外,同時支持16位的Thumb指令集。Thumb指令 集是ARM指令集的一個子集,允許指令編碼為16位的長度。與等價的32位代碼相比較,Thumb指令集在保留32代碼優(yōu)勢的同時,大大的節(jié)省了系統(tǒng)的存 儲空間。

所有的Thumb指令都有對應的ARM指令,而且Thumb的編程模型也對應于ARM的編程模型,在應用程序的編寫過程中,只要遵 循一定調(diào)用的規(guī)則,Thumb子程序和ARM子程序就可以互相調(diào)用。當處理器在執(zhí)行ARM程序段時,稱ARM處理器處于ARM工作狀態(tài),當處理器在執(zhí)行 Thumb程序段時,稱ARM處理器處于Thumb工作狀態(tài)。

與ARM指令集相比較,Thumb指令集中的數(shù)據(jù)處理指令的操作數(shù)仍然是32 位,指令地址也為32位,但Thumb指令集為實現(xiàn)16位的指令長度,舍棄了ARM指令集的一些特性,如大多數(shù)的Thumb指令是無條件執(zhí)行的,而幾乎所 有的ARM指令都是有條件執(zhí)行的;大多數(shù)的Thumb數(shù)據(jù)處理指令的目的寄存器與其中一個源寄存器相同。

由于Thumb指令的長度為16位,即只用ARM指令一半的位數(shù)來實現(xiàn)同樣的功能,所以,要實現(xiàn)特定的程序功能,所需的Thumb指令的條數(shù)較ARM指令多。在一般的情況下,Thumb指令與ARM指令的時間效率和空間效率關(guān)系為:

— Thumb代碼所需的存儲空間約為ARM代碼的60%~70%

— Thumb代碼使用的指令數(shù)比ARM代碼多約30%~40%

— 若使用32位的存儲器,ARM代碼比Thumb代碼快約40%

— 若使用16位的存儲器,Thumb代碼比ARM代碼快約40%~50%

— 與ARM代碼相比較,使用Thumb代碼,存儲器的功耗會降低約30%

顯然,ARM指令集和Thumb指令集各有其優(yōu)點,若對系統(tǒng)的性能有較高要求,應使用32位的存儲系統(tǒng)和ARM指令集,若對系統(tǒng)的成本及功耗有較高要求,則應使用16位的存儲系統(tǒng)和Thumb

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