Thumb指令集之： 單寄存器數(shù)據(jù)傳送指令
Thumb指令集支持寄存器的裝載和存儲(chǔ)，即LDR和STR指令。8和類型的Load/Store指令在Thumb指令集中可用。這些指令使用兩種尋址模式：寄存器偏移和立即數(shù)偏移。指令所能存取的數(shù)據(jù)包括字、半字和字節(jié)，同時(shí)半字和字節(jié)可以為有符號(hào)數(shù)或無(wú)符號(hào)數(shù)。
表11.4總結(jié)了Thumb狀態(tài)下可用的數(shù)據(jù)傳送指令。
表11.4 Thumb狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送指令
助記符
說(shuō)明
操作
LDR
傳送32位字到寄存器
Rd<－mem32[address]
STR
存儲(chǔ)32位寄存器的值
Rd－>mem32[address]
LDRB
傳送8位字節(jié)到寄存器
Rd<－mem8[address]
STRB
保存寄存器中的字節(jié)
Rd－>mem8[address]
LDRH
傳送16位半字到寄存器
Rd<－mem16[address]
STRH
保存寄存器中的半字
Rd－>mem16[address]
LDRSB
裝載有符號(hào)字節(jié)到寄存器
Rd<－sighExtend(mem8[address])
STRSB
裝載有符號(hào)半字到寄存器
Rd<－sighExtend(mem16[address])
Thumb數(shù)據(jù)傳送指令的基本語(yǔ)法格式分為以下4種。
①<opcode1><Rd>，[<Rn>，＃<5_bit_offset>]
其中，<opcode1>：=LDR|LDRH|LDRB|STR|STRH|STRB
②<opcode2><Rd>，[<Rn>，<Rm>]
其中，<opcode2>：=LDR|LDRH|LDRB|LSRSH|STR|STRH|STRB
③LDR<Rd>，[PC，<8_bit_offset>]
④<opcode3><Rd>，[SP，＃<8_bit_offset>]
其中，<opcode3>：=LDR|STR
下面詳細(xì)介紹各數(shù)據(jù)傳送指令的語(yǔ)法和使用。
11.5.1寄存器裝載指令LDR（1）（1）編碼格式
寄存器裝載指令LDR（1）的編碼格式如圖11.42所示。
圖11.42LDR（1）指令的編碼格式
這種形式的LDR指令將32位內(nèi)存數(shù)據(jù)裝載到通用寄存器。常用于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。域的基地址放在Rn寄存器中。
（2）指令的語(yǔ)法格式
LDR<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*4]
①<Rd>
目的寄存器。用于存放從內(nèi)存中取出的數(shù)據(jù)。
②<Rn>
基址寄存器，用于存放所取數(shù)據(jù)的基地址。
③<immed_5>
5位立即數(shù)。該立即數(shù)的4倍加上基址寄存器的值形成目標(biāo)地址。
（3）指令操作的偽代碼
Address=Rn+(immed_5*4)
Ifaddress[1:0]==0b00
Data=Memory[address,4]
Else
Data=UNPREDICTABLE
Rd=data
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
LDR<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*4]
注意
如果指令訪問(wèn)地址非字對(duì)齊，則指令的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。
11.5.2寄存器裝載指令LDR（2）（1）編碼格式
寄存器裝載指令LDR（2）的編碼格式如圖11.43所示。
圖11.43LDR（2）指令的編碼格式
寄存器裝載指令LDR（2）允許將一個(gè)32位內(nèi)存數(shù)據(jù)裝載到通用寄存器。此種形式的LDR指令常被用于訪問(wèn)數(shù)組中的元素。
（2）指令的語(yǔ)法格式
LDR<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
①<Rd>
目的寄存器。
②<Rn>
寄存器存放內(nèi)存訪問(wèn)基地址。
③<Rm>
寄存器存放內(nèi)存訪問(wèn)偏移地址。
（3）指令操作的偽代碼
Address=Rn+Rm
Ifaddress[1:0]==0b00
Data=Memory[address,4]
Else
Data=UNPREDICTABLE
Rd=data
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
LDR<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
11.5.3寄存器裝載指令LDR（3）（1）編碼格式
寄存器裝載指令LDR（3）的編碼格式如圖11.44所示。
圖11.44LDR（3）指令的編碼格式
寄存器裝載指令LDR（3）允許將一個(gè)32位內(nèi)存數(shù)據(jù)裝載到通用寄存器。此種形式的LDR指令常被用于訪問(wèn)PC相關(guān)（PC-relative）數(shù)據(jù)。
（2）指令的語(yǔ)法格式
LDR<Rd>，[PC，＃<immed_8>*4]
①<Rd>
目的寄存器。
②PC
程序指針寄存器，用于計(jì)算內(nèi)存訪問(wèn)的地址。計(jì)算地址時(shí)，PC值的bit[1]被系統(tǒng)默認(rèn)為0進(jìn)行計(jì)算，所以產(chǎn)生的內(nèi)存訪問(wèn)地址必為字對(duì)齊。
③<immed_8>
8位立即數(shù)。該立即數(shù)的4倍將和PC值相加，形成內(nèi)存訪問(wèn)地址。
（3）指令操作的偽代碼
Address=(PC[31:2]<<2)+(immed_8*4)
Rd=Memory[address,4]
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
LDR<Rd>，[PC，＃<immed_8>*4]
11.5.4寄存器裝載指令LDR（4）（1）編碼格式
寄存器裝載指令LDR（4）的編碼格式如圖11.45所示。
圖11.45LDR（4）指令的編碼格式
寄存器裝載指令LDR（4）允許將一個(gè)32位內(nèi)存數(shù)據(jù)裝載到通用寄存器。此種形式的LDR指令常被用于訪問(wèn)堆棧數(shù)據(jù)。
（2）指令的語(yǔ)法格式
LDR<Rd>，SP，＃<immed_8>*4]
①<Rd>
目的寄存器。
②SP
堆棧指針寄存器，用于計(jì)算內(nèi)存訪問(wèn)地址。
③<immed_8>
8位立即數(shù)。該立即數(shù)的4倍將和SP值相加，形成內(nèi)存訪問(wèn)地址。
（3）指令操作的偽代碼
Address=SP+(immed_8*4)
Ifaddress[1:0]==0b00
Data=memory[address,4]
Else
Data=UNPREDICTABLE
Rd=data
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
LDR<Rd>，[SP，＃<immed_8>*4]
11.5.5字節(jié)加載指令LDRB（1）（1）編碼格式
字節(jié)加載指令LDRB（1）的編碼格式如圖11.46所示。
圖11.46LDRB（1）指令的編碼格式
LDRB（1）字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令用于從內(nèi)存中將一個(gè)8位的字節(jié)數(shù)據(jù)讀取到指令中的目標(biāo)寄存器中，并將寄存器的高24位清零。常用于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。域的基地址放在Rn寄存器中。
（2）指令的語(yǔ)法格式
LDRB<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>]
①<Rd>
目的寄存器。
②<Rn>
指令的基址寄存器。
③<immed_5>
5位立即數(shù)。用于與<Rn>寄存器中的數(shù)值相加，形成內(nèi)存訪問(wèn)地址。
（3）指令操作的偽代碼
address=Rn+immed_5
Rd=memory[address,1]
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
LDRB<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>]
11.5.6字節(jié)加載指令LDRB（2）（1）編碼格式
字節(jié)加載指令LDRB（2）的編碼格式如圖11.47所示。
圖11.47LDRB（2）指令的編碼格式
LDRB（2）字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令用于從內(nèi)存中將一個(gè)8位的字節(jié)數(shù)據(jù)讀取到指令中的目標(biāo)寄存器中，并將寄存器的高24位清零。此種形式的LDRB（2）指令常用于數(shù)組元素的訪問(wèn)。
（2）指令的語(yǔ)法格式
LDRB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
①<Rd>
目的寄存器。
②<Rn>
存放形成內(nèi)存訪問(wèn)地址的第一個(gè)寄存器。
③<Rm>
存放形成內(nèi)存訪問(wèn)地址的第二個(gè)寄存器。
（3）指令操作的偽代碼
address=Rn+Rm
Rd=Memory[address,1]
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
LDRB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
11.5.7半字加載指令LDRH（1）（1）編碼格式
半字?jǐn)?shù)據(jù)加載指令LDRH（1）的編碼格式如圖11.48所示。
圖11.48LDRH（1）指令的編碼格式
LDRH（1）半字?jǐn)?shù)據(jù)加載指令用于從內(nèi)存中將一個(gè)16位的半字?jǐn)?shù)據(jù)讀取到指令中的目標(biāo)寄存器中，并將寄存器的高16位清零。常用于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。域的基地址放在Rn寄存器中。
（2）指令的語(yǔ)法格式
LDRH<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*2]
①<Rd>
目的寄存器。
②<Rn>
指令的基址寄存器。
③<immed_5>
5位立即數(shù)。該寄存器數(shù)值的2倍將與<Rn>寄存器中的數(shù)值相加，形成內(nèi)存訪問(wèn)地址。
（3）指令操作的偽代碼
address=Rn+(immed_5*2)
ifaddress[0]==0
data=Memory[address,2]
else
data=UNPREDICTABLE
Rd=data
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
LDRH<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*2]
11.5.8半字?jǐn)?shù)據(jù)加載指令LDRH（2）（1）編碼格式
半字?jǐn)?shù)據(jù)加載指令LDRH（2）的編碼格式如圖11.49所示。
LDRH（2）字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令用于從內(nèi)存中將一個(gè)16位的半字?jǐn)?shù)據(jù)讀取到指令中的目標(biāo)寄存器中，并將寄存器的高16位清零。此種形式的LDRH（2）指令常用于數(shù)組元素的訪問(wèn)。
圖11.49LDRH（2）指令的編碼格式
（2）指令的語(yǔ)法格式
LDRB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
①<Rd>
目的寄存器。
②<Rn>
此寄存器存放內(nèi)存訪問(wèn)基地址。
③<Rm>
此寄存器存放內(nèi)存訪問(wèn)偏移地址。
（3）指令操作的偽代碼
address=Rn+Rm
ifaddress[0]==0
data=memory[address,2]
else
data=UNPREDICTABLE
Rd=data
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
LDRH<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
11.5.9有符號(hào)字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令LDRSB（1）編碼格式
有符號(hào)字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令LDRSB的編碼格式如圖11.50所示。
圖11.50LDRSB指令的編碼格式
LDRSB指令用于從內(nèi)存中將一個(gè)8位的字節(jié)數(shù)據(jù)讀取到指令中的目標(biāo)寄存器中，并將寄存器的高24位設(shè)置成該字節(jié)數(shù)據(jù)的符號(hào)位的值（即將該8位字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)位擴(kuò)展，生成32位字?jǐn)?shù)據(jù)）。
（2）指令的語(yǔ)法格式
LDRSB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
①<Rd>
目的寄存器。
②<Rn>
此寄存器存放內(nèi)存訪問(wèn)基地址。
③<Rm>
此寄存器存放內(nèi)存訪問(wèn)偏移地址。
（3）指令操作的偽代碼
address=Rn+Rm
Rd=SignExtend(Memory[address,1])
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
LDRSB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
11.5.10有符號(hào)半字?jǐn)?shù)據(jù)加載指令LDRSH（1）編碼格式
有符號(hào)字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令LDRSH的編碼格式如圖11.51所示。
圖11.51LDRSH指令的編碼格式
LDRSH指令用于從內(nèi)存中將一個(gè)16位的半字?jǐn)?shù)據(jù)讀取到指令中的目標(biāo)寄存器中，并將寄存器的高16位設(shè)置成該半字?jǐn)?shù)據(jù)的符號(hào)位的值（即將該16位半字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行符號(hào)位擴(kuò)展，生成32位字?jǐn)?shù)據(jù)）。
（2）指令的語(yǔ)法格式
LDRBH<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
①<Rd>
目的寄存器。
②<Rn>
此寄存器存放內(nèi)存訪問(wèn)基地址。
③<Rm>
此寄存器存放內(nèi)存訪問(wèn)偏移地址。
（3）指令操作的偽代碼
address=Rn+Rm
ifaddress[0]==0
data=memory[address,2]
else
data=UNPREDICTABLE
Rd=SignExtend[data]
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
LDRSH<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
11.5.11寄存器存儲(chǔ)指令STR（1）（1）編碼格式
寄存器存儲(chǔ)指令STR（1）的編碼格式如圖11.52所示。
圖11.52STR（1）指令的編碼格式
這種形式的STR指令將32位通用寄存器的數(shù)值存儲(chǔ)到內(nèi)存中。該指令常用于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。域的基地址放在Rn寄存器中。
（2）指令的語(yǔ)法格式
STR<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*4]
①<Rd>
目的寄存器。用于存放從內(nèi)存中取出的數(shù)據(jù)。
②<Rn>
基址寄存器，用于存放所取數(shù)據(jù)的基地址。
③<immed_5>
5位立即數(shù)。該立即數(shù)的4倍加上基址寄存器的值為目標(biāo)地址。
（3）指令操作的偽代碼
address=Rn+(immed_5*4)
ifaddress[1:0]==0b00
Memory[address,4]=Rd
Else
Memory[address,4]=UNPREDICTABLE
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
STR<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*4]
11.5.12寄存器存儲(chǔ)指令STR（2）（1）編碼格式
寄存器存儲(chǔ)指令STR（2）的編碼格式如圖11.53所示。
圖11.53STR（2）指令的編碼格式
寄存器裝載指令STR（2）將一個(gè)32位通用寄存器數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到內(nèi)存單元中。此種形式的STR指令常被用于訪問(wèn)數(shù)組中的元素。
（2）指令的語(yǔ)法格式
LDR<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
①<Rd>
目的寄存器。
②<Rn>
存放形成內(nèi)存訪問(wèn)地址的第一個(gè)寄存器。
③<Rm>
存放形成內(nèi)存訪問(wèn)地址的第二個(gè)寄存器。
（3）指令操作的偽代碼
address=Rn+Rm
ifaddress[1:0]==0b00
Memory[address,4]==Rd
Else
Memory[address,4]==UNPREDICTABLE
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
STR<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
11.5.13寄存器存儲(chǔ)指令STR（3）（1）編碼格式
寄存器存儲(chǔ)指令STR（3）的編碼格式如圖11.54所示。
圖11.54STR（3）指令的編碼格式
寄存器存儲(chǔ)指令STR（3）允許將一個(gè)32位通用寄存器的值存儲(chǔ)到內(nèi)存。此種形式的STR指令常被用于訪問(wèn)堆棧數(shù)據(jù)。
（2）指令的語(yǔ)法格式
STR<Rd>，[SP，＃<immed_8>*4]
①<Rd>
目的寄存器。
②SP
堆棧指針寄存器，用于計(jì)算內(nèi)存訪問(wèn)的地址。
③<immed_8>
8位立即數(shù)。該立即數(shù)的4倍將和堆棧指針寄存器SP的值相加，形成內(nèi)存訪問(wèn)地址。
（3）指令操作的偽代碼
address=SP+(immed_8*4)
ifaddress[1:0]==0b00
Memory[address,4]=Rd
Else
Memory[address,4]=UNPREDICTABLE
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
STR<Rd>，[SP，＃<immed_8>*4]
11.5.14字節(jié)存儲(chǔ)指令STRB（1）（1）編碼格式
字節(jié)存儲(chǔ)加載指令STRB（1）的編碼格式如圖11.55所示。
圖11.55STRB（1）指令的編碼格式
STRB（1）字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)指令用于將一個(gè)8位的字節(jié)數(shù)據(jù)寫(xiě)入到指令中指定的內(nèi)存單元，該字節(jié)數(shù)據(jù)為指令中存放源操作數(shù)寄存器的低8位。常用于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。域的基地址放在Rn寄存器中。
（2）指令的語(yǔ)法格式
STRB<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>]
①<Rd>
目的寄存器。
②<Rn>
指令的基址寄存器。
③<immed_5>
5位立即數(shù)。用于與<Rn>寄存器中的數(shù)值相加，形成內(nèi)存訪問(wèn)地址。
（3）指令操作的偽代碼
address=Rn+immed_5
Memory[address,1]=Rd[7:0]
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
STRB<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>]
11.5.15寄存器存儲(chǔ)指令STRB（2）（1）編碼格式
寄存器存儲(chǔ)指令STRB（2）的編碼格式如圖11.56所示。
圖11.56STRB（2）指令的編碼格式
寄存器存儲(chǔ)指令STRB（2）用于將一個(gè)8位的字節(jié)數(shù)據(jù)寫(xiě)入到指令中指定的內(nèi)存單元。此種形式的LDRB指令常被用于訪問(wèn)數(shù)組中的元素。
（2）指令的語(yǔ)法格式
STRB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
①<Rd>
目的寄存器。
②<Rn>
此寄存器存放內(nèi)存訪問(wèn)基地址。
③<Rm>
此寄存器存放內(nèi)存訪問(wèn)偏移地址。
（3）指令操作的偽代碼
address=Rn+Rm
Memory[address,1]=Rd[7:0]
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
STRB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
11.5.16半字存儲(chǔ)指令STRH（1）（1）編碼格式
半字存儲(chǔ)加載指令STRH（1）的編碼格式如圖11.57所示。
圖11.57STRH（1）指令的編碼格式
STRH（1）半字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)指令用于將一個(gè)16位的半字?jǐn)?shù)據(jù)寫(xiě)入到指令中指定的內(nèi)存單元，該半字?jǐn)?shù)據(jù)為指令中存放源操作數(shù)寄存器的低16位。常用于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)訪問(wèn)。域的基地址放在Rn寄存器中。
（2）指令的語(yǔ)法格式
STRH<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*2]
①<Rd>
目的寄存器。
②<Rn>
指令的基址寄存器。
③<immed_5>
5位立即數(shù)。該立即數(shù)的2倍與<Rn>寄存器中的數(shù)值相加，形成內(nèi)存訪問(wèn)地址。
（3）指令操作的偽代碼
address=Rn+(immed_5*2)
ifaddress[1:0]==0
Memory[address,2]=Rd[15:0]
Else
Memory[address,2]=UNPREDICTABLE
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
STRH<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*2]
11.5.17寄存器存儲(chǔ)指令STRH（2）（1）編碼格式
寄存器存儲(chǔ)指令STRH（2）的編碼格式如圖11.58所示。
圖11.58STRH（2）指令的編碼格式
寄存器存儲(chǔ)指令STRH（2）用于將一個(gè)8位的半字?jǐn)?shù)據(jù)寫(xiě)入到指令中指定的內(nèi)存單元。此種形式的STRH指令常被用于訪問(wèn)數(shù)組中的元素。
（2）指令的語(yǔ)法格式
STRH<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
①<Rd>
目的寄存器。
②<Rn>
存放形成內(nèi)存訪問(wèn)地址的第一個(gè)寄存器。
③<Rm>
存放形成內(nèi)存訪問(wèn)地址的第二個(gè)寄存器。
（3）指令操作的偽代碼
address=Rn+Rm
ifaddress[1:0]==0
Memory[address,2]=Rd[15:0]
Else
Memory[address,2]=UNPREDICTABLE
（4）對(duì)應(yīng)的ARM指令
STRH<Rd>，[<Rn>，<Rm>]
11.5.18數(shù)據(jù)傳送指令舉例下面的例子程序綜合使用了各種數(shù)據(jù)傳送指令，通過(guò)該例可以對(duì)Thumb狀態(tài)下數(shù)據(jù)傳送指令有更深入的了解。
LDRr4，[r2，＃4] ;將[r2+4]地址單元字?jǐn)?shù)據(jù)加載到寄存器r4
LDRr4，[r2，r1] ;將[r2+r4]地址單元字?jǐn)?shù)據(jù)加載到寄存器r4
STRr0，[r7，＃0x7c] ;將r0中的字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到[r7+124]的內(nèi)存地址單元中
STRBr1，[r5，＃31] ;將r1的低8位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到[r5+31]的內(nèi)存地址單元中
STRHr4，[r2，r3] ;將r4的低16位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到[r2+r3]的內(nèi)存地址單元中
LDRHr3，[r6，r5] ;將[r6+r5]地址單元低16位數(shù)據(jù)加載到寄存器r3中
LDRBr2，[r1，＃5] ;將[r1+5]地址單元低8位數(shù)據(jù)加載到寄存器r2中
LDRr6，[PC，＃0xFC] ;將[PC+0x3FC]地址單元數(shù)據(jù)加載到寄存器r6中
LDRr5，[SP，＃64] ;將[SP+64]地址單元數(shù)據(jù)加載到寄存器r5中
STRr4，[SP，＃0x260] ;將寄存器r4中的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到[SP+0x260]內(nèi)存地址單元中
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