嵌入式系统概论第七章

第7章ARM指令集

ARM指令集结构（ISA）发展到今天，已经形成一个比较庞大的家族，有多个功能各异的版本。由于ARMv1、ARMv2和ARMv3已经淘汰，而ARMv4T又是后续几个版本的基础，因此本章主要介绍ARMv4T指令系统。ARMv4T共49条指令，分为6类，即分支指令、数据处理指令、程序状态寄存器传送指令、Load/Store指令、协处理器指令和异常产生指令。本章按指令系统的基本分类方法，分三大部分（即运算、传送和控制）分别介绍各条指令的基本功能和使用方法。

目录7.1条件执行7.2操作数预处理7.3运算类指令7.4控制类指令7.5传送类指令7.6Thumb指令集概述习题

7.1条件执行所有的ARM指令都可以条件执行，也就是根据CPSR寄存器中N、Z、C、V等标志位决定是否执行该指令。

条件码（cond）条件码助记符含义CPSR中条件标志位值0000EQ相等Z=10001NE不相等Z=00010CS/HS无符号数大于/等于C=10011CC/LO无符号数小于C=00100MI负数N=10101PL非负数N=00110VS上溢出V=10111VC没有上溢出V=01000HI无符号数大于（higher）C=1且Z=01001LS无符号数小于/等于C=0或Z=11010GE带符号数大于/等于N=1且V=1或N=0且V=01011LT带符号数小于N=1且V=0或N=0且V=11100GT带符号数大于Z=0且N=V1101LE带符号数小于/等于Z=1或N!=V1110AL无条件执行1111NV未定义7.1条件执行例如求最大公约数的不采用条件执行的ARM汇编代码为：gcd CMP R1，R2 BEQ complete BLT lessthan SUB R1，R1，R2 B gcdlessthan SUB R2，R2，R1 B gcdcomplete而采用条件执行的ARM汇编代码为：gcd CMP R1，R2 SUBGT R1，R1，R2 SUBLT R2，R2，R1 BNE gcd7.2操作数预处理

ARM处理器一个显著的特征就是在操作数进入ALU之前，先对其中一个操作数进行指定位数的左移或右移处理。这种功能增强了许多数据处理操作的灵活性。

1．立即数的预处理在运算类指令中，ARM允许立即数寻址，立即数位于指令格式中第0～11位。ARM利用预处理功能，使得在指令格式中留给立即数只有12位的情况下，能够生成一个32位的立即数Imm_32。具体方法是把指令格式中第0～11位再分成两部分，其中第0～7位用来存放一个8位的立即数Imm_8，第8～11位存放一个4位的数值rotate_imm。真正的立即数Imm_32通过把Imm_8循环右移rotate_imm×2次来生成。由于rotate_imm只有4位，最大表示值为15，不能把Imm_8移位成32位，因此，ARM规定循环右移次数为rotate_imm×2。7.2操作数预处理例如指令：MOVR8,#0x04000000在ADS1.2中对应的机器码为：0xE3A08640其中第0～11位为0x640，当把0x40（Imm_8）看成高位为0的32位数，将其循环右移0x6（rotate_imm）×2次后，结果为0x04000000。即立即数0x04000000的指令编码为0x640。用户不需要计算某个立即数的12位机器编码是多少，这由ARM汇编编译器来做。也就是说，汇编指令中的立即数Imm_32由汇编编译器将其分解成能通过上述方法生成Imm_32的Imm_8（8位）和rotate_imm（4位）。

7.2操作数预处理2．寄存器数的预处理

在运算类指令和传送类指令中，ARM允许对某个寄存器的值在运算之前进行预处理，即做某种类型的移位操作。ARM共规定了5种类型的移位操作，它们分别是算术右移（ASR）、逻辑右移（LSR）、逻辑左移（LSL）、循环右移（ROR）和扩展循环右移（RRX）。

0逻辑左移（LSL）：0逻辑右移LSR）：算术右移（ASR）：循环右移（ROR）：扩展循环右移（RRX）：C7.2操作数预处理移位的次数可以由立即数或另一个寄存器给出。由于扩展循环右移（RRX）只移动1位，因此，寄存器数的预处理有9种情况，它们对应的汇编格式如下。<Rm>，LSL#<shift_imm><Rm>，LSL<Rs><Rm>，LSR#<shift_imm><Rm>，LSR<Rs><Rm>，ASR#<shift_imm><Rm>，ASR<Rs><Rm>，ROR#<shift_imm><Rm>，ROR<Rs><Rm>，RRX其中，Rm是需要进行移位操作的寄存器；#<shift_imm>是需要移位的位数，在ARM指令格式中所占的位数为5位；Rs是包含移位位数的寄存器。7.2操作数预处理（1）<Rm>，LSL#<shift_imm>指令的操作数shifter_operand为寄存器Rm的数值逻辑左移shift_imm位。这里shift_imm的范围为0～31。如果shift_imm为0，则shifter_operand的值就是Rm的值，循环器的进位值（Carry-out）为CPSR中的C标志位；如果shift_imm不为零，则shifter_operand的值为Rm中值逻辑左移shift_imm位后的值，循环器的进位值为Rm寄存器中最后被移出的位Rm[32－shift_imm]的值。举例如下：MOVR3，#30MOVR4，R3，LSL#0x12则寄存器R4的值为30×218=7864320=0x00780000。

7.2操作数预处理（2）<Rm>，LSL<Rs>指令的操作数shifter_operand为寄存器Rm的数值逻辑左移一定位数的值，移位的位数由Rs寄存器的最低8位Rs[7：0]决定。当Rs[7：0]=0时，shifter_operand的值就是Rm的值，循环器的进位值（Carry-out）为CPSR中的C标志位；当0<Rs[7：0]<32时，shifter_operand的值为Rm中值逻辑左移Rs[7：0]位后的值，循环器的进位值为Rm寄存器中最后被移出的位Rm[32－Rs[7：0]]的值；当Rs[7：0]=32时，shifter_operand的值为0，循环器的进位值为Rm[0]；当Rs[7：0]>32时，shifter_operand的值为0，循环器的进位值为0。举例如下：MOVR3，#0xF000000EMOVR4，R3，LSLR3则寄存器R4的值为0x00038000，即将#0xF000000E逻辑左移14位。

7.2操作数预处理（3）<Rm>，LSR#<shift_imm>指令的操作数shifter_operand为寄存器Rm的数值逻辑右移#<shift_imm>位。这里shift_imm的范围为1～32，当shift_imm=32时在指令中被编码为0。进行移位操作后，空出的位置0。当shift_imm=32时，操作数shifter_operand的值为0，循环器的进位值为Rm的最高位Rm[31]；其他情况下，操作数shifter_operand的值为寄存器Rm的数值逻辑右移shift_imm位，循环器的进位值为Rm最后被移出位的值。举例如下：MOVR3，#0xF000000EMOVR4，R3，LSR#32则R4的值为0。若执行MOVR3，#0x30MOVR4，R3，LSR#0x5则R4的值为1。

7.2操作数预处理（4）<Rm>，LSR<Rs>指令的操作数shifter_operand为寄存器Rm的数值逻辑右移一定位数的值，移位的位数由Rs寄存器的最低8位Rs[7：0]决定。当Rs[7：0]=0时，shifter_operand的值就是Rm的值，循环器的进位值（Carry-out）为CPSR中的C标志位；当0<Rs[7：0]<32时，shifter_operand的值为Rm中值逻辑右移Rs[7：0]位后的值，循环器的进位值为Rm寄存器中最后被移出的位Rm[Rs[7：0]－1]的值；当Rs[7：0]=32时，shifter_operand的值为0，循环器的进位值为Rm[31]；当Rs[7：0]>32时，shifter_operand的值为0，循环器的进位值为0。举例如下：MOVR3，#0xF000000EMOVR4，R3，LSRR3则寄存器R4的值为0x0003C000，即将#0xF000000E逻辑右移14位。7.2操作数预处理（5）<Rm>，ASR#<shift_imm>指令的操作数shifter_operand为寄存器Rm的数值算术右移#<shift_imm>位。这里shift_imm的范围为1～32，当shift_imm=32时在指令中被编码为0。进行移位操作后，空出的位置Rm的最高位值Rm[31]。当shift_imm=32时，将进行32次算术右移操作，这时若Rm[31]=0，则操作数shifter_operand的值为0，循环器的进位值为Rm的最高位Rm[31]，也为0；若Rm[31]=1，则操作数shifter_operand的值为0xFFFFFFFF，循环器的进位值为Rm的最高位Rm[31]，也为1。其他情况下，操作数shifter_operand的值为寄存器Rm的数值算术右移shift_imm位，循环器的进位值为Rm最后被移出位的值。举例如下：MOVR3，#0xF000000EMOVR4，R3，ASR#32则R4的值为0xFFFFFFFF。若执行MOVR3，#0x30MOVR4，R3，ASR#32则R4的值为0。7.2操作数预处理（6）<Rm>，ASR<Rs>指令的操作数shifter_operand为寄存器Rm的数值算术右移一定位数的值，移位的位数由Rs寄存器的最低8位Rs[7：0]决定。当Rs[7：0]=0时，shifter_operand的值就是Rm的值，循环器的进位值（Carry-out）为CPSR中的C标志位；当0<Rs[7：0]<32时，shifter_operand的值为Rm中值算术右移Rs[7：0]位后的值，循环器的进位值为Rm寄存器中最后被移出的位Rm[Rs[7：0]－1]的值；当Rs[7：0]≥32时，将进行32次算术右移操作，这时若Rm[31]=0，则shifter_operand的值为0，循环器的进位值为Rm的最高位Rm[31]，也就是为0；若Rm[31]=1，则shifter_operand的值为0xFFFFFFFF，循环器的进位值为Rm的最高位Rm[31]，也就是为1。举例如下：MOVR3，#0xF000000EMOVR4，R3，ASRR3则寄存器R4的值为0xFFFFC000，即将#0xF000000E算术右移14位。

7.2操作数预处理（7）<Rm>，ROR#<shift_imm>指令的操作数shifter_operand为寄存器Rm的数值循环右移#<shift_imm>位。这里shift_imm的范围为1～31。进行移位操作后，从寄存器右端移出的位又插入到寄存器左端空出的位。则操作数shifter_operand的值为寄存器Rm的数值循环右移shift_imm位，循环器的进位值为Rm最后被移出位的值。举例如下：MOVR3，#0x00000FF0MOVR4，R3，ROR#10则寄存器R4的值为0xFC000003。7.2操作数预处理（8）<Rm>，ROR<Rs>指令的操作数shifter_operand为寄存器Rm的数值循环右移一定位数的值，移位的位数由Rs寄存器的最低8位Rs[7：0]决定。当Rs[7：0]=0时，shifter_operand的值就是Rm的值，循环器的进位值（Carry-out）为CPSR中的C标志位；当Rs[4：0]=0时，shifter_operand的值为Rm的值，循环器的进位值为Rm[31]；当Rs[4：0]>0时，shifter_operand的值为寄存器Rm的数值循环右移Rs[4：0]位，循环器的进位值为Rm最后被移出的位Rm[Rs[4：0]－1]。举例如下：MOVR3，#0x00000FF0MOVR4，R3，RORR3则寄存器R4的值为0x0FF00000。7.2操作数预处理（9）<Rm>，RRX指令的操作数shifter_operand为寄存器Rm的数值右移一位，并用CPSR中的C标志位填补空出的位，CPSR中的C位则用移出的位代替。举例如下：MOVR3，#0x00000FF0MOVR4，R3，RRX则寄存器R4的值为0x000007F8。

7.3运算类指令

ARM的运算类指令主要包括数据处理指令和乘法指令，ARMv4T共有16条数据处理指令和6条乘法指令，如下表所示。指令助记符指令功能指令助记符指令功能MOV数据传送指令MVN数据求反传送指令CMP比较指令CMN基于相反数的比较指令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带借位逆向减法指令AND逻辑与操作指令ORR逻辑或操作指令EOR逻辑异或操作指令BIC位清除指令MUL32位乘法指令MLA32位带加数的乘法指令SMULL64位有符号数乘法指令SMLAL64位带加数有符号数乘法指令UMULL64位无符号数乘法指令UMLAL64位带加数无符号数乘法指令7.3运算类指令

1．MOV（传送指令）MOV指令将<shifter_operand>表示的数值传送到目标寄存器<Rd>中，并根据操作的结果有条件地更新CPSR中相应的标志位。指令的语法格式为：MOV{<cond>}{S}<Rd>，<shifter_operand>其中，<cond>为指令执行的条件码；<Rd>为目标寄存器；<shifter_operand>为向目标寄存器传送的数据，其寻址方式是立即数或寄存器。使用举例如下：将数据从一个寄存器传送到另一个寄存器中。MOVR4，R5；将一个立即数传送到一个寄存器中。MOVEQR4，#300

；若前一条指令的结果为0，则R4=3007.3运算类指令

2．MVN（相反数传送指令）MVN指令将<shifter_operand>表示的数值的反码传送到目标寄存器<Rd>中，并根据操作的结果有条件地更新CPSR中相应的标志位。指令的语法格式为：MVN{<cond>}{S}<Rd>，<shifter_operand>

其中各参数的用法与MOV指令相同。使用举例如下：如果需要给寄存器R4传送－300，则指令如下：MVNMIR4，#299

；若前一条指令的结果为负，则R4=－300

生成位掩码：MVNR4，#0x01

求一个数的反码：MVNR4，R47.3运算类指令

3．ADD（加法指令）ADD指令将<shifter_operand>表示的数值与寄存器<Rn>中的值相加，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。指令的语法格式为：ADD{<cond>}{S}<Rd>，<Rn>，<shifter_operand>其中，<cond>为指令执行的条件码，；<Rd>为目标寄存器；<Rn>为第一个源操作数所在的寄存器；<shifter_operand>为向目标寄存器传送的数据，其寻址方式是立即数或寄存器。使用举例如下：一个寄存器中值和一个立即数相加：ADDR4，R5，#300一个寄存器中值和另一个寄存器中中值经过预处理之后相加：ADDR4，R5，R6，LSL#37.3运算类指令

4．ADC（带进位加法指令）ADC指令将<shifter_operand>表示的数值与寄存器<Rn>中的值相加，再加上CPSR中C条件标志位的值，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。指令的语法格式为：ADC{<cond>}{S}<Rd>，<Rn>，<shifter_operand>其中，各参数用法同ADD指令。使用举例如下：ADC指令和ADD指令联合可以实现两个64位二进制数相加，比如要计算两个64位二进制数0x2345678912345678和0x4567890134567890的和，则对应的汇编程序代码如下。LDRR0，=0x12345678LDRR1，=0x23456789LDRR2，=0x34567890LDRR3，=0x45678901ADDSR4，R0，R2ADCR5，R1，R37.3运算类指令

5．SUB（减法指令）SUB指令从寄存器<Rn>中减去<shifter_operand>表示的数值，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。指令的语法格式为：SUB{<cond>}{S}<Rd>，<Rn>，<shifter_operand>其中，各参数用法同ADD指令。使用举例如下：一个寄存器中值减去一个立即数，并影响CPSR。SUBSR4，R5，#300下面代码段执行后，R8寄存器的值为0x11111111。LDRR0,=0xa0000000LDRR1,=0xb0000000LDRR2,=0x12345678LDRR3,=0x23456789ADDSR4,R0,R1SUBVSSR8,R3,R27.3运算类指令

6．SBC（带借位减法指令）SBC指令从<Rn>中减去<shifter_operand>表示的数值，再减去CPSR中C条件标志位的反码，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。指令的语法格式为：SBC{<cond>}{S}<Rd>，<Rn>，<shifter_operand>其中，各参数用法同ADD指令。SBC指令和SUB指令联合可以实现两个64位二进制数相减。如果寄存器R0和R1中存放一个64位二进制数，其中R0存放低32位，R1存放高32位。R2和R3中存放另一个64位二进制数，R2存放低32位，R3存放高32位。使用举例如下：下面的指令序列实现了两个64位二进制数的减法操作。

SUBSR4，R0，R2SBCR5，R1，R3

7.3运算类指令

7．RSB（逆向减法指令）RSB指令从<shifter_operand>表示的数值中减去寄存器<Rn>的值，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。指令的语法格式为：RSB{<cond>}{S}<Rd>，<Rn>，<shifter_operand>其中，<shifter_operand>为第1个源操作数；<Rn>为第2个源操作数；其他各参数用法同ADD指令。使用举例如下：求一个寄存器值的反码，并影响CPSR。RSBSR4，R5，#0

；R4=－R5求一个寄存器值的2n-1。RSBEQR4，R5，R5，LSL#n

；条件执行，R4=R5×（2n－1）7.3运算类指令

8．RSC（带借位逆向减法指令）RSC指令从<shifter_operand>表示的数值中减去寄存器<Rn>的值，再减去CPSR中C标志位的反码，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。指令的语法格式为：RSC{<cond>}{S}<Rd>，<Rn>，<shifter_operand>其中，各参数用法同RSB指令。使用举例如下：RSC指令的典型用法为求一个64位二进制数的负数。RSBSR2，R0，#0RSCR3，R1，#07.3运算类指令

9．AND（逻辑与指令）AND指令将<shifter_operand>表示的数值与寄存器<Rn>的值按位进行与运算，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。指令的语法格式为：AND{<cond>}{S}<Rd>，<Rn>，<shifter_operand>其中，<Rn>为第1个源操作数所在的寄存器；<shifter_operand>为第2个源操作数；其他各参数用法同MOV指令。AND指令可用于提取寄存器中某些位的值，具体做法是设置一个掩码值，将该值中对应于寄存器中欲提取的位设为1，其他的位设为0。将寄存器的值与该掩码做与操作，即可得想提取的位的值。使用举例如下：MOVR2，#0x80000000ANDR3，R3，R2

；提取R3寄存器的最高位

7.3运算类指令

10．ORR（逻辑或指令）ORR指令将<shifter_operand>表示的数值与寄存器<Rn>的值按位进行或运算，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。指令的语法格式为：ORR{<cond>}{S}<Rd>，<Rn>，<shifter_operand>其中，各参数用法同AND指令。使用举例如下：下面的汇编代码将R2寄存器中的高8位数据传送到R3的低8位中。MOVR0，R2，LSR#24

；将R2的高8位数据传送到R0中，R0的高24位设置为0ORRR3，R0，R3，LSL#8；将R3中数据逻辑左移8位，这时R3的低8位为0，ORR操作将R0（高24位为0）中低8位数据传送到寄存器R3中。7.3运算类指令

11．EOR（逻辑异或指令）EOR指令将<shifter_operand>表示的数值与寄存器<Rn>的值按位进行异或运算，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。指令的语法格式为：EOR{<cond>}{S}<Rd>，<Rn>，<shifter_operand>其中，各参数用法同AND指令。EOR指令可用于将寄存器中某些位的值取反。将某一位值与0做异或操作，该位值不变；将某一位值与1做异或操作，该位值将被求反。使用举例如下：下面的代码将R2中高16位值取反。LDRR1，=0xFFFF0000EORR3，R2，R17.3运算类指令

12．BIC（位清除指令）BIC指令将<shifter_operand>表示的数值与寄存器<Rn>的值的反码按位进行逻辑与运算，并把结果保存到目标寄存器<Rd>中，同时根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。指令的语法格式为：BIC{<cond>}{S}<Rd>，<Rn>，<shifter_operand>其中，各参数用法同AND指令。BIC指令可用于将寄存器中某些位的值设置成0。将某一位值与1做BIC操作，该位值被设置成0；将某一位值与0做BIC操作，该位值保持不变。使用举例如下：下面的代码将R2中高16位值设置成0。LDRR1，=0xFFFF0000BICR3，R2，R17.3运算类指令

13．CMP（比较指令）CMP指令从寄存器<Rn>中减去<shifter_operand>表示的数值，根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位，后面的指令就可以根据CPSR中相应的条件位来判断是否执行。指令的语法格式为：CMP{<cond>}<Rn>，<shifter_operand>其中，<cond>为指令执行的条件码，当<cond>忽略时指令为无条件执行；<Rn>为第1个操作数所在的寄存器；<shifter_operand>为第2个操作数，其寻址方式是立即数或寄存器。CMP指令类似于SUBS指令，只是CMP指令不保存结果，而SUBS指令需要保存结果，并且CMP指令总是影响CPSR中相应位。使用举例如下：CMPR2，R3

7.3运算类指令

14．CMN（基于相反数的比较指令）CMN指令将寄存器<Rn>中的值加上<shifter_operand>表示的数值，根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位，后面的指令就可以根据CPSR中相应的条件位来判断是否执行。指令的语法格式为：CMN{<cond>}<Rn>，<shifter_operand>其中，各参数的使用方法与CMP指令相同。CMN指令通过给第1个操作数<Rn>加上第2个操作数<shifter_operand>的值来表示比较第1个操作数<Rn>和第2个操作数<shifter_operand>的负数。加上第2个操作数与减去第2个操作数的负数对CPSR中条件标志位的影响有细微的差别。当第2个操作数为0或者0x80000000时二者结果不同。使用举例如下：CMPR2，#0；C=1CMNR2，#0；C=07.3运算类指令

15．TST（位测试指令）TST指令将寄存器<Rn>中的值与<shifter_operand>表示的数值按位做逻辑与操作，根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。指令的语法格式为：TST{<cond>}<Rn>，<shifter_operand>其中，各参数的使用方法与CMP指令相同。TST指令通常用于测试寄存器中某些（个）位是0还是1。使用举例如下：TSTR3，#01

；测试R3寄存器中最低位是0还是17.3运算类指令

16．TEQ（相等测试指令）TEQ指令将寄存器<Rn>中的值与<shifter_operand>表示的数值按位做逻辑异或操作，根据操作的结果更新CPSR中相应的条件标志位。指令的语法格式为：TEQ{<cond>}<Rn>，<shifter_operand>其中，各参数的使用方法与CMP指令相同。TEQ指令通常用于比较两个数是否相等，这种比较操作不影响CPSR中的V位和C位（影响Z位）。TEQ指令也可用于比较两个操作数符号是否相同，该指令执行后，CPSR中的N位为两个操作数符号异或操作的结果。使用举例如下：TEQR3，#01

7.3运算类指令

17．MUL（32位乘法指令）MUL指令实现两个32位的数（可以为无符号数，也可为有符号数）的乘积，并将结果的低32位存放到一个32位寄存器中，同时可以根据运算结果设置CPSR中相应的标志位。指令的语法格式为：MUL{<cond>}{S}<Rd>，<Rm>，<Rs>其中，<cond>为指令执行的条件码；<Rd>寄存器为目标寄存器；<Rm>寄存器为第1个乘数所在的寄存器；<Rs>寄存器为第2个乘数所在的寄存器。使用举例如下：LDRR0，=0x1234MOVR1，#16MULR2，R0，R1则R2中值为0x12340。7.3运算类指令

18．MLA（32位带加数乘法指令）MLA指令实现两个32位的数（可以为无符号数，也可为有符号数）的乘积，再将乘积加上第3个操作数，并将结果的低32位存放到一个32位寄存器中，同时可以根据运算结果设置CPSR中相应的标志位。指令的语法格式为：MLA{<cond>}{S}<Rd>，<Rm>，<Rs>，<Rn>其中，<Rn>为第3个操作数所在的寄存器，该操作数是一个加数，其余参数的使用方法与MUL指令相同。除了将乘积再加上第3个操作数之外，MLA指令同MUL指令相同。使用举例如下：LDRR0，=0x1234MOVR1，#16MOVR2，#5MLAR3，R0，R1，R2则R2中值为0x12345。7.3运算类指令

19．SMULL（64位有符号数乘法指令）SMULL指令实现两个32位的有符号数的乘积，乘积结果的高32位存放到一个32位的寄存器<RdHi>中，乘积结果的低32位存放到一个32位寄存器<RdLo>中，同时可以根据运算结果设置CPSR中相应的标志位。指令的语法格式为：SMULL{<cond>}{S}<RdLo>，<RdHi>，<Rm>，<Rs>其中，<RdHi>寄存器存放乘积结果的高32位数据；<RdLo>寄存器存放乘积结果的低32位数据；其余参数的使用方法与MUL指令相同。SMULL是最常用的32位符号数的乘法指令。使用举例如下：MVNR0，#15；R0=-16MVNR1，#63；R1=-64SMULLR2，R3，R0，R1则R3=0x00000000，R2=0x00000400。7.3运算类指令

20．SMLAL（64位带加数的有符号数乘法指令）SMLAL指令将两个32位有符号数的64位乘积结果与<RdHi>和<RdLo>中的64位二进制数相加，加法结果的高32位存放到一个32位的寄存器<RdHi>中，加法结果的低32位存放到一个32位寄存器<RdLo>中，同时可以根据运算结果设置CPSR中相应的标志位。指令的语法格式为：SMLAL{<cond>}{S}<RdLo>，<RdHi>，<Rm>，<Rs>其中，<RdHi>寄存器在指令执行前存放64位加数的高32位数据，指令执行后存放加法结果的高32位数据；<RdLo>寄存器在指令执行前存放64位加数的低32位数据，指令执行后存放加法结果的低32位数据；其余参数的使用方法与SMULL指令相同。使用举例如下：MVNR0，#15；R0=-16MVNR1，#63；R1=-64LDRR2，=0x400MOVR3，#0x20SMLALR2，R3，R0，R1则R3=0x00000020，R2=0x00000800。

7.3运算类指令

21．UMULL（64位无符号数乘法指令）UMULL指令实现两个32位的无符号数的乘积，乘积结果的高32位存放到一个32位的寄存器<RdHi>中，乘积结果的低32位存放到一个32位寄存器<RdLo>中，同时可以根据运算结果设置CPSR中相应的标志位。指令的语法格式为：UMULL{<cond>}{S}<RdLo>，<RdHi>，<Rm>，<Rs>其中，参数的使用方法与SMULL指令相同。当<Rm>、<Rn>、<RdHi>、<RdLo>、<Rs>为R15时，指令执行的结果不可预测。另外<RdHi>、<RdLo>和<Rm>必须是3个不同的寄存器，否则指令执行的结果不可预测。UMULLS指令不影响CPSR中的C标志位和V标志位。使用举例如下：LDRR0，=12345678LDRR1，=23456789UMULLR2，R3，R0，R1则R3=0x00010761，R2=0x6AEDE366。7.3运算类指令

22．UMLAL（64位带加数无符号数乘法指令）UMLAL指令将两个32位无符号数的64位乘积结果与<RdHi>和<RdLo>中的64位二进制数相加，加法结果的高32位存放到一个32位的寄存器<RdHi>中，加法结果的低32位存放到一个32位寄存器<RdLo>中，同时可以根据运算结果设置CPSR中相应的标志位。指令的语法格式为：UMLAL{<cond>}{S}<RdLo>，<RdHi>，<Rm>，<Rs>其中，参数的使用方法与SMLAL指令相同。使用举例如下：MOVR0，#16MOVR1，#64MOVR2，0x40000MOVR3，0x20UMLALR2，R3，R0，R1则R3=0x00000020，R2=0x00040400。7.4控制类指令

ARM的控制类指令主要包括分支指令、CPSR访问指令、信号量指令、异常处理指令和协处理器指令，ARMv4T共有13条控制类指令。指令助记符指令功能B跳转指令BL带返回的跳转指令BX带状态切换的跳转指令MSR通用寄存器到状态寄存器的传送指令MRS状态寄存器到通用寄存器的传送指令SWP字交换指令SWPB字节交换指令SWI软中断指令CDP协处理器数据操作指令LDC协处理器数据读取指令STC协处理器数据写入指令MCRARM寄存器到协处理器寄存器的数据传送指令MRC协处理器寄存器到ARM寄存器的数据传送指令7.4控制类指令

1．B（跳转指令）B指令将<target_address>表示的目标地址通过计算传送到PC中，从而改变程序的执行流程，这种改变可以是有条件的，也可以是无条件的。指令的语法格式为：B{<cond>}<target_address>其中，<cond>为指令执行的条件码；<target_address>为指令跳转的目标地址。B指令跳转的目标地址采用相对寻址方式，即指令中的目标地址<target_address>是真正目标地址相对于当前指令的地址（由PC指出）的偏移量。B指令主要的应用还在于条件跳转。由于有15个条件码，因此在实际应用中可以有15条不同的条件跳转指令。使用举例如下：BEQ complete

；条件跳转BLT lessthan

；条件跳转B gcd

；无条件跳转7.4控制类指令

2．BL（带返回的跳转指令）BL将<target_address>表示的目标地址通过计算传送到PC中，同时将当前指令的下一条指令的地址保存在寄存器LR中，从而实现子程序的调用。指令的语法格式为：BL{<cond>}<target_address>其中，各参数的使用方法与B指令相同。BL指令的目标地址的计算方法与B指令相同。使用举例如下：下面的程序段是一个子程序调用的简单例子。BL subroutineexit……subroutineMOV R9，#100MOVR10，#90ADD R11，R9，R10MOV PC,LR7.4控制类指令

3．BX（带状态切换的跳转指令）BX也是一条跳转指令，但目标地址采用寄存器寻址。BX指令主要用于从ARM代码区跳转到Thumb代码区。当从Thumb空间返回ARM空间时，也要用BX指令。指令的语法格式为：BX{<cond>}<Rm>其中，<cond>为指令执行的条件码；<Rm>为跳转的目标地址。使用举例如下：

CODE32LDRR0,=thumbcode+1MOVLR,PCBX R0……CODE16thumbcodeADDR7,#1BX LR7.4控制类指令

4．MSR（通用寄存器到状态寄存器传送指令）MSR指令用于将某通用寄存器的内容或一个立即数传送到状态寄存器中。指令的语法格式为：MSR{<cond>}CPSR_<fields>，#<immediate>MSR{<cond>}CPSR_<fields>，#<Rm>MSR{<cond>}SPSR_<fields>，#<immediate>MSR{<cond>}SPSR_<fields>，#<Rm>其中，<fields>设置状态寄存器中需要操作的位。<immediate>为将要传送到状态寄存器中的立即数。<Rm>寄存器包含将要传送到状态寄存器中的数据。使用举例如下：下面的程序代码将处理器模式切换到特权模式。MRS R0，CPSRBIC R0，R0，#0x1FORR R0，R0，#00x13MSRCPSR_C，R07.4控制类指令

5．MRS（状态寄存器到通用寄存器传送指令）MRS指令用于将状态寄存器的内容传送到某通用寄存器中。指令的语法格式为：MRS{<cond>}<Rd>，CPSRMRS{<cond>}<Rd>，SPSR其中，<cond>为指令执行的条件码，忽略条件码时指令无条件执行；<Rd>寄存器为目标寄存器。MRS指令主要用于以下三种场合：通常通过“读取-修改-写回”操作序列修改状态寄存器的内容时，MRS指令用于将CPSR的内容读到通用寄存器中；当异常中断允许嵌套时，需要在进入异常中断之后，嵌套中断发生之前保存当前处理器模式对应的SPSR。这时需要先通过MRS指令读出SPSR的值，再用其它指令将SPSR的值保存起来；在进程切换时也需要保存当前状态寄存器的值。使用举例如下：下面的指令读取SPSR中值到寄存器R10中。MRS R10，SPSR7.4控制类指令

6．SWP（字交换指令）SWP指令用于将一个内存字单元（该单元地址放在寄存器<Rn>中）的内容读取到一个寄存器<Rd>中，同时将另一个寄存器<Rm>的内容写入到该内存单元中。当<Rd>和<Rm>为同一个寄存器时，指令交换该寄存器和内存单元的内容。指令的语法格式为：SWP{<cond>}<Rd>，<Rm>，<Rn>其中，<cond>为指令执行的条件码；<Rd>为目标寄存器；<Rm>包含将要保存到内存中的数值；<Rn>包含将要访问的内存单元的地址。本指令主要用于实现信号量操作。使用举例如下：SWPR1，R2，[R3] ；将内存单元[R3]中字数据读取到寄存器R1中，同时将R2寄存器的数据写入到内存单元[R3]中。SWPR1，R1，[R2]

；将R1寄存器的内容和内存单元[R2]的内容交换。7.4控制类指令

7．SWPB（字节交换指令）SWPB指令用于将一个内存字节单元（该单元地址放在寄存器<Rn>中）的内容读取到一个寄存器<Rd>中，寄存器<Rd>的高24位设置为0，同时将另一个寄存器<Rm>的低8位数值写入到该内存单元中。当<Rd>和<Rm>为同一个寄存器时，指令交换该寄存器低8位和内存字节单元的内容。指令的语法格式为：SWPB{<cond>}<Rd>，<Rm>，<Rn>其中，各参数用法同SWP指令相同。本指令主要用于实现信号量操作。使用举例如下：SWPBR1，R2，[R3]

；将内存单元[R3]中字节数据读取到寄存器R1中，R1的高24位设置为0，同时将R2寄存器的低8位数据写入到内存单元[R3]中。7.4控制类指令

8．SWI（软中断指令）SWI指令用于产生软中断，ARM通过这种机制实现在用户模式对操作系统中特权模式的程序的调用。指令的语法格式为：SWI{<cond>}<immed_24>其中，<cond>为指令执行的条件码；<immed_24>为24位的立即数。SWI指令执行时，首先将该指令的下一条指令的地址保存在R14_svc寄存器中，将CPSR保存在SPSR_svc寄存器中。然后设置处理器模式为特权模式，并设置运行在ARM环境（而不是Thumb环境）。接着禁止一般中断，最后将PC值设置为0x00000008或0xFFFF0008。本指令主要用于用户程序调用操作系统的系统服务。。使用举例如下：下面的代码段使程序正常返回系统。MOV R0，#0x18LDR R1，=0x20026SWI0x123456

；注意这里立即数没有符号“#”7.4控制类指令

9．CDP（协处理器数据操作指令）CDP指令用于ARM处理器通知ARM协处理器执行特定的操作，该操作由协处理器完成。如果协处理器不能成功地执行该操作，将产生未定义的指令异常中断。利用这个特点，可以通过软件模拟该协处理器操作。指令的语法格式为：CDP{<cond>}<coproc>，<opcode_1>，<CRd>，<CRn>，<CRm>，<opcode_2>其中，<cond>为指令执行的条件码；<coproc>为协处理器的编码，可以是P0～P15；<opcode_1>为协处理器即将执行的操作码1；<CRd>作为目标寄存器的协处理器寄存器；<CRn>为存放第1个操作数的协处理器寄存器；<CRm>为存放第2个操作数的协处理器寄存器；<opcode_2>为协处理器即将执行的操作码2。当一个协处理器硬件不能执行属于它的协处理器指令时，将产生未定义指令异常中断。利用这个特点，可以通过软件来模拟该协处理器的硬件操作，只要用该软件来替换指令异常中断处理程序即可。7.4控制类指令

10．LDC（协处理器数据读取指令）LDC指令从一系列连续的内存单元将数据读取到协处理器的寄存器中。如果协处理器不能成功地执行该操作，将产生未定义的指令异常中断。指令的语法格式为：LDC{<cond>}{L}<coproc>，<CRd>，<addressing_mode>其中，<cond>为指令执行的条件码，当<cond>忽略时指令为无条件执行；L指示指令为长读取操作，比如用于双精度的数据传送；<coproc>为协处理器的编码，可以是P0～P15；<CRd>作为目标寄存器的协处理器寄存器；<address_mode>为指令的寻址方式，指出内存单元的地址，共有4种地址的计算方法。7.4控制类指令

11．STC（协处理器数据写入指令）STC指令将协处理器的寄存器中的数据写入到一系列连续的内存单元中。如果协处理器不能成功地执行该操作，将产生未定义的指令异常中断。指令的语法格式为：STC{<cond>}{L}<coproc>，<CRd>，<addressing_mode>其中，<cond>为指令执行的条件码，当<cond>忽略时指令为无条件执行；L指示指令为长读取操作，比如用于双精度的数据传送；<coproc>为协处理器的编码，可以是P0～P15；<CRd>作为源寄存器的协处理器寄存器；<address_mode>为指令的寻址方式，指出内存单元的地址。7.4控制类指令

12．MCR（ARM寄存器到协处理器寄存器传送指令）MCR指令将ARM处理器的寄存器中的数据传送到协处理器的寄存器中。如果协处理器不能成功地执行该操作，将产生未定义的指令异常中断。指令的语法格式为：MCR{<cond>}<coproc>，<opcode_1>，<Rd>，<CRn>，<CRm>{，<opcode_2>}其中，<cond>为指令执行的条件码，当<cond>忽略时指令为无条件执行；<coproc>为协处理器的编码，可以是P0～P15；<opcode_1>为协处理器即将执行的操作码1；<Rd>为ARM寄存器，其值将被传送到协处理器寄存器中；<CRn>为目标寄存器的协处理器寄存器；<CRm>为附加的目标寄存器或者源寄存器的协处理器寄存器；<opcode_2>可选的协处理器即将执行的操作码2。7.4控制类指令

13．MRC（协处理器寄存器到ARM寄存器传送指令）MRC指令将协处理器寄存器中的数据传送到ARM处理器的寄存器中。如果协处理器不能成功地执行该操作，将产生未定义的指令异常中断。指令的语法格式为：MRC{<cond>}<coproc>，<opcode_1>，<Rd>，<CRn>，<CRm>{，<opcode_2>}其中，<Rd>为目标寄存器的ARM寄存器；<CRn>为源寄存器的协处理器寄存器；<CRm>为附加的目标寄存器或者源寄存器的协处理器寄存器；其它参数同MCR指令相同。7.5传送类指令ARM的传送类指令主要包括Load/Store指令和多Load/Store指令。ARMv4T共有12条Load/Store指令和2条多Load/Store指令。指令助记符指令功能指令助记符指令功能LDR字数据读取指令LDRB字节数据读取指令LDRBT用户模式字节数据读取指令LDRH半字数据读取指令LDRSB有符号字节数据读取指令LDRSH有符号的半字数据读取指令LDRT用户模式字数据读取指令STR字数据写入指令STRB字节数据写入指令STRBT用户模式字节数据写入指令STRH半字数据写入指令STRT用户模式字数据写入指令LDM批量字数据读取指令STM批量字数据写入指令7.5传送类指令

1．LDR（字数据读取指令）LDR指令用于从内存中将一个32位的字数据读取到指令中的目标寄存器中。指令的语法格式为：LDR{<cond>} <Rd>，<addressing_mode>其中，<cond>为指令执行的条件码；<Rd>为目标寄存器；<addressing_mode>为源操作数的地址。使用举例如下：LDR R4，[R5]

；R5的值所指的内存字单元的数据取到R4LDRR4，[R5，#-4]

；R5的值减去4所指的内存字单元的数据取到R4LDR R4，[R5，R6]

；R5的值加上R6的值所指的内存字单元的数据取到R47.5传送类指令

2．LDRB（字节数据读取指令）LDRB指令用于从内存中将一个8位的字节数据读取到指令中的目标寄存器中。并将目标寄存器的高24位清零。指令的语法格式为：LDR{<cond>}B<Rd>，<addressing_mode>其中，各参数的用法同LDR指令。使用举例如下：假设内存地址0开始的连续4个字节单元的值为0x10、0x00、0xFF、0xE7，且R5寄存器的值为0，则：LDRB R4，[R5，#0]

；R4=0x00000010LDRB R4，[R5，#1]

；R4=0x00000000LDRBR4，[R5，#2]

；R4=0x000000FFLDRBR4，[R5，#3]

；R4=0x000000E77.5传送类指令

3．LDRBT（用户模式的字节数据读取指令）LDRBT指令用于从内存中将一个8位的字节数据读取到指令中的目标寄存器中，并将目标寄存器的高24位清零。当在特权级的处理器模式下使用本指令时，内存系统将该操作当作一般用户模式下的内存访问操作。指令的语法格式为：LDR{<cond>}BT<Rd>，<addressing_mode>其中，各参数的用法同LDR指令。异常中断程序是在特权级的处理器模式下执行的，这时如果需要按照用户模式的权限访问内存，就可以使用LDRBT指令。使用举例如下：LDRBT R4，[R5]7.5传送类指令

4．LDRH（半字数据读取指令）LDRH指令用于从内存中将一个16位的半字数据读取到指令中的目标寄存器中，并将目标寄存器的高16位清零。如果指令中的内存地址不是半字对齐的，指令会产生不可预知的结果。指令的语法格式为：LDR{<cond>}H<Rd>，<addressing_mode>其中，各参数的用法同LDR指令。使用举例如下：LDRHR4，[R5]

；将内存单元[R5]中的半字读取到R4中，R4中高16位设置为07.5传送类指令

5．LDRSB（有符号的字节数据读取指令）LDRSB指令用于从内存中将一个8位的字节数据读取到指令中的目标寄存器中。并将目标寄存器的高24位设置成该字节数据的符号位的值（即将该字节数据进行符号位扩展，生成32位数据）。指令的语法格式为：LDR{<cond>}SB<Rd>，<addressing_mode>其中，各参数的用法同LDR指令。使用举例如下：LDRSBR4，[R5，#-4]！；将内存单元[R5]-4中的字节读取到R4中，R4中高24位设置为该字节数据的符号位，同时R5=R5-47.5传送类指令

6．LDRSH（有符号的半字数据读取指令）LDRSH指令用于从内存中将一个16位的半字数据读取到指令中的目标寄存器中，并将目标寄存器的高16位设置成该半字数据的符号位的值（即将该半字数据进行符号位扩展，生成32位数据）。如果指令中的内存地址不是半字对齐的，指令会产生不可预知的结果。指令的语法格式为：LDR{<cond>}SH<Rd>，<addressing_mode>其中，各参数的用法同LDR指令。使用举例如下：LDRSHR4，[R5]，#4

；将内存单元[R5]中的半字数据读取到R4中，R4中高16位设置为该半字数据的符号位，然后R5=R5+47.5传送类指令

7．LDRT（用户模式的字数据读取指令）LDRT指令用于从内存中将一个32位的字数据读取到指令中的目标寄存器中。当在特权级的处理器模式下使用本指令时，内存系统将该操作当作一般用户模式下的内存访问操作。指令的语法格式为：LDR{<cond>}T<Rd>，<addressing_mode>其中，各参数的用法同LDR指令。异常中断程序是在特权级的处理器模式下执行的，这时如果需要按照用户模式的权限访问内存，就可以使用LDRT指令。使用举例如下：LDRT R4，[R5，#1]7.5传送类指令

8．STR（字数据写入指令）STR指令用于将一个32位的字数据写入到指令中指定的内存单元。指令的语法格式为：STR{<cond>}<Rd>，<addressing_mode>其中，<cond>为指令执行的条件码；<Rd>为源寄存器；<addressing_mode>描述目标操作数的寻址方式，具体算法同LDR指令。STR指令用于将一个32位的字数据写入指令中指定的内存单元。使用