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(gè)入棧元素。
FA:堆棧地址從下往上遞增,且指針指向最后一個(gè)入棧元素。
ED:堆棧地址從上往下遞減,且指針指向下一個(gè)可用空位。
EA:堆棧地址從下網(wǎng)上遞增,且指針指向下一個(gè)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(wú)法配置。
所以在移植的時(shí)候需要改動(dòng)OSTaskStkInit函數(shù),使其跟中斷堆棧操作一致。
arm是risc的機(jī)器沒(méi)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(dāng)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(shuō),他們雖然使用了同樣的名稱,但是實(shí)際的物理地址不是相同的空間,只是認(rèn)為的做了一些關(guān)系的MAP。因?yàn)檫@樣可以加速數(shù)據(jù)的處理。
因?yàn)锳RM是3級(jí)流水線運(yùn)行,通常運(yùn)行的指令是Pc-8也就是說(shuō)運(yùn)行的指令不是當(dāng)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(duì)于LDR指令而言,在使用前偏移地時(shí)候就有了!,這同后偏移不同
前【Rn,Rm,#**】這種類(lèi)型是先進(jìn)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(jìn)行偏移,一定更新Rn
S通常是一個(gè)時(shí)候更新標(biāo)志,有時(shí)候如果存在PC(r15)加載的話,會(huì)作為更新cpsr的選項(xiàng),
^這個(gè)用到的時(shí)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(gè)概念,ARM有多種異常,對(duì)應(yīng)不同的模式,但是他們之間不是一一對(duì)應(yīng)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(diǎn)是不同的。通常異常的時(shí)候會(huì)保存下一個(gè)指令的地址到R14這樣,就需要在返回的時(shí)候更具需要進(jìn)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(wèn)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(chǔ)指令
ARM微處理器所支持批量數(shù)據(jù)加載/存儲(chǔ)指令可以一次在一片連續(xù)的存儲(chǔ)器單元和多個(gè)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(chǔ)器中的數(shù)據(jù)傳送到多個(gè)寄存器,批量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)指令則完成相反的操作。常用的加載存儲(chǔ)指令如下:
— LDM 批量數(shù)據(jù)加載指令
— STM 批量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)指令
LDM(或STM)指令
LDM(或STM)指令的格式為:
LDM(或STM){條件}{類(lèi)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(chǔ)器到寄存器列表所指示的多個(gè)寄存器之間傳送數(shù)據(jù),該指令的常見(jiàn)用途是將多個(gè)寄存器的內(nèi)容入?;虺鰲?。其中,{類(lèi)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(dāng)數(shù)據(jù)傳送完畢之后,將最后的地址寫(xiě)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(dāng)指令為L(zhǎng)DM且寄存器列表中包含R15,選用該后綴時(shí)表示:除了正常的數(shù)據(jù)傳送之外,還將SPSR復(fù)制到CPSR。同時(shí),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(dāng)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(fù)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(chǔ)器地址>
LDR 指令用于從存儲(chǔ)器中將一個(gè)32位的字?jǐn)?shù)據(jù)傳送到目的寄存器中。該指令通常用于從存儲(chǔ)器中讀取32位的字?jǐn)?shù)據(jù)到通用寄存器,然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。當(dāng)程序計(jì)數(shù) 器PC作為目的寄存器時(shí),指令從存儲(chǔ)器中讀取的字?jǐn)?shù)據(jù)被當(dāng)作目的地址,從而可以實(shí)現(xiàn)程序流程的跳轉(zhuǎn)。該指令在程序設(shè)計(jì)中比較常用,且尋址方式靈活多樣,請(qǐng)者認(rèn)真掌握。
指令示例:
LDR R0,[R1] ;將存儲(chǔ)器地址為R1的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。
LDR R0,[R1,R2] ;將存儲(chǔ)器地址為R1+R2的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。
LDR R0,[R1,#8] ;將存儲(chǔ)器地址為R1+8的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。
LDR R0,[R1,R2] ??;將存儲(chǔ)器地址為R1+R2的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0,并將新地址R1+R2寫(xiě)入R1。
LDR R0,[R1,#8] ??;將存儲(chǔ)器地址為R1+8的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0,并將新地址R1+8寫(xiě)入R1。
LDR R0,[R1],R2;將存儲(chǔ)器地址為R1的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0,并將新地址R1+R2寫(xiě)入R1。
LDR R0,[R1,R2,LSL#2]??;將存儲(chǔ)器地址為R1+R2×4的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0,并將新地址R1+R2×4寫(xiě)入R1。
LDR R0,[R1],R2,LSL#2;將存儲(chǔ)器地址為R1的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0,并將新地址R1+R2×4寫(xiě)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(dāng)需要改變程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容時(shí),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(xiě)回程序狀態(tài)寄存器。
-當(dāng)在異常處理或進(jìn)程切換時(shí),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(shè)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(gè)域:
位[31:24]為條件標(biāo)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(kuò)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(fù)或改變程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容,在使用時(shí),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(diǎn)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(yīng)的系統(tǒng)服務(wù),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(lèi)型,相關(guān)參數(shù)通過(guò)通用寄存器傳遞,當(dāng)指令中24位的立即數(shù)被忽略時(shí),用戶程序調(diào)用系統(tǒng)例程的類(lèi)型由通用寄存器R0的內(nèi)容決定,同時(shí),參數(shù) 通過(guò)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(hào)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(diǎn)中斷,可用于程序的調(diào)試。3.4Thumb指令及應(yīng)用
為 兼容數(shù)據(jù)總線寬度為16位的應(yīng)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(shí)支持16位的Thumb指令集。Thumb指令 集是ARM指令集的一個(gè)子集,允許指令編碼為16位的長(zhǎng)度。與等價(jià)的32位代碼相比較,Thumb指令集在保留32代碼優(yōu)勢(shì)的同時(shí),大大的節(jié)省了系統(tǒng)的存 儲(chǔ)空間。
所有的Thumb指令都有對(duì)應(yīng)的ARM指令,而且Thumb的編程模型也對(duì)應(yīng)于ARM的編程模型,在應(yīng)用程序的編寫(xiě)過(guò)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(dāng)處理器在執(zhí)行ARM程序段時(shí),稱ARM處理器處于ARM工作狀態(tài),當(dāng)處理器在執(zhí)行 Thumb程序段時(shí),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(shí)現(xiàn)16位的指令長(zhǎng)度,舍棄了ARM指令集的一些特性,如大多數(shù)的Thumb指令是無(wú)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(gè)源寄存器相同。
由于Thumb指令的長(zhǎng)度為16位,即只用ARM指令一半的位數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的功能,所以,要實(shí)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(shí)間效率和空間效率關(guān)系為:
— Thumb代碼所需的存儲(chǔ)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(chǔ)器,ARM代碼比Thumb代碼快約40%
— 若使用16位的存儲(chǔ)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(chǔ)器的功耗會(huì)降低約30%
顯然,ARM指令集和Thumb指令集各有其優(yōu)點(diǎn),若對(duì)系統(tǒng)的性能有較高要求,應(yīng)使用32位的存儲(chǔ)系統(tǒng)和ARM指令集,若對(duì)系統(tǒng)的成本及功耗有較高要求,則應(yīng)使用16位的存儲(chǔ)系統(tǒng)和Thumb