ch4ARM处理器编程模型与指令系统

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1、嵌入式系统设计大学教程第四章ARM处理器编程模型与指令系统主要内容4.1ARM微处理器的工作状态4.2ARM微处理器的运行模式4.3ARM体系结构的存储器格式4.4寄存器组织4.5ARM的异常4.6ARM微处理器的指令系统基础4.7ARM指令的寻址方式4.8ARM指令集4.9Thumb指令及应用4.1ARM微处理器的工作状态从编程的角度看，ARM微处理器的工作状态一般有两种，并可在两种状态之间切换：ARM状态：此时处理器执行32位的字对齐的ARM指令Thumb状态：此时处理器执行16位的、半字对齐的Thumb指令4.1ARM微处理器

2、的工作状态ARM指令集和Thumb指令集均有切换处理器状态的指令，并可在两种工作状态之间切换，但ARM微处理器在开始执行代码时，应该处于ARM状态进入ARM状态：当操作数寄存器的状态位（位0）为0时，执行BX指令时可以使微处理器从Thumb状态切换到ARM状态。进入Thumb状态：当操作数寄存器的状态位（位0）为1时，可以采用执行BX指令的方法，使微处理器从ARM状态切换到Thumb状态。主要内容4.1ARM微处理器的工作状态4.2ARM微处理器的运行模式4.3ARM体系结构的存储器格式4.4寄存器组织4.5ARM的异常4.6ARM

3、微处理器的指令系统基础4.7ARM指令的寻址方式4.8ARM指令集4.9Thumb指令及应用4.2ARM微处理器的运行模式ARM微处理器支持7种运行模式，分别为：1.用户模式(usr):ARM处理器正常的程序执行状态；2.快速中断模式(fiq):用于高速数据传输或通道处理；3.外部中断模式(irq):用于通用的中断处理；4.管理模式(supervisor):操作系统使用的保护模式；5.数据访问终止模式(abort):当数据或指令预取终止时进入该模式，可用于虚拟存储及存储保护；6.系统模式(system):运行具有特权的操作系统任务；

4、7.未定义指令中止模式(undefined):当未定义的指令执行时进入该模式，可用于支持硬件协处理器的软件仿真。4.2ARM微处理器的运行模式除用户模式以外，其余的所有6种模式称之为非用户模式，或特权模式（PrivilegedModes）；除用户模式和系统模式以外的5种又称为异常模式（ExceptionModes），常用于处理中断或异常，以及需要访问受保护的系统资源等情况。主要内容4.1ARM微处理器的工作状态4.2ARM微处理器的运行模式4.3ARM体系结构的存储器格式4.4寄存器组织4.5ARM的异常4.6ARM微处理器的指令系

5、统基础4.7ARM指令的寻址方式4.8ARM指令集4.9Thumb指令及应用4.3ARM体系结构的存储器格式ARM体系结构可以用两种方法存储字数据大端格式：字数据的高字节存储在低地址中，而字数据的低字节则存放在高地址中。4.3ARM体系结构的存储器格式ARM体系结构可以用两种方法存储字数据小端格式：与大端存储格式相反，在小端存储格式中，低地址中存放的是字数据的低字节，高地址存放的是字数据的高字节。主要内容4.1ARM微处理器的工作状态4.2ARM微处理器的运行模式4.3ARM体系结构的存储器格式4.4寄存器组织4.5ARM的异常4.

6、6ARM微处理器的指令系统基础4.7ARM指令的寻址方式4.8ARM指令集4.9Thumb指令及应用4.4寄存器组织4.4.1ARM状态下的寄存器组织通用寄存器：通用寄存器包括R0~R15，可以分为三类：未分组寄存器R0~R7分组寄存器R8~R14程序计数器PC（R15）ARM状态下的寄存器组织4.4寄存器组织4.4.1ARM状态下的寄存器组织状态寄存器当前程序状态寄存器（CurrentProgramStatusRegister，CPSR）备份的程序状态寄存器（SavedProgramStatusRegister，SPSR）4.4寄

7、存器组织程序状态寄存器格式4.4寄存器组织4.4.2Thumb状态下的寄存器组织Thumb状态下的寄存器集是ARM状态下寄存器集的一个子集，程序可以直接访问8个通用寄存器（R7~R0）、程序计数器（PC）、堆栈指针（SP）、连接寄存器（LR）和CPSR。Thumb状态下的寄存器组织与ARM状态下的寄存器组织的关系4.4寄存器组织Thumb状态下的寄存器组织与ARM状态下的寄存器组织的关系：Thumb状态下和ARM状态下的R0~R7是相同的；Thumb状态下的SP对应于ARM状态下的R13；Thumb状态下的LR对应于ARM状态下的R

8、14；Thumb状态下的程序计数器对应于ARM状态下R15；Thumb状态下和ARM状态下的CPSR和所有的SPSR是相同的Thumb状态下的寄存器组织主要内容4.1ARM微处理器的工作状态4.2ARM微处理器的运行模式4.3ARM体