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ARM与Thumb指令集练习

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简介：
本课程提供对ARM和Thumb指令集的深入探索，通过实践操作帮助学生掌握嵌入式系统的汇编语言编程技巧。适合初学者及进阶学习者。 ARM及Thumb指令集练习。

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  • ARM与Thumb指令集练习
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    本课程提供对ARM和Thumb指令集的深入探索，通过实践操作帮助学生掌握嵌入式系统的汇编语言编程技巧。适合初学者及进阶学习者。 ARM及Thumb指令集练习。
     
  • Thumb-2指令集
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    Thumb-2指令集是ARM架构中的一个高效压缩指令集，旨在同时提供16位和32位指令编码，以减少代码空间需求并提高运行效率。 ### ARM及Thumb-2指令集概述 ARM架构是目前移动设备和嵌入式系统中最广泛使用的体系结构之一。它提供了一套丰富的指令集，其中包括传统的ARM指令集以及针对低功耗和高性能应用优化的Thumb-2指令集。本段落将详细介绍Thumb-2指令集的相关知识点，包括其特点、应用场景以及具体的指令格式和示例。 ### Thumb-2指令集的特点 Thumb-2指令集是ARM公司在原有Thumb指令集基础上进一步改进和发展而来的一种指令集。与原始的Thumb指令集相比，Thumb-2提供了更多的指令种类和更强大的功能，同时保留了Thumb指令集原有的紧凑性和低功耗特性。Thumb-2指令集的主要特点包括： 1. **更广泛的指令覆盖**：Thumb-2指令集支持更多的指令类型，包括复杂的数据处理指令和浮点运算指令，这使得它能够在性能和代码密度之间取得更好的平衡。 2. **增强的代码密度**：尽管Thumb-2指令集增加了指令的种类和复杂性，但通过采用高效的编码技术，它仍然能够保持较高的代码密度。 3. **高效执行**：Thumb-2指令集的设计考虑到了现代处理器的流水线特性，使得指令执行更加高效。 4. **兼容性**：Thumb-2指令集与传统的ARM指令集兼容，开发者可以根据需要在ARM状态和Thumb状态之间切换，以利用不同的指令特性。 ### Thumb-2指令集的应用场景 Thumb-2指令集广泛应用于各种嵌入式系统和移动设备中，特别是在那些对功耗敏感、空间受限的应用场景中尤为适用。例如，在智能手机、平板电脑、物联网设备、汽车电子系统等领域，Thumb-2指令集因其高效率和低功耗特性而备受青睐。 ### Thumb-2指令集的指令格式和示例 #### 基本指令格式 Thumb-2指令集的指令格式通常包括以下组成部分： - **操作码**：指示执行的具体操作。 - **寄存器操作数**：通常表示为`Rn`、`Rm`等，用来指定源寄存器或目标寄存器。 - **立即数**：表示为`#`的形式，用于某些指令中作为常数值。 - **标志位更新**：使用`{S}`表示是否更新条件标志位。 #### 具体指令示例解析 1. **加法指令（ADD）** ``` ADD{S} Rd, Rn, ``` 这条指令执行的是简单的加法操作，即将`Rn`寄存器中的值与``相加，并将结果存储到`Rd`寄存器中。如果使用了`{S}`标志，则会更新条件标志位。 2. **宽指令（ADDR）** ``` ADDRd, Rn, # ``` 宽指令是一种特殊的加法指令，它将一个寄存器中的值与一个12位的立即数相加。这种形式的指令特别适用于地址计算等场景，因为立即数的范围足够宽泛（0-4095），可以覆盖大多数常见的地址偏移量。 3. **饱和加法指令（Q{D}ADD）** ``` Q{D}ADDRd, Rm, Rn ``` 饱和加法指令会在溢出时限制结果的值，防止溢出导致的结果错误。如果使用了`{D}`标志，则表示进行双倍精度的饱和加法。 4. **寻址模式指令（ADR）** ``` ADR Rd,
     
  • ARM汇编语言指南与指令集
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    《ARM汇编语言指南与指令集》是一本深入介绍ARM处理器汇编语言编程的书籍，涵盖了详细的指令集、实用示例和优化技巧，适合嵌入式系统开发人员阅读。 ### ARM汇编语言教程及指令集 #### ARM简介 ARM（Advanced RISC Machines）是一家知名的微处理器设计公司，以其高性能、低成本和低功耗的RISC（Reduced Instruction Set Computing，精简指令集计算）处理器而闻名。其技术广泛应用于嵌入式系统控制、消费电子教育类多媒体设备、数字信号处理（DSP）以及移动应用等领域。 #### ARM授权模式 ARM采用独特的商业模式，通过向全球范围内的半导体、软件和原始设备制造商（OEM）提供技术许可的方式实现业务增长。这种方式使不同厂商能够根据自身需求定制并优化基于ARM架构的产品，从而促进了该技术在全球市场的广泛应用和发展。 #### ARM微处理器的应用 随着ARM内核的迅速普及与发展，在我国越来越多的人开始学习与研究相关技术以满足商业设计的需求。例如，《ARM微控制器基础》一书及其配套EasyARM实验板为初学者提供了宝贵的学习资源。 #### ARM7TDMI-S指令集及汇编语言概述 本段落档主要介绍了ARM7TDMI(-S)内核的指令集和汇编语言，内容涵盖ARM处理器的各种寻址方式、指令格式以及具体使用方法等。 #### 寻址方式 - **寄存器寻址**：直接利用寄存器作为源或目标操作数。 - **立即寻址**：操作数直接包含在指令中。 - **寄存器偏移寻址**：目标地址为一个寄存器值加上一个立即数值的偏移量。 - **间接寻址**：通过指定的一个寄存器来获取数据位置的操作方式称为寄存器间接寻址，其中的数据位于该寄存器所指向的位置上。 - **基址寻址**：类似于寄存器偏移寻址，但通常用于访问内存中连续区域内的数据。 - **多寄存器寻址**：一次传输多个寄存器中的内容到另一个地方或从另一处获取多个值并存储在指定的若干个目标寄存器内。 - **堆栈寻址**：使用堆栈指针SP来访问位于内存中特定区域的数据，该区域被称为“堆栈”。 - **块拷贝寻址**：用于批量传输数据块的操作方式。 - **相对寻址**：指令的目标地址相对于当前执行位置。 #### 指令集介绍 - **ARM指令集** - **指令格式**: `Opcode Rd, Rn, Operand2`，其中`Rd`为目标寄存器，`Rn`为源寄存器之一，而Operand2则表示第二个操作数。 - 第二个操作数： - #immed_8r：一个需要右移若干位的8比特立即值 - Rm：另一个通用寄存器 - Rm, shift：经过左移或右移运算后的Rm值作为操作数 - **条件码**：所有ARM指令都可以选择性地加上特定条件下才执行该条指令的标志。 - **存储器访问** - LDR和STR用于从内存中加载数据到寄存器或将寄存器中的内容保存至内存地址。 - LDM与STM则分别实现将多个寄存器值一次性读取进或写入到连续的内存区域，SWP指令执行原子性地更新指定位置的数据。 - **算术逻辑运算** - 包括数据传送（如MOV、MVN）、加法/减法等基本数学操作以及按位与、异或等多种位级操作。 - **跳转和调用** - B：无条件跳转 - BL：带链接的分支，返回地址自动保存在LR中 - BX：改变执行状态并转向指定位置 - **协处理器指令** - 允许与外部设备进行交互。 - **其他伪指令和辅助功能** - 如SWI、MRS、MSR等提供额外的功能支持。 #### Thumb指令集 Thumb是ARM为实现更紧凑代码而设计的一种16位编码格式，虽然不完全兼容所有的ARM指令，但它可以结合使用以平衡程序大小与执行效率。其存储器访问和数据处理功能类似于标准的32位ARM版本，但采用更为简洁的形式。 通过掌握本段落档所介绍的各种寻址方式及指令集知识，开发者能够更好地理解并利用基于ARM架构开发高效的嵌入式应用程序。
     
  • ARM汇编指令集详解——聚焦ARM汇编指令
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    本书专注于解析ARM汇编指令集的核心内容与应用技巧，旨在帮助读者深入理解并掌握ARM架构下的编程技术。 ### ARM汇编指令集概述 ARM（Advanced RISC Machines）是一种精简指令集计算机（RISC）架构，在移动设备、嵌入式系统及服务器等领域有着广泛应用。ARM汇编语言是直接与ARM处理器交互的一种低级编程语言，通过一系列特定的指令来控制硬件执行任务。本段落将根据提供的文档摘要对其中的一些关键指令进行详细介绍。 ### ARM7TDMI(-S)处理器介绍 文档中提到的ARM7TDMI(-S)是一款经典且广泛应用的ARM处理器内核。它支持Thumb和ARM两种指令集模式，并包含了一些重要的特性： - **T**：Thumb指令集，允许代码在更小的空间内运行。 - **D**：Debug调试功能，便于程序开发过程中的调试。 - **M**：Memory Management内存管理单元，提供内存保护和分页机制。 - **I**：ICE-In-Circuit Emulator接口。 - **S**：支持Jazelle DBX执行模式，提高了Java应用程序的性能。 ### ARM指令集详解 #### 1. 数据处理指令 数据处理指令用于进行算术运算和逻辑运算，在ARM指令集中应用广泛： - **LDRSTR**：加载存储指令，从内存读取数据到寄存器或将寄存器中的数据写入内存。 - **LDMSTM**：多寄存器加载存储指令，可以同时加载或存储多个寄存器的数据。 - **SWP**：交换指令，用于交换两个寄存器的值或者将一个寄存器与内存之间的值进行互换。 - **MOVMVN**：移动及取反后移动指令，用来把一个数值移入另一个寄存器或将该数取反后再将其移入另一寄存器内。 - **ADDSUB**：加法减法指令，执行相应的算术运算操作。 - **RSBADCSBCRSC**：带进位加、无符号乘、有符号乘以及反转子集的运算法则，分别用于不同的计算需求。 - **ANDORREOR**：逻辑与或异或指令，执行各种布尔逻辑运算。 - **BIC**：位清除指令，用来将寄存器中指定位置上的比特清零。 - **CMPCMNTSTTEQ**：比较、测试及等值判断的命令集，用于检测并对比寄存器中的数值大小和相等性。 - **MULMLAUMULLUMLALSMULLSMLAL**：乘法及其变种指令（带加法或减法），涵盖无符号与有符号的运算方式。 #### 2. 控制转移指令 控制转移指令用于改变程序执行流程： - **BBLBX**：分支、带链接分支及交换地址指针，用来跳转至指定内存位置继续执行。 - **CDPLDCSTCMCRMRC**：访问协处理器的功能集，涉及对这些辅助处理单元的读写操作。 - **SWIMRSMSR**：软件中断触发器以及状态寄存器的操作指令，允许程序在特定条件下请求系统干预或改变运行模式。 - **ADRADRLLDRNOP**：地址计算、长距离寻址及空操作命令集，用于执行复杂的内存访问和简单的流程控制。 #### 3. Thumb指令集 Thumb指令集是ARM架构的一个子集设计来减少代码大小同时保持较高的效率： - **区别于ARM指令的特点**: Thumb指令通常比ARM短但运行速度稍慢。在某些情况下可以混合使用这两种模式以优化程序性能。 - **数据处理和控制转移**：与标准的ARM类似，Thumb也包含加载存储、多寄存器操作及分支跳转等核心功能。 ### 总结 掌握并理解ARM汇编指令集是进行ARM架构编程的基础。通过对上述介绍的学习可以更好地利用这些工具来开发嵌入式系统或优化移动应用中的代码执行效率。
     
  • TEC-2指令设计练习题集
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    《TEC-2指令设计练习题集》是一本针对计算机体系结构课程设计的教学辅助资料，包含大量关于TEC-2指令系统的实践题目和解答，旨在帮助学生深入理解并掌握指令系统的设计原理与应用技巧。 TEC-2指令设计习题集
     
  • 常用的ARM指令集与汇编
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    本教程深入浅出地介绍了常用ARM处理器的指令集及汇编语言编程基础，适合初学者快速掌握ARM汇编开发技能。 ARM（Advanced RISC Machines）是一家在微处理器行业享有盛誉的企业，专注于设计高性能、低成本且低能耗的RISC处理器及相关技术与软件。其产品具有高性价比及节能的特点，在嵌入式控制、消费/教育多媒体、DSP和移动应用等多个领域得到广泛应用。 ARM通过授权方式向全球众多半导体厂商、软件公司以及OEM制造商提供独一无二的技术和服务，从而迅速成为许多国际性RISC标准的领导者。近年来，基于ARM内核的微处理器在中国市场获得了快速推广与发展，越来越多的人开始学习并利用这些芯片进行产品设计。 为了帮助人们更好地掌握这项技术，广州周立功单片机发展有限公司曾推出了一款名为EasyARM的开发板，并编写了配套教材《ARM微控制器基础》。本段落主要参考该书内容，并经过重新排版制成PDF格式以方便查阅和使用。文章旨在促进学习与研究之用，对于因不当操作导致硬件损坏或设计失误等问题不承担责任。
     
  • ARM指令集（中文版）
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    《ARM指令集》是一本详细解析ARM架构处理器指令系统的专业书籍，适合嵌入式系统开发者及计算机爱好者深入学习。 ARM指令集是一种广泛应用于嵌入式系统、移动设备和个人电脑中的精简指令集架构（RISC）处理器技术。它由英国的Advanced RISC Machines公司开发并命名而来，目前Arm Holdings负责其发展与推广。 ARM指令集以其高效能和低功耗著称，在全球范围内被众多厂商采用以设计各种类型的微控制器、应用处理器以及图形处理单元等设备中。这些特性使得基于ARM架构的产品在便携式电子设备领域占据重要地位，并且随着物联网技术的发展，其应用场景也在不断扩大。 该指令集支持多种不同的CPU内核版本和变种，包括Cortex-A系列用于高性能系统级芯片(SoCs)、Cortex-R系列适合实时应用以及针对微控制器优化的Cortex-M系列。每一系列都提供了不同级别的性能与功耗平衡选项，以适应各种特定的应用需求。 此外, ARM指令集还具有高度可扩展性和灵活性的特点, 使其能够满足从低功率传感器节点到高性能服务器等各种场景下的计算要求。
     
  • ARM NEON指令集详解
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    《ARM NEON指令集详解》一书深入剖析了NEON技术的工作原理及其在多媒体处理中的应用，适合嵌入式系统开发者阅读。 ### ARM NEON指令集详解 #### 一、初始化寄存器 ARM的NEON指令集提供了多种方法来初始化向量寄存器。以下是一些常见的初始化指令： - **`vcreate_type`**：此指令用于创建特定类型的向量，其中包含一个64位的数据值，并将其复制到每个元素中。 - **`vdup_n_type`, `vmov_n_type`**：这些指令使用给定数值初始化一个新的向量。所有元素都将设置为这个相同的数值。 - **`vdupq_n_type`, `vmovq_n_type`**：与上述指令类似，但适用于128位的向量。 - **`vdup_lane_type`**: 此指令允许你使用一个向量中的单个元素来初始化另一个向量的所有元素。这可以通过指定源向量和要复制的元素索引来完成。 - **`vdupq_lane_type`**：此命令用于128位向量，功能与`vdup_lane_type`相同。 #### 二、数据转换 - **`vmovl_type`**: 此指令将每个向量中的元素比特宽度加倍。例如，对于一个由16位整数组成的向量，它会将其扩展为32位整数，并保持数值不变。 - **`vmovn_type`**：此命令将每个元素的比特宽减半，保留原始值的低半部分。 - **`vqmovn_type`**: 此指令类似于`vmovn_type`, 但在缩小比特宽度时进行饱和处理。如果原来的数值超出目标类型表示范围，则结果会被截断为该类型的最小或最大值。 - **`vqmovun_type`:** 这个命令用于将有符号向量转换成无符号向量，同时执行比特位数减半的操作，并在必要时进行饱和处理。 #### 三、从内存加载数据 - **`vld1_type`, `vld1_lane_type`, `vld2_type`, `vld3_type`, `vld4_type`:** 这些指令用于按顺序或交叉方式将内存中的数据加载到NEON寄存器中，创建指定类型的新向量。它们包括了从一个值初始化所有元素的`vld1_dup_type`和针对多个寄存器的操作如`vld2`, `vld3`, 和 `vld4`. - **对于更大尺寸的数据**，有相应的扩展指令，例如：`vld1q_type, vld1q_lane_type, vld2q_type, vld3q_type, vld4q_type` #### 四、向内存存储数据 - **`vst1_type`, `vst1_lane_type`, `vst2_type`, `vst3_type`, `vst4_type`:** 这些指令用于按顺序或交叉方式将NEON寄存器中的数据写回到内存中。它们包括了从一个特定元素更新内存的`vst1q_lane_type, vst2q_lane_type, vst3q_lane_type 和 vst4q_lane_type`. #### 五、寄存器通道操作 - **`vget_low_type`, `vget_high_type`:** 这些指令分别提取一个128位向量的低半部分和高半部分，返回64位向量。 - **`vget_lane_type`, `vset_lane_type`:** 用于从向量中获取或设置特定元素值的操作。对于128位向量有相应的扩展指令：`vsetq_lane_type, vgetq_lane_type`. #### 六、寄存器数据重排 - **`vext_type`:** 此命令通过合并两个输入向量的指定数量元素来创建一个新的向量，提供了一种灵活的数据重组方式。 ARM NEON指令集为处理向量数据提供了强大的工具。无论是初始化还是转换和重新排列，NEON都支持这些操作并能显著提高效率。
     
  • 常用的ARM指令集与汇编.pdf
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    本PDF文档深入浅出地介绍了常用的ARM指令集及其汇编语言编程技巧，适合初学者和中级开发者学习参考。 原作者：宛城布衣 目录 前言 i 目录 I ARM7TDMI(-S)指令集及汇编 1 ARM处理器寻址方式 2 寄存器寻址 2 立即寻址 2 寄存器偏移寻址 2 寄存器间接寻址 3 基址寻址 4 多寄存器寻址 4 堆栈寻址 5 块拷贝寻址 5 相对寻址 7 指令集介绍 7 ARM指令集 7 指令格式 7 第2个操作数 8 #immed_8r 9 Rm 10 Rm,shift 10 条件码 11 ARM存储器访问指令 13 LDR和STR 14 LDM和STM 16 SWP ARM数据处理指令 20 数据传送指令 20 MOV 20 MVN 20 算术逻辑运算指令 20 ADD 21 SUB 21 RSB 21 ADC 21 SBC 22 RSC 23 AND 23 ORR 24 EOR IV IIIIIIIIIIIIIII 比较指令 页常用ARM指令集及汇编 Ver：1010 比较指令 CMP CMN TST TEQ 乘法指令 MUL MLA UMULL UMLAL SMULL SMLAL 27 ARM跳转指令 B BL BX ARM协处理器指令 CDP LDC STC MCR MRC 31 ARM杂项指令 SWI MRS MSR 伪指令 34 ADR ADRL LDR NOP Thumb指令集 指令集与ARM指令集的区别 40 Thumb存储器访问指令 LDR和STR PUSH和POP LDMIA 和 STMIA 数据处理指令 数据传送指令 MOV MVN NEG 算术逻辑运算指令 ADD SUB ADC SBC MUL AND ORR EOR BIC ASR LSL LSR ROR 47 比较指令 CMP CMN TST TEQ 53 Thumb跳转指令 B BL BX Thumb杂项指令 SWI 伪指令 ADR ADRL LDR NOP 符号定义伪指令 GBLA、GBLL、GBLS LCLA、LCLL、LCLS SETA、SETL、SETS RLIST CN CP DN SN FN 数据定义伪指令 LTORG MAP FIELD SPACE DCB DCD和DCDU DCDO DCF D 和 DCFDU DCFS 和 DCFSU DCI DCQ和DCQU DCW和DCWU 报告伪指令 ASSERT INFO OPT TTL SUBT 汇编控制伪指令 IF、ELSE 和 ENDIF MACRO 和 MEND WHIL 和 WEND 杂项伪指令 ALIGN AREA CODE16 和 CODE32 END ENTRY EQU EXPORT和GLOBAL IMPORT和EXTERN GET和INCLUDE INCBIN KEEP NOFP REQUIRE PEQUIRE8 PRESERVE8 RN ROUT ARM伪指令 ADR ADRL LDR
     
  • ARM汇编指令及ARM指令格式
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    本文将详细介绍ARM汇编语言的基本概念、常见指令以及ARM指令集的特点和格式，帮助读者理解并掌握ARM架构下的编程技巧。 ARM指令的基本格式如下： {} {S} , {,} 其中<>号内的项是必须的，{}号内的项是可选的。各项含义如下： - opcode：指令助记符； - cond：执行条件； - S：是否影响CPSR寄存器值； - Rd：目标寄存器； - Rn：第一个操作数所在寄存器； - operand2：第二个操作数；