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标题: Thumb指令集之： 单寄存器数据传送指令 [打印本页]
作者: admin    时间: 2014-10-10 07:28
标题: Thumb指令集之： 单寄存器数据传送指令
        11.5  单寄存器数据传送指令

        Thumb指令集支持寄存器的装载和存储，即LDR和STR指令。8和类型的Load/Store指令在Thumb指令集中可用。这些指令使用两种寻址模式：寄存器偏移和立即数偏移。指令所能存取的数据包括字、半字和字节，同时半字和字节可以为有符号数或无符号数。
         
        表11.4总结了Thumb状态下可用的数据传送指令。
        表11.4 Thumb状态数据传送指令
                                                                        助  记  符
                        		                                                                        说    明
                        		                                                                        操    作
                       
                                                                        LDR
                        		                                                                        传送32位字到寄存器
                        		                                                                        Rd<－ mem32[address]
                       
                                                                        STR
                        		                                                                        存储32位寄存器的值
                        		                                                                        Rd－> mem32[address]
                       
                                                                        LDRB
                        		                                                                        传送8位字节到寄存器
                        		                                                                        Rd<－ mem8[address]
                       
                                                                        STRB
                        		                                                                        保存寄存器中的字节
                        		                                                                        Rd－> mem8[address]
                       
                                                                        LDRH
                        		                                                                        传送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
                        		                                                                        装载有符号字节到寄存器
                        		                                                                        Rd<－ sighExtend(mem8[address])
                       
                                                                        STRSB
                        		                                                                        装载有符号半字到寄存器
                        		                                                                        Rd<－ sighExtend(mem16[address])
                       
         
        Thumb数据传送指令的基本语法格式分为以下4种。
         
        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
         
        ③ LDR  <Rd>，[PC，<8_bit_offset>]
        ④ <opcode3>  <Rd>，[SP，＃<8_bit_offset>]
         
        其中，<opcode3>：= LDR|STR
        下面详细介绍各数据传送指令的语法和使用。
         
        11.5.1  寄存器装载指令LDR（1）

        （1）编码格式
        寄存器装载指令LDR（1）的编码格式如图11.42所示。
       

        图11.42  LDR（1）指令的编码格式

         
        这种形式的LDR指令将32位内存数据装载到通用寄存器。常用于结构体的数据访问。域的基地址放在Rn寄存器中。
         
        （2）指令的语法格式
         
        LDR  <Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*4]
         
        ① <Rd>
        目的寄存器。用于存放从内存中取出的数据。
        ② <Rn>
        基址寄存器，用于存放所取数据的基地址。
        ③ <immed_5>
        5位立即数。该立即数的4倍加上基址寄存器的值形成目标地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        Address = Rn + (immed_5 * 4)
        If  address[1:0] = = 0b00
             Data = Memory[address,4]
        Else
             Data = UNPREDICTABLE
        Rd = data
         
        （4）对应的ARM指令
         
        LDR  <Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*4]
         
                                                                       
                        		                                                                        注意
                        		                                                                        如果指令访问地址非字对齐，则指令的执行结果不可预知。
                       
         
        11.5.2  寄存器装载指令LDR（2）

        （1）编码格式
        寄存器装载指令LDR（2）的编码格式如图11.43所示。
       

        图11.43  LDR（2）指令的编码格式

         
        寄存器装载指令LDR（2）允许将一个32位内存数据装载到通用寄存器。此种形式的LDR指令常被用于访问数组中的元素。
         
        （2）指令的语法格式
         
        LDR  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        ① <Rd>
        目的寄存器。
        ② <Rn>
        寄存器存放内存访问基地址。
        ③ <Rm>
        寄存器存放内存访问偏移地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        Address = Rn + Rm
        If  address[1:0] = = 0b00
             Data = Memory[address,4]
        Else
             Data = UNPREDICTABLE
        Rd = data
         
        （4）对应的ARM指令
         
        LDR  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        11.5.3  寄存器装载指令LDR（3）

        （1）编码格式
        寄存器装载指令LDR（3）的编码格式如图11.44所示。
       

        图11.44  LDR（3）指令的编码格式

         
        寄存器装载指令LDR（3）允许将一个32位内存数据装载到通用寄存器。此种形式的LDR指令常被用于访问PC相关（PC-relative）数据。
         
        （2）指令的语法格式
         
        LDR  <Rd>，[PC，＃<immed_8>*4]
         
        ① <Rd>
        目的寄存器。
        ② PC
        程序指针寄存器，用于计算内存访问的地址。计算地址时，PC值的bit[1]被系统默认为0进行计算，所以产生的内存访问地址必为字对齐。
        ③ <immed_8>
        8位立即数。该立即数的4倍将和PC值相加，形成内存访问地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        Address = (PC[31:2] << 2) + (immed_8*4)
        Rd = Memory[address,4]
         
        （4）对应的ARM指令
         
        LDR  <Rd>，[PC，＃<immed_8>*4]
         
        11.5.4  寄存器装载指令LDR（4）

        （1）编码格式
        寄存器装载指令LDR（4）的编码格式如图11.45所示。
       

        图11.45  LDR（4）指令的编码格式

         
        寄存器装载指令LDR（4）允许将一个32位内存数据装载到通用寄存器。此种形式的LDR指令常被用于访问堆栈数据。
         
        （2）指令的语法格式
         
        LDR  <Rd>，SP，＃<immed_8>*4]
         
        ① <Rd>
        目的寄存器。
        ② SP
        堆栈指针寄存器，用于计算内存访问地址。
        ③ <immed_8>
        8位立即数。该立即数的4倍将和SP值相加，形成内存访问地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        Address = SP + (immed_8*4)
        If  address[1:0] = = 0b00
             Data = memory[address,4]
        Else
             Data = UNPREDICTABLE
        Rd = data
         
        （4）对应的ARM指令
         
        LDR  <Rd>，[SP，＃<immed_8>*4]
         
        11.5.5  字节加载指令LDRB（1）

        （1）编码格式
        字节加载指令LDRB（1）的编码格式如图11.46所示。
       

        图11.46  LDRB（1）指令的编码格式

         
        LDRB（1）字节数据加载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，并将寄存器的高24位清零。常用于结构体的数据访问。域的基地址放在Rn寄存器中。
         
        （2）指令的语法格式
         
        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位立即数。用于与<Rn>寄存器中的数值相加，形成内存访问地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = Rn + immed_5
        Rd = memory[address,1]
         
        （4）对应的ARM指令
         
        LDRB  <Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>]
         
        11.5.6  字节加载指令LDRB（2）

        （1）编码格式
        字节加载指令LDRB（2）的编码格式如图11.47所示。
       

        图11.47  LDRB（2）指令的编码格式

         
        LDRB（2）字节数据加载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，并将寄存器的高24位清零。此种形式的LDRB（2）指令常用于数组元素的访问。
         
        （2）指令的语法格式
         
        LDRB  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        ① <Rd>
        目的寄存器。
        ② <Rn>
        存放形成内存访问地址的第一个寄存器。
        ③ <Rm>
        存放形成内存访问地址的第二个寄存器。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = Rn + Rm
        Rd = Memory[address,1]
         
        （4）对应的ARM指令
         
        LDRB  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        11.5.7  半字加载指令LDRH（1）

        （1）编码格式
        半字数据加载指令LDRH（1）的编码格式如图11.48所示。
       

        图11.48  LDRH（1）指令的编码格式

         
        LDRH（1）半字数据加载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，并将寄存器的高16位清零。常用于结构体的数据访问。域的基地址放在Rn寄存器中。
         
        （2）指令的语法格式
         
        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位立即数。该寄存器数值的2倍将与<Rn>寄存器中的数值相加，形成内存访问地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = Rn + (immed_5 *2)
        if  address[0] = = 0
             data = Memory[address,2]
        else
             data = UNPREDICTABLE
        Rd = data
         
        （4）对应的ARM指令
         
        LDRH  <Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*2]
         
        11.5.8  半字数据加载指令LDRH（2）

        （1）编码格式
        半字数据加载指令LDRH（2）的编码格式如图11.49所示。
         
        LDRH（2）字节数据加载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，并将寄存器的高16位清零。此种形式的LDRH（2）指令常用于数组元素的访问。
       

        图11.49  LDRH（2）指令的编码格式

         
        （2）指令的语法格式
         
        LDRB  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        ① <Rd>
        目的寄存器。
        ② <Rn>
        此寄存器存放内存访问基地址。
        ③ <Rm>
        此寄存器存放内存访问偏移地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = Rn + Rm
        if  address[0] = = 0
             data = memory[address,2]
        else
             data = UNPREDICTABLE
        Rd = data
         
        （4）对应的ARM指令
         
        LDRH  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        11.5.9  有符号字节数据加载指令LDRSB

        （1）编码格式
        有符号字节数据加载指令LDRSB的编码格式如图11.50所示。
       

        图11.50  LDRSB指令的编码格式

         
        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，并将寄存器的高24位设置成该字节数据的符号位的值（即将该8位字节数据进行符号位扩展，生成32位字数据）。
         
        （2）指令的语法格式
         
        LDRSB  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
        ① <Rd>
        目的寄存器。
        ② <Rn>
        此寄存器存放内存访问基地址。
        ③ <Rm>
        此寄存器存放内存访问偏移地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = Rn + Rm
        Rd = SignExtend(Memory[address,1])
         
        （4）对应的ARM指令
         
        LDRSB  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        11.5.10  有符号半字数据加载指令LDRSH

        （1）编码格式
        有符号字节数据加载指令LDRSH的编码格式如图11.51所示。
       

        图11.51  LDRSH指令的编码格式

         
        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，并将寄存器的高16位设置成该半字数据的符号位的值（即将该16位半字数据进行符号位扩展，生成32位字数据）。
         
        （2）指令的语法格式
         
        LDRBH  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        ① <Rd>
        目的寄存器。
        ② <Rn>
        此寄存器存放内存访问基地址。
        ③ <Rm>
        此寄存器存放内存访问偏移地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = Rn + Rm
        if  address[0] = = 0
             data = memory[address,2]
        else
             data = UNPREDICTABLE
        Rd = SignExtend[data]
        （4）对应的ARM指令
         
        LDRSH  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        11.5.11  寄存器存储指令STR（1）

        （1）编码格式
        寄存器存储指令STR（1）的编码格式如图11.52所示。
       

        图11.52  STR（1）指令的编码格式

         
        这种形式的STR指令将32位通用寄存器的数值存储到内存中。该指令常用于结构体的数据访问。域的基地址放在Rn寄存器中。
         
        （2）指令的语法格式
         
        STR  <Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*4]
         
        ① <Rd>
        目的寄存器。用于存放从内存中取出的数据。
        ② <Rn>
        基址寄存器，用于存放所取数据的基地址。
        ③ <immed_5>
        5位立即数。该立即数的4倍加上基址寄存器的值为目标地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = Rn + (immed_5*4)
        if  address[1:0] = = 0b00
              Memory[address,4] = Rd
        Else
              Memory[address,4] = UNPREDICTABLE
         
        （4）对应的ARM指令
         
        STR  <Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*4]
         
        11.5.12  寄存器存储指令STR（2）

        （1）编码格式
        寄存器存储指令STR（2）的编码格式如图11.53所示。
       

        图11.53  STR（2）指令的编码格式

         
        寄存器装载指令STR（2）将一个32位通用寄存器数据存储到内存单元中。此种形式的STR指令常被用于访问数组中的元素。
         
        （2）指令的语法格式
         
        LDR  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        ① <Rd>
        目的寄存器。
        ② <Rn>
        存放形成内存访问地址的第一个寄存器。
        ③ <Rm>
        存放形成内存访问地址的第二个寄存器。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = Rn + Rm
        if  address[1:0] = = 0b00
              Memory[address,4] = = Rd
        Else
              Memory[address,4] = = UNPREDICTABLE
         
        （4）对应的ARM指令
         
        STR  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        11.5.13  寄存器存储指令STR（3）

        （1）编码格式
        寄存器存储指令STR（3）的编码格式如图11.54所示。
       

        图11.54  STR（3）指令的编码格式

         
        寄存器存储指令STR（3）允许将一个32位通用寄存器的值存储到内存。此种形式的STR指令常被用于访问堆栈数据。
         
        （2）指令的语法格式
         
        STR  <Rd>，[SP，＃<immed_8>*4]
         
        ① <Rd>
        目的寄存器。
        ② SP
        堆栈指针寄存器，用于计算内存访问的地址。
        ③ <immed_8>
        8位立即数。该立即数的4倍将和堆栈指针寄存器SP的值相加，形成内存访问地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = SP + (immed_8 * 4)
        if  address[1:0] = = 0b00
              Memory[address,4] = Rd
        Else
              Memory[address,4] = UNPREDICTABLE
         
        （4）对应的ARM指令
         
        STR  <Rd>，[SP，＃<immed_8>*4]
         
        11.5.14  字节存储指令STRB（1）

        （1）编码格式
        字节存储加载指令STRB（1）的编码格式如图11.55所示。
       

        图11.55  STRB（1）指令的编码格式

         
        STRB（1）字节数据存储指令用于将一个8位的字节数据写入到指令中指定的内存单元，该字节数据为指令中存放源操作数寄存器的低8位。常用于结构体的数据访问。域的基地址放在Rn寄存器中。
         
        （2）指令的语法格式
         
        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位立即数。用于与<Rn>寄存器中的数值相加，形成内存访问地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = Rn + immed_5
        Memory[address,1] = Rd[7:0]
         
        （4）对应的ARM指令
         
        STRB  <Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>]
         
        11.5.15  寄存器存储指令STRB（2）

        （1）编码格式
        寄存器存储指令STRB（2）的编码格式如图11.56所示。
       

        图11.56  STRB（2）指令的编码格式

         
        寄存器存储指令STRB（2）用于将一个8位的字节数据写入到指令中指定的内存单元。此种形式的LDRB指令常被用于访问数组中的元素。
         
        （2）指令的语法格式
         
        STRB  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        ① <Rd>
        目的寄存器。
        ② <Rn>
        此寄存器存放内存访问基地址。
        ③ <Rm>
        此寄存器存放内存访问偏移地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = Rn + Rm
        Memory[address,1] = Rd[7:0]
         
        （4）对应的ARM指令
         
        STRB  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        11.5.16  半字存储指令STRH（1）

        （1）编码格式
        半字存储加载指令STRH（1）的编码格式如图11.57所示。
       

        图11.57  STRH（1）指令的编码格式

         
        STRH（1）半字数据存储指令用于将一个16位的半字数据写入到指令中指定的内存单元，该半字数据为指令中存放源操作数寄存器的低16位。常用于结构体的数据访问。域的基地址放在Rn寄存器中。
         
        （2）指令的语法格式
         
        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位立即数。该立即数的2倍与<Rn>寄存器中的数值相加，形成内存访问地址。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = Rn + (immed_5*2)
        if  address[1:0] = = 0
              Memory[address,2] = Rd[15:0]
        Else
              Memory[address,2] = UNPREDICTABLE
         
        （4）对应的ARM指令
         
        STRH  <Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*2]
         
        11.5.17  寄存器存储指令STRH（2）

        （1）编码格式
        寄存器存储指令STRH（2）的编码格式如图11.58所示。
       
        图11.58  STRH（2）指令的编码格式
         
        寄存器存储指令STRH（2）用于将一个8位的半字数据写入到指令中指定的内存单元。此种形式的STRH指令常被用于访问数组中的元素。
         
        （2）指令的语法格式
         
        STRH  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        ① <Rd>
        目的寄存器。
        ② <Rn>
        存放形成内存访问地址的第一个寄存器。
        ③ <Rm>
        存放形成内存访问地址的第二个寄存器。
         
        （3）指令操作的伪代码
         
        address = Rn + Rm
        if  address[1:0] = = 0
              Memory[address,2] = Rd[15:0]
        Else
              Memory[address,2] = UNPREDICTABLE
        （4）对应的ARM指令
         
        STRH  <Rd>，[<Rn>，<Rm>]
         
        11.5.18  数据传送指令举例

        下面的例子程序综合使用了各种数据传送指令，通过该例可以对Thumb状态下数据传送指令有更深入的了解。
         
        LDR  r4，[r2，＃4] ;将[r2+4]地址单元字数据加载到寄存器r4
        LDR  r4，[r2，r1] ;将[r2+r4]地址单元字数据加载到寄存器r4
        STR  r0，[r7，＃0x7c] ;将r0中的字数据存储到[r7+124]的内存地址单元中
        STRB  r1，[r5，＃31] ;将r1的低8位数据存储到[r5+31]的内存地址单元中
        STRH  r4，[r2，r3] ;将r4的低16位数据存储到[r2+r3]的内存地址单元中
        LDRH  r3，[r6，r5] ;将[r6+r5]地址单元低16位数据加载到寄存器r3中
        LDRB  r2，[r1，＃5] ;将[r1+5]地址单元低8位数据加载到寄存器r2中
        LDR  r6，[PC，＃0xFC] ;将[PC+0x3FC]地址单元数据加载到寄存器r6中
        LDR  r5，[SP，＃64] ;将[SP+64]地址单元数据加载到寄存器r5中
        STR  r4，[SP，＃0x260] ;将寄存器r4中的数据存储到[SP+0x260]内存地址单元中



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