MRS / MSR指令

MRS和MSR是ARM处理器中的指令，用于在状态寄存器和通用寄存器之间传输数据。

MRS指令用于将状态寄存器的值传输到通用寄存器中。它的语法如下：

MRS Rd, Psr

其中，Rd是目标通用寄存器，Psr是要传输的状态寄存器。例如，MRS指令可以将CPSR（当前程序状态寄存器）的值传输到R0寄存器中。

MSR指令用于将通用寄存器的值传输到状态寄存器中。它的语法如下：

MSR Psr, Operand2

其中，Psr是目标状态寄存器，Operand2是要传输的操作数。例如，MSR指令可以将R0寄存器的值传输到CPSR中。

需要注意的是，MRS和MSR指令只能在特权模式下执行，不能在用户模式下执行。此外，MRS指令不能用于访问SPSR（保存的程序状态寄存器）。

相关问题

实验内容 (1) 使用 MRS/MSR 指令切换工作模式，并初始化各种模式下堆栈指针； (2) 观察 ARM 处理器在各种模式下寄存器的区别。

1. 使用 MRS/MSR 指令切换工作模式，并初始化各种模式下堆栈指针：

ARM 处理器有 7 种工作模式：User Mode、FIQ Mode、IRQ Mode、Supervisor Mode、Abort Mode、Undefined Mode 和 System Mode。在不同的工作模式下，处理器所能使用的寄存器和堆栈指针也不同。因此，切换工作模式时需要使用 MRS/MSR 指令来保存和恢复寄存器和堆栈指针。

下面是在不同工作模式下切换并初始化堆栈指针的示例代码：

main:
    MRS R0, CPSR ;读取当前程序状态寄存器（CPSR）
    BIC R0, R0, #0x1F ;将最低 5 位清零，以便设置新的工作模式
    ORR R0, R0, #0x10 ;设置为 Supervisor Mode
    MSR CPSR_c, R0 ;切换工作模式

    MOV SP, #0x8000 ;初始化 Supervisor Mode 下的堆栈指针

    SRS #0x13 ;进入中断处理程序，自动切换到 IRQ Mode

irq_handler:
    MOV SP, #0x9000 ;初始化 IRQ Mode 下的堆栈指针
    ……

    RFE ;从中断处理程序返回，自动切换到 Supervisor Mode

    MOV SP, #0x8000 ;恢复 Supervisor Mode 下的堆栈指针

    MRS R0, CPSR ;读取当前程序状态寄存器
    BIC R0, R0, #0x1F ;将最低 5 位清零，以便设置新的工作模式
    ORR R0, R0, #0x1F ;设置为 System Mode
    MSR CPSR_c, R0 ;切换工作模式

    MOV SP, #0x10000 ;初始化 System Mode 下的堆栈指针
    ……

2. 观察 ARM 处理器在各种模式下寄存器的区别：

在不同的工作模式下，ARM 处理器所能使用的寄存器和堆栈指针也不同。下面是各种工作模式下 ARM 处理器的寄存器和堆栈指针的区别：

- User Mode：可以使用所有的寄存器和堆栈指针。
- FIQ Mode：可以使用所有的寄存器和堆栈指针，但需要额外的 7 个 FIQ 寄存器来保存 FIQ 中断处理程序的状态和数据。
- IRQ Mode：可以使用所有的寄存器和堆栈指针，但需要额外的 2 个 IRQ 寄存器来保存 IRQ 中断处理程序的状态和数据。
- Supervisor Mode：可以使用所有的寄存器和堆栈指针，但需要额外的 2 个 Supervisor 寄存器来保存 Supervisor 模式下的状态和数据。
- Abort Mode：可以使用所有的寄存器和堆栈指针，但需要额外的 2 个 Abort 寄存器来保存 Abort 模式下的状态和数据。
- Undefined Mode：可以使用所有的寄存器和堆栈指针，但只能使用部分的 ARM 指令和没有定义的指令。
- System Mode：可以使用所有的寄存器和堆栈指针，但不能使用所有的协处理器指令。

因此，在编写 ARM 汇编程序时，需要根据不同的工作模式来选择合适的寄存器和堆栈指针，并注意不同工作模式下的指令限制和特点。

如何实现：用 mrs、msr 指令实现对状态寄存器的读写操作，读取 CPSR 寄存器的低 8 位，打印显示出来

在ARM架构中，`mrs` (Move Register to Stack) 和 `msr` (Move Stack Register to Register)指令用于从处理器的状态寄存器(CPSR, Current Program Status Register)获取或设置特定值，特别是对于低8位的操作。

如果你想读取CPSR的低8位，你可以使用以下步骤：

1. **mrs指令**：
使用`mrs r0, cpsr`命令将CPSR的内容加载到通用寄存器r0中。其中，`r0`是你想要存放结果的寄存器，`cpsr`表示CPSR的地址。

mrs r0, cpsr

2. **数据处理**：
现在r0中存储了CPSR的值，你需要从中提取低8位。这通常需要进行位操作，比如右移或使用与运算(`&`)。例如，如果想直接丢弃高8位，可以这样做：

   lsl r1, r0, #24    // 左移r0，相当于移除低8位
   and r2, r0, r1      // 通过与操作得到低8位

3. **打印显示**：
要将结果打印出来，你可以使用适当的系统函数或库函数。在很多嵌入式环境中，可能会有专门的控制台API来输出数字，比如printf或简单的串口输出。

   // 假设有个函数叫做print_byte()来进行字节输出
   print_byte(r2)

请注意，以上代码片段是在汇编语言或类似环境下的概念描述，实际应用中会根据目标平台的具体工具链和语言有所不同。