ARM Cortex-M3指令速查手册：关键操作与特性一览

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ARM Cortex-M3指令集速查是一份针对ARM架构的Cortex-M3微控制器设计的快速参考卡片，主要目的是为开发人员提供方便，便于他们在嵌入式系统开发中查找和理解Cortex-M3特有的指令集。Cortex-M3是ARMv7-M系列的一部分，专注于低功耗和低成本应用。该速查卡包含了以下几个关键部分： 1. ARM®和Thumb®-2指令集：Cortex-M3支持两种指令集，ARM指令集用于处理更复杂任务，而Thumb-2指令集提供了更高效的代码密度，特别适合于小型任务和存储限制的应用。 2. 表关键字：如Rm、<Operand2>、<reglist>等，这些都是表格中用来描述操作对象、操作数和寄存器使用的符号，帮助理解指令的操作方式。 3. 特殊寄存器：如CPSR（当前处理器状态寄存器）和SPSR（保存的处理器状态寄存器），这些寄存器在指令执行中起到关键作用，如程序控制、异常处理等。 4. 移位和循环移位：Cortex-M3支持各种移位操作，但特定操作数只能用在Operand2位置，且移位类型会根据架构版本有所不同。 5. 标志位和处理器模式：<iflags>指示中断标志，包括中止、中断和快速中断，以及半寄存器的选择。p_mode则涉及处理器的工作模式，如用户模式和特权模式。 6. 立即数和操作数：imm8m和imm32m分别表示不同长度的立即数，生成方式取决于指令集和模式。位域的lsb、width和prefix用于描述操作数的宽度和格式。 7. 变址寻址和数据操作：通过{IA|IB|DA|DB}和{!}标识，说明如何处理数据地址的增减和前变址操作，以及条件标志的更新。 8. 类型和精度：指令可能涉及到不同类型的内存访问，如字节（B）、有符号字节（SB）、半字（H）和有符号半字（SH），并通过{T}标志指定是否具有用户模式特权。 9. 舍入和截断：通过{R}标志，说明操作结果是否需要进行舍入处理。这份速查卡提供了深入理解Cortex-M3指令集的基础，无论是程序员编写代码还是调试，都能快速找到所需的信息，提高开发效率。

ARM

和 Thumb

-2 指令集

快速参考卡

表关键字

Rm {, <opsh>}

请参阅表寄存器，可选择移动常数个位

请参阅表

灵活的操作数 2。移位和循环移位只可用于 Operand2。

以逗号隔开的寄存器列表，括在大括号 { 和 } 内。

请参阅表

PSR 域。

<reglist-PC>

作为 <reglist>，不能包含 PC。

<PSR>

CPSR（当前处理器状态寄存器）或 SPSR（保存的处理器状态寄存器）

<reglist+PC>

作为 <reglist>，包含 PC。

C*，V* 在体系结构 v4 及其更早版本中，标记不可预知；在体系结构 v5 及其以后版本中，标记保持不变。

+/-

+ 或 -£ （+ 可省略。）

<Rs|sh>

可为 Rs 或一个直接移位值。每种移位类型的允许值与请参阅表 ARM 体系结构版本。

表寄存器，可选择移动常数个位中的相同。

中断标记。一个或多个 a、i、f（中止、中断、快速中断）。

x、y B 或 T，B 表示半寄存器 [15:0]，T 表示半寄存器 [31:16]。

<p_mode>

请参阅表处理器模式

<imm8m>

ARM：32 位常数，由 8 位值向右循环移偶数位生成。

SPm

<p_mode> 所指定的处理模式的 SP

Thumb：32 位常数，由 8 位值左移任意位生成，

<lsb>

位域的最低有效位。

格式模式为 0xXYXYXYXY、0x00XY00XY 或 0xXY00XY00。

<width>

位域宽度，<width> + <lsb> 必须小于或等于 32。

请参阅并行指令的前缀

{X}

如果有 X，则 RsX 为 Rs 循环 16 位生成。否则，RsX 为 Rs。

{IA|IB|DA|DB}

之后增加、之前增加、之后减小、之前减小。

{!}

如果有 !，则在数据传送完毕后更新基址寄存器（前变址）。

IB 和 DA 不可用于 Thumb 状态下。如果省略，则缺省时为 IA。

{S}

如果有 S，则更新条件标记。

<size>

B、SB、H 或 SH，含义分别为字节、有符号字节、半字和有符号半字。

{T}

如果有 T，则带有用户模式特权。

SB 和 SH 不可用于 STR 指令。

{R}

如果存在 R，则对结果进行舍入，否则将其截断。

运算汇编程序 S 更新操作注释

加法加法

ADD{S} Rd, Rn, <Operand2>

NZCV

Rd := Rn + Operand2

带进位

ADC{S} Rd, Rn, <Operand2>

NZCV

Rd := Rn + Operand2 + 进位

宽

ADD Rd, Rn, #<imm12>

Rd := Rn + imm12，imm12 的范围为 0-4095

T、P

饱和 {加倍}

Q{D}ADD Rd, Rm, Rn Rd := SAT(Rm + Rn)

加倍：Rd := SAT(Rm + SAT(Rn * 2))

寻址 PC 相对的寻址

ADR Rd, <label>

Rd := <label>，有关 <label> 相对于当前指令的范围，请参阅注释 L

N、L

减法减法

SUB{S} Rd, Rn, <Operand2>

NZCV

Rd := Rn - Operand2

带进位

SBC{S} Rd, Rn, <Operand2>

NZCV

Rd := Rn - Operand2 - NOT（进位）

宽

SUB Rd, Rn, #<imm12>

NZCV

Rd := Rn - imm12，imm12 的范围为 0-4095

T、P

反向减法

RSB{S} Rd, Rn, <Operand2>

NZCV

Rd := Operand2 - Rn

带进位反向减法

RSC{S} Rd, Rn, <Operand2>

NZCV

Rd := Operand2 - Rn - NOT（进位）

饱和 {加倍}

Q{D}SUB Rd, Rm, Rn Rd := SAT(Rm - Rn)

加倍：Rd := SAT(Rm - SAT(Rn * 2))

从异常中返回，无出栈。

SUBS PC, LR, #<imm8>

PC = LR - imm8，CPSR = SPSR（当前模式），imm8 的范围为 0-255。

并行

算法

半字方式加法

<prefix>ADD16 Rd, Rn, Rm

Rd[31:16] := Rn[31:16] + Rm[31:16]，Rd[15:0] := Rn[15:0] + Rm[15:0]

半字方式减法

<prefix>SUB16 Rd, Rn, Rm

Rd[31:16] := Rn[31:16] - Rm[31:16]，Rd[15:0] := Rn[15:0] - Rm[15:0]

字节方式加法

<prefix>ADD8 Rd, Rn, Rm

Rd[31:24] := Rn[31:24] + Rm[31:24]，Rd[23:16] := Rn[23:16] + Rm[23:16]，

Rd[15:8] := Rn[15:8] + Rm[15:8]，Rd[7:0] := Rn[7:0] + Rm[7:0]

字节方式减法

<prefix>SUB8 Rd, Rn, Rm

Rd[31:24] := Rn[31:24] - Rm[31:24]，Rd[23:16] := Rn[23:16] - Rm[23:16]，

Rd[15:8] := Rn[15:8] - Rm[15:8]，Rd[7:0] := Rn[7:0] - Rm[7:0]

交换半字，半字方式加法，半字方式减法

<prefix>ASX Rd, Rn, Rm

Rd[31:16] := Rn[31:16] + Rm[15:0]，Rd[15:0] := Rn[15:0] - Rm[31:16]

交换半字，半字方减法，半字方式加法

<prefix>SAX Rd, Rn, Rm

Rd[31:16] := Rn[31:16] - Rm[15:0]，Rd[15:0] := Rn[15:0] + Rm[31:16]

差值的绝对值无符号求和

USAD8 Rd, Rm, Rs Rd := Abs(Rm[31:24] - Rs[31:24]) + Abs(Rm[23:16] - Rs[23:16])

+ Abs(Rm[15:8] - Rs[15:8]) + Abs(Rm[7:0] - Rs[7:0])

差值的绝对值无符号求和，再累加

USADA8 Rd, Rm, Rs, Rn Rd := Rn + Abs(Rm[31:24] - Rs[31:24]) + Abs(Rm[23:16] - Rs[23:16])

+ Abs(Rm[15:8] - Rs[15:8]) + Abs(Rm[7:0] - Rs[7:0])

饱和有符号饱和字，右移

SSAT Rd, #<sat>, Rm{, ASR <sh>}

Rd := SignedSat((Rm ASR sh), sat)。<sat> 的范围为 1-32，<sh> 的范围为 1-31。

Q、R

有符号饱和字，左移

SSAT Rd, #<sat>, Rm{, LSL <sh>}

Rd := SignedSat((Rm LSL sh), sat)。<sat> 的范围为 1-32，<sh> 的范围为 0-31。

有符号饱和两个半字

SSAT16 Rd, #<sat>, Rm

Rd[31:16] := SignedSat(Rm[31:16], sat)，

Rd[15:0] := SignedSat(Rm[15:0], sat)。<sat> 的范围为 1-16。

无符号饱和字，右移

USAT Rd, #<sat>, Rm{, ASR <sh>}

Rd := UnsignedSat((Rm ASR sh), sat)。<sat > 的范围为 0-31，<sh> 的范围为 1-31。

Q、R

无符号饱和字，左移

USAT Rd, #<sat>, Rm{, LSL <sh>}

Rd := UnsignedSat((Rm LSL sh), sat)。<sat > 的范围为 0-31，<sh> 的范围为 0-31。

无符号饱和两个半字

USAT16 Rd, #<sat>, Rm

Rd[31:16] := UnsignedSat(Rm[31:16], sat)，

Rd[15:0] := UnsignedSat(Rm[15:0], sat)。<sat> 范围为 0-15。

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