ARM与Thumb-2指令集快速参考
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更新于2024-09-15
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ARM和Thumb-2指令集是嵌入式系统和微控制器设计中广泛使用的两种指令集架构，它们构成了ARM处理器的核心。ARM指令集通常用于高性能应用，而Thumb-2指令集则以其紧凑性和效率著称，适用于资源受限的环境。
1. ARM指令集：
ARM指令集是一种复杂指令集计算（CISC）架构，以32位指令为主，提供广泛的指令操作，包括数据处理、分支、加载和存储等。每个指令通常执行一个完整操作，如算术运算或逻辑操作。
2. Thumb-2指令集：
Thumb-2是ARM公司对原始16位Thumb指令集的扩展，它引入了更多的32位指令，从而提高了代码密度和性能。Thumb-2指令集结合了Thumb的紧凑性与ARM指令集的功能性，使得在有限的内存空间中实现高性能成为可能。
3. 寄存器：
在ARM和Thumb-2指令集中，寄存器是数据处理的主要工作区。Rm、Rs等是寄存器引用，可以是通用寄存器或者特定用途的寄存器，如程序计数器（PC）、处理器状态寄存器（CPSR/SPSR）。
4. 操作数：
<Operand2>可以是立即数、寄存器、移位表达式等，可以进行各种运算，例如加法、减法、乘法、除法、位操作等。移位操作可以是逻辑移位或循环移位，用于改变数据的二进制位位置。
5. 寄存器列表：
<reglist>表示一组用逗号分隔的寄存器，例如在多寄存器操作中。在某些情况下，列表可以包含PC，但在其他情况（如某些特定的指令格式）下则不允许。
6. PSR域：
CPSR（当前处理器状态寄存器）和SPSR（保存的处理器状态寄存器）存储了处理器的运行状态，如条件标志、中断禁止状态等。<fields>表示PSR中的特定域，如N、Z、C、V标志，用于表示负、零、进位和溢出条件。
7. 指令格式和前缀：
指令可能有不同的格式，如带有不同前缀的并行指令，这些前缀指示了指令的执行方式，如增量、减量或不修改基址寄存器。例如，{IA|IB|DA|DB}表示增加或减少基址寄存器，{!}表示是否在数据传输后立即更新。
8. 条件标记：
<iflags>中的a、i、f代表中止、中断和快速中断标记。在ARM指令集中，条件标记如C*和V*的含义会根据架构版本的不同而有所变化。
9. 位域操作：
<lsb>和<width>用于指定位域操作，例如选择和操作内存中的特定位。<imm8m>在不同的指令中用于生成不同的常数值，根据处理器模式（<p_mode>）和指令类型。
10. 特权模式：
<T>标记表示是否在用户模式下执行指令，有些指令在特定的处理器模式下才能执行，例如在特权模式下。
11. 数据类型和大小：
<size>指示操作的数据类型，如B（字节）、SB（有符号字节）、H（半字）、SH（有符号半字）。对于浮点运算，还有W（单精度浮点）、D（双精度浮点）等。
12. 舍入和截断：
<R>标记表示在执行浮点运算后，结果是被四舍五入还是直接截断。
这份ARM_n_Thumb2指令集速查卡是开发者快速查找和理解ARM及Thumb-2指令的关键参考资料，它涵盖了指令格式、操作数、寄存器使用、条件执行等多个方面，是编写和调试ARM处理器代码的重要工具。
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
<Operand2>
请参阅表
灵活的操作数 2。 移位和循环移位只可用于 Operand2。
<reglist>
以逗号隔开的寄存器列表，括在大括号 { 和 } 内。
<fields>
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。
<iflags>
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。
<prefix>
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
N
带进位
ADC{S} Rd, Rn, <Operand2>
NZCV
Rd := Rn + Operand2 + 进位
N
宽
T2
ADD Rd, Rn, #<imm12>
Rd := Rn + imm12，imm12 的范围为 0-4095
T、P
饱和 {加倍}
5E
Q{D}ADD Rd, Rm, Rn Rd := SAT(Rm + Rn)
加倍：Rd := SAT(Rm + SAT(Rn * 2))
Q
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
N
带进位
SBC{S} Rd, Rn, <Operand2>
NZCV
Rd := Rn - Operand2 - NOT（进位）
N
宽
T2
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
N
带进位反向减法
RSC{S} Rd, Rn, <Operand2>
NZCV
Rd := Operand2 - Rn - NOT（进位）
A
饱和 {加倍}
5E
Q{D}SUB Rd, Rm, Rn Rd := SAT(Rm - Rn)
加倍：Rd := SAT(Rm - SAT(Rn * 2))
Q
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。
T
并行
算法
半字方式加法
6
<prefix>ADD16 Rd, Rn, Rm
Rd[31:16] := Rn[31:16] + Rm[31:16]，Rd[15:0] := Rn[15:0] + Rm[15:0]
G
半字方式减法
6
<prefix>SUB16 Rd, Rn, Rm
Rd[31:16] := Rn[31:16] - Rm[31:16]，Rd[15:0] := Rn[15:0] - Rm[15:0]
G
字节方式加法
6
<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]
G
字节方式减法
6
<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]
G
交换半字，半字方式加法，半字方式减法
6
<prefix>ASX Rd, Rn, Rm
Rd[31:16] := Rn[31:16] + Rm[15:0]，Rd[15:0] := Rn[15:0] - Rm[31:16]
G
交换半字，半字方减法，半字方式加法
6
<prefix>SAX Rd, Rn, Rm
Rd[31:16] := Rn[31:16] - Rm[15:0]，Rd[15:0] := Rn[15:0] + Rm[31:16]
G
差值的绝对值无符号求和
6
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
6
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
6
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
6
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。
Q
有符号饱和两个半字
6
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。
Q
无符号饱和字，右移
6
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
6
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。
Q
无符号饱和两个半字
6
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。
Q
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