"Cortex-M3处理器使用的是ARM和Thumb-2指令集的快速参考卡,主要涉及了指令格式、寄存器操作、移位、处理器模式等关键元素。"
Cortex-M3是ARM公司设计的一种微控制器核心,它基于ARMv7-M架构,主要特点是高效能、低功耗。该处理器支持两种指令集:ARM指令集和Thumb-2指令集。Thumb-2是ARM的16位扩展,提供了与传统32位ARM指令集相当的性能,但代码密度更高,适合资源有限的嵌入式系统。
1. **ARM和Thumb-2指令集**:
- ARM指令集通常为32位,提供广泛的指令和功能,适用于高性能计算。
- Thumb-2指令集结合了16位和32位指令,提高了代码密度,减少了内存需求,同时保持了高效的执行速度。
2. **指令格式**:
- 指令通常包括操作码、操作数和可能的附加信息,如寄存器、立即数或位移量。
- `<Rm{,<opsh>}` 表示操作数Rm可以加上一个位移值(opsh),这在访问内存或进行算术运算时常见。
- `<Operand2>` 可以是寄存器、立即数或位移,用于各种操作,如加法、减法、逻辑运算等。
- `<reglist>` 是一系列以逗号分隔的寄存器,用于指令如LDM(加载多个寄存器)和STM(存储多个寄存器)。
3. **寄存器操作**:
- 寄存器是处理器内部的数据存储单元,Cortex-M3有16个通用寄存器(R0-R15),其中R13通常用作堆栈指针,R14用作链接寄存器,R15是程序计数器(PC)。
- 寄存器列表可以包含或不包含PC,这取决于指令是否允许PC的使用。
- `<PSR>` 包括CPSR和SPSR,分别代表当前处理器状态寄存器和保存的处理器状态寄存器,用于保存处理器的条件标志和其他状态信息。
4. **移位和循环移位**:
- 移位操作用于将数据的位向左或向右移动,可以用于算术运算或数据处理。
- `<Rs|sh>` 表示可以使用寄存器Rs或直接的移位值进行移位操作。
- ARM体系结构的不同版本可能对移位操作有不同的限制和处理方式。
5. **处理器模式和中断**:
- Cortex-M3支持多种处理器模式,例如中断服务模式、系统模式等,这些模式影响了PSR中的标志和可访问的寄存器。
- `<iflags>` 标记中断处理方式,如a(中止)、i(中断)、f(快速中断)。
- `<p_mode>` 指定处理器运行的模式。
6. **常数和位域操作**:
- `<imm8m>` 和 `<imm8>` 分别表示在ARM和Thumb模式下生成的32位常数。
- `<lsb>` 和 `<width>` 定义了位域操作,用于按位操作或提取数据。
7. **前缀和大小修饰符**:
- `<prefix>` 用于并行指令的前缀,如LDRB和STRB的预加载或后加载操作。
- `{S}`、`{T}`、`{R}`、`{IA|IB|DA|DB}`、`{!}` 等修饰符指示特定操作的行为,如更新条件标志、用户模式特权、结果的舍入或截断、以及基址寄存器的更新时机。
Cortex-M3的ARM和Thumb-2指令集提供了丰富的指令来实现各种计算任务,包括数据处理、控制流程、内存访问等。了解这些指令集的细节对于编写高效的Cortex-M3嵌入式程序至关重要。