ARM指令系统详解：加载/存储型指令集

"本文主要介绍了嵌入式系统中的SWAP指令在ARM指令系统中的应用，以及ARM和Thumb指令集的基本知识。" 在嵌入式系统中，ARM指令系统扮演着核心角色，它提供了丰富的指令集供程序员进行底层编程。ARM处理器的指令集包括两种类型：ARM指令集（32位编码长度）和Thumb指令集（16位编码长度）。Thumb指令集是ARM指令集的一个精简版本，所有Thumb指令都可以找到相应的32位ARM指令对应。 在给定的例子中，SWAP指令被用来处理信号量，这是在多任务环境中控制资源访问的一种常见机制。I2C_SEM是一个定义在0x08000000地址的信号量，程序通过LDR指令将这个地址加载到寄存器R0中，然后使用SWAP指令读取并更新信号量的值。SWAP指令在这里的作用是在内存中交换两个寄存器的值，通常是用于原子操作，确保在多线程环境下对信号量的修改不会被中断。在示例中，R1中的值与[R0]中的值交换，然后通过CMP指令比较结果，如果信号量值为0，则说明资源正在被其他任务使用，程序通过BEQ指令进入循环等待，直到信号量非零，表示可以获取资源。 ARM指令系统中的指令通常由以下几个部分组成： 1. 指令助记符，如ADD、SUB等，表示要执行的操作。 2. 条件字段{<cond>}, 指定指令执行的条件，如EQ（相等）、NE（不等）等。 3. S标志，决定指令是否影响程序状态寄存器CPSR。 4. 目标寄存器<Rd>，存放指令结果的地方。 5. 第一个操作数寄存器<Rn>。 6. 第二个操作数<shifter_operand>，可以是立即数或寄存器，或者经过移位操作的值。 在ARM指令编码格式中，指令可以有条件执行，这意味着不仅分支指令，几乎所有指令都可能根据CPSR中的条件码进行判断是否执行。这种设计提高了代码的灵活性，但也增加了理解和分析代码的复杂性。 此外，ARM指令集还包括以下几类指令： - 跳转指令：如B、BL等，用于程序流程控制。 - 数据处理指令：包括算术运算、逻辑运算、位操作等，如ADD、AND、ORR等。 - 程序状态寄存器处理指令：如MRS、MSR，用于读写CPSR或SPSR。 - 加载/存储指令：如LDR、STR，用于从内存加载数据到寄存器，或从寄存器存储数据到内存。 - 协处理器指令：用于与硬件协处理器交互，执行浮点运算、SIMD操作等。 - 异常产生指令：如INT、SWI，用于触发异常处理。 通过了解这些基本概念，开发者可以编写简单的ARM汇编程序，并在嵌入式系统中有效地利用ARM处理器的能力。