11.5單寄存器數(shù)據(jù)傳送指令

Thumb指令集支持寄存器的裝載和存儲，即LDR和STR指令。8和類型的Load/Store指令在Thumb指令集中可用。這些指令使用兩種尋址模式：寄存器偏移和立即數(shù)偏移。指令所能存取的數(shù)據(jù)包括字、半字和字節(jié)，同時半字和字節(jié)可以為有符號數(shù)或無符號數(shù)。

表11.4總結(jié)了Thumb狀態(tài)下可用的數(shù)據(jù)傳送指令。

表11.4 Thumb狀態(tài)數(shù)據(jù)傳送指令

助記符

說明

操作

LDR

傳送32位字到寄存器

Rd<－mem32[address]

STR

存儲32位寄存器的值

Rd－>mem32[address]

LDRB

傳送8位字節(jié)到寄存器

Rd<－mem8[address]

STRB

保存寄存器中的字節(jié)

Rd－>mem8[address]

LDRH

傳送16位半字到寄存器

Rd<－mem16[address]

STRH

保存寄存器中的半字

Rd－>mem16[address]

LDRSB

裝載有符號字節(jié)到寄存器

Rd<－sighExtend(mem8[address])

STRSB

裝載有符號半字到寄存器

Rd<－sighExtend(mem16[address])

Thumb數(shù)據(jù)傳送指令的基本語法格式分為以下4種。

①<opcode1><Rd>，[<Rn>，＃<5_bit_offset>]

其中，<opcode1>：=LDR|LDRH|LDRB|STR|STRH|STRB

②<opcode2><Rd>，[<Rn>，<Rm>]

其中，<opcode2>：=LDR|LDRH|LDRB|LSRSH|STR|STRH|STRB

③LDR<Rd>，[PC，<8_bit_offset>]

④<opcode3><Rd>，[SP，＃<8_bit_offset>]

其中，<opcode3>：=LDR|STR

下面詳細(xì)介紹各數(shù)據(jù)傳送指令的語法和使用。

11.5.1寄存器裝載指令LDR（1）

（1）編碼格式

寄存器裝載指令LDR（1）的編碼格式如圖11.42所示。

圖11.42LDR（1）指令的編碼格式

這種形式的LDR指令將32位內(nèi)存數(shù)據(jù)裝載到通用寄存器。常用于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)訪問。域的基地址放在Rn寄存器中。

（2）指令的語法格式

LDR<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*4]

①<Rd>

目的寄存器。用于存放從內(nèi)存中取出的數(shù)據(jù)。

②<Rn>

基址寄存器，用于存放所取數(shù)據(jù)的基地址。

③<immed_5>

5位立即數(shù)。該立即數(shù)的4倍加上基址寄存器的值形成目標(biāo)地址。

（3）指令操作的偽代碼

Address=Rn+(immed_5*4)

Ifaddress[1:0]==0b00

Data=Memory[address,4]

Else

Data=UNPREDICTABLE

Rd=data

（4）對應(yīng)的ARM指令

LDR<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*4]

注意

如果指令訪問地址非字對齊，則指令的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。

11.5.2寄存器裝載指令LDR（2）

（1）編碼格式

寄存器裝載指令LDR（2）的編碼格式如圖11.43所示。

圖11.43LDR（2）指令的編碼格式

寄存器裝載指令LDR（2）允許將一個32位內(nèi)存數(shù)據(jù)裝載到通用寄存器。此種形式的LDR指令常被用于訪問數(shù)組中的元素。

（2）指令的語法格式

LDR<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

①<Rd>

目的寄存器。

②<Rn>

寄存器存放內(nèi)存訪問基地址。

③<Rm>

寄存器存放內(nèi)存訪問偏移地址。

（3）指令操作的偽代碼

Address=Rn+Rm

Ifaddress[1:0]==0b00

Data=Memory[address,4]

Else

Data=UNPREDICTABLE

Rd=data

（4）對應(yīng)的ARM指令

LDR<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

11.5.3寄存器裝載指令LDR（3）

（1）編碼格式

寄存器裝載指令LDR（3）的編碼格式如圖11.44所示。

圖11.44LDR（3）指令的編碼格式

寄存器裝載指令LDR（3）允許將一個32位內(nèi)存數(shù)據(jù)裝載到通用寄存器。此種形式的LDR指令常被用于訪問PC相關(guān)（PC-relative）數(shù)據(jù)。

（2）指令的語法格式

LDR<Rd>，[PC，＃<immed_8>*4]

①<Rd>

目的寄存器。

②PC

程序指針寄存器，用于計算內(nèi)存訪問的地址。計算地址時，PC值的bit[1]被系統(tǒng)默認(rèn)為0進(jìn)行計算，所以產(chǎn)生的內(nèi)存訪問地址必為字對齊。

③<immed_8>

8位立即數(shù)。該立即數(shù)的4倍將和PC值相加，形成內(nèi)存訪問地址。

（3）指令操作的偽代碼

Address=(PC[31:2]<<2)+(immed_8*4)

Rd=Memory[address,4]

（4）對應(yīng)的ARM指令

LDR<Rd>，[PC，＃<immed_8>*4]

11.5.4寄存器裝載指令LDR（4）

（1）編碼格式

寄存器裝載指令LDR（4）的編碼格式如圖11.45所示。

圖11.45LDR（4）指令的編碼格式

寄存器裝載指令LDR（4）允許將一個32位內(nèi)存數(shù)據(jù)裝載到通用寄存器。此種形式的LDR指令常被用于訪問堆棧數(shù)據(jù)。

（2）指令的語法格式

LDR<Rd>，SP，＃<immed_8>*4]

①<Rd>

目的寄存器。

②SP

堆棧指針寄存器，用于計算內(nèi)存訪問地址。

③<immed_8>

8位立即數(shù)。該立即數(shù)的4倍將和SP值相加，形成內(nèi)存訪問地址。

（3）指令操作的偽代碼

Address=SP+(immed_8*4)

Ifaddress[1:0]==0b00

Data=memory[address,4]

Else

Data=UNPREDICTABLE

Rd=data

（4）對應(yīng)的ARM指令

LDR<Rd>，[SP，＃<immed_8>*4]

11.5.5字節(jié)加載指令LDRB（1）

（1）編碼格式

字節(jié)加載指令LDRB（1）的編碼格式如圖11.46所示。

圖11.46LDRB（1）指令的編碼格式

LDRB（1）字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令用于從內(nèi)存中將一個8位的字節(jié)數(shù)據(jù)讀取到指令中的目標(biāo)寄存器中，并將寄存器的高24位清零。常用于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)訪問。域的基地址放在Rn寄存器中。

（2）指令的語法格式

LDRB<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>]

①<Rd>

目的寄存器。

②<Rn>

指令的基址寄存器。

③<immed_5>

5位立即數(shù)。用于與<Rn>寄存器中的數(shù)值相加，形成內(nèi)存訪問地址。

（3）指令操作的偽代碼

address=Rn+immed_5

Rd=memory[address,1]

（4）對應(yīng)的ARM指令

LDRB<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>]

11.5.6字節(jié)加載指令LDRB（2）

（1）編碼格式

字節(jié)加載指令LDRB（2）的編碼格式如圖11.47所示。

圖11.47LDRB（2）指令的編碼格式

LDRB（2）字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令用于從內(nèi)存中將一個8位的字節(jié)數(shù)據(jù)讀取到指令中的目標(biāo)寄存器中，并將寄存器的高24位清零。此種形式的LDRB（2）指令常用于數(shù)組元素的訪問。

（2）指令的語法格式

LDRB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

①<Rd>

目的寄存器。

②<Rn>

存放形成內(nèi)存訪問地址的第一個寄存器。

③<Rm>

存放形成內(nèi)存訪問地址的第二個寄存器。

（3）指令操作的偽代碼

address=Rn+Rm

Rd=Memory[address,1]

（4）對應(yīng)的ARM指令

LDRB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

11.5.7半字加載指令LDRH（1）

（1）編碼格式

半字?jǐn)?shù)據(jù)加載指令LDRH（1）的編碼格式如圖11.48所示。

圖11.48LDRH（1）指令的編碼格式

LDRH（1）半字?jǐn)?shù)據(jù)加載指令用于從內(nèi)存中將一個16位的半字?jǐn)?shù)據(jù)讀取到指令中的目標(biāo)寄存器中，并將寄存器的高16位清零。常用于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)訪問。域的基地址放在Rn寄存器中。

（2）指令的語法格式

LDRH<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*2]

①<Rd>

目的寄存器。

②<Rn>

指令的基址寄存器。

③<immed_5>

5位立即數(shù)。該寄存器數(shù)值的2倍將與<Rn>寄存器中的數(shù)值相加，形成內(nèi)存訪問地址。

（3）指令操作的偽代碼

address=Rn+(immed_5*2)

ifaddress[0]==0

data=Memory[address,2]

else

data=UNPREDICTABLE

Rd=data

（4）對應(yīng)的ARM指令

LDRH<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*2]

11.5.8半字?jǐn)?shù)據(jù)加載指令LDRH（2）

（1）編碼格式

半字?jǐn)?shù)據(jù)加載指令LDRH（2）的編碼格式如圖11.49所示。

LDRH（2）字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令用于從內(nèi)存中將一個16位的半字?jǐn)?shù)據(jù)讀取到指令中的目標(biāo)寄存器中，并將寄存器的高16位清零。此種形式的LDRH（2）指令常用于數(shù)組元素的訪問。

圖11.49LDRH（2）指令的編碼格式

（2）指令的語法格式

LDRB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

①<Rd>

目的寄存器。

②<Rn>

此寄存器存放內(nèi)存訪問基地址。

③<Rm>

此寄存器存放內(nèi)存訪問偏移地址。

（3）指令操作的偽代碼

address=Rn+Rm

ifaddress[0]==0

data=memory[address,2]

else

data=UNPREDICTABLE

Rd=data

（4）對應(yīng)的ARM指令

LDRH<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

11.5.9有符號字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令LDRSB

（1）編碼格式

有符號字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令LDRSB的編碼格式如圖11.50所示。

圖11.50LDRSB指令的編碼格式

LDRSB指令用于從內(nèi)存中將一個8位的字節(jié)數(shù)據(jù)讀取到指令中的目標(biāo)寄存器中，并將寄存器的高24位設(shè)置成該字節(jié)數(shù)據(jù)的符號位的值（即將該8位字節(jié)數(shù)據(jù)進(jìn)行符號位擴(kuò)展，生成32位字?jǐn)?shù)據(jù)）。

（2）指令的語法格式

LDRSB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

①<Rd>

目的寄存器。

②<Rn>

此寄存器存放內(nèi)存訪問基地址。

③<Rm>

此寄存器存放內(nèi)存訪問偏移地址。

（3）指令操作的偽代碼

address=Rn+Rm

Rd=SignExtend(Memory[address,1])

（4）對應(yīng)的ARM指令

LDRSB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

11.5.10有符號半字?jǐn)?shù)據(jù)加載指令LDRSH

（1）編碼格式

有符號字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令LDRSH的編碼格式如圖11.51所示。

圖11.51LDRSH指令的編碼格式

LDRSH指令用于從內(nèi)存中將一個16位的半字?jǐn)?shù)據(jù)讀取到指令中的目標(biāo)寄存器中，并將寄存器的高16位設(shè)置成該半字?jǐn)?shù)據(jù)的符號位的值（即將該16位半字?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行符號位擴(kuò)展，生成32位字?jǐn)?shù)據(jù)）。

（2）指令的語法格式

LDRBH<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

①<Rd>

目的寄存器。

②<Rn>

此寄存器存放內(nèi)存訪問基地址。

③<Rm>

此寄存器存放內(nèi)存訪問偏移地址。

（3）指令操作的偽代碼

address=Rn+Rm

ifaddress[0]==0

data=memory[address,2]

else

data=UNPREDICTABLE

Rd=SignExtend[data]

（4）對應(yīng)的ARM指令

LDRSH<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

11.5.11寄存器存儲指令STR（1）

（1）編碼格式

寄存器存儲指令STR（1）的編碼格式如圖11.52所示。

圖11.52STR（1）指令的編碼格式

這種形式的STR指令將32位通用寄存器的數(shù)值存儲到內(nèi)存中。該指令常用于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)訪問。域的基地址放在Rn寄存器中。

（2）指令的語法格式

STR<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*4]

①<Rd>

目的寄存器。用于存放從內(nèi)存中取出的數(shù)據(jù)。

②<Rn>

基址寄存器，用于存放所取數(shù)據(jù)的基地址。

③<immed_5>

5位立即數(shù)。該立即數(shù)的4倍加上基址寄存器的值為目標(biāo)地址。

（3）指令操作的偽代碼

address=Rn+(immed_5*4)

ifaddress[1:0]==0b00

Memory[address,4]=Rd

Else

Memory[address,4]=UNPREDICTABLE

（4）對應(yīng)的ARM指令

STR<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*4]

11.5.12寄存器存儲指令STR（2）

（1）編碼格式

寄存器存儲指令STR（2）的編碼格式如圖11.53所示。

圖11.53STR（2）指令的編碼格式

寄存器裝載指令STR（2）將一個32位通用寄存器數(shù)據(jù)存儲到內(nèi)存單元中。此種形式的STR指令常被用于訪問數(shù)組中的元素。

（2）指令的語法格式

LDR<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

①<Rd>

目的寄存器。

②<Rn>

存放形成內(nèi)存訪問地址的第一個寄存器。

③<Rm>

存放形成內(nèi)存訪問地址的第二個寄存器。

（3）指令操作的偽代碼

address=Rn+Rm

ifaddress[1:0]==0b00

Memory[address,4]==Rd

Else

Memory[address,4]==UNPREDICTABLE

（4）對應(yīng)的ARM指令

STR<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

11.5.13寄存器存儲指令STR（3）

（1）編碼格式

寄存器存儲指令STR（3）的編碼格式如圖11.54所示。

圖11.54STR（3）指令的編碼格式

寄存器存儲指令STR（3）允許將一個32位通用寄存器的值存儲到內(nèi)存。此種形式的STR指令常被用于訪問堆棧數(shù)據(jù)。

（2）指令的語法格式

STR<Rd>，[SP，＃<immed_8>*4]

①<Rd>

目的寄存器。

②SP

堆棧指針寄存器，用于計算內(nèi)存訪問的地址。

③<immed_8>

8位立即數(shù)。該立即數(shù)的4倍將和堆棧指針寄存器SP的值相加，形成內(nèi)存訪問地址。

（3）指令操作的偽代碼

address=SP+(immed_8*4)

ifaddress[1:0]==0b00

Memory[address,4]=Rd

Else

Memory[address,4]=UNPREDICTABLE

（4）對應(yīng)的ARM指令

STR<Rd>，[SP，＃<immed_8>*4]

11.5.14字節(jié)存儲指令STRB（1）

（1）編碼格式

字節(jié)存儲加載指令STRB（1）的編碼格式如圖11.55所示。

圖11.55STRB（1）指令的編碼格式

STRB（1）字節(jié)數(shù)據(jù)存儲指令用于將一個8位的字節(jié)數(shù)據(jù)寫入到指令中指定的內(nèi)存單元，該字節(jié)數(shù)據(jù)為指令中存放源操作數(shù)寄存器的低8位。常用于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)訪問。域的基地址放在Rn寄存器中。

（2）指令的語法格式

STRB<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>]

①<Rd>

目的寄存器。

②<Rn>

指令的基址寄存器。

③<immed_5>

5位立即數(shù)。用于與<Rn>寄存器中的數(shù)值相加，形成內(nèi)存訪問地址。

（3）指令操作的偽代碼

address=Rn+immed_5

Memory[address,1]=Rd[7:0]

（4）對應(yīng)的ARM指令

STRB<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>]

11.5.15寄存器存儲指令STRB（2）

（1）編碼格式

寄存器存儲指令STRB（2）的編碼格式如圖11.56所示。

圖11.56STRB（2）指令的編碼格式

寄存器存儲指令STRB（2）用于將一個8位的字節(jié)數(shù)據(jù)寫入到指令中指定的內(nèi)存單元。此種形式的LDRB指令常被用于訪問數(shù)組中的元素。

（2）指令的語法格式

STRB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

①<Rd>

目的寄存器。

②<Rn>

此寄存器存放內(nèi)存訪問基地址。

③<Rm>

此寄存器存放內(nèi)存訪問偏移地址。

（3）指令操作的偽代碼

address=Rn+Rm

Memory[address,1]=Rd[7:0]

（4）對應(yīng)的ARM指令

STRB<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

11.5.16半字存儲指令STRH（1）

（1）編碼格式

半字存儲加載指令STRH（1）的編碼格式如圖11.57所示。

圖11.57STRH（1）指令的編碼格式

STRH（1）半字?jǐn)?shù)據(jù)存儲指令用于將一個16位的半字?jǐn)?shù)據(jù)寫入到指令中指定的內(nèi)存單元，該半字?jǐn)?shù)據(jù)為指令中存放源操作數(shù)寄存器的低16位。常用于結(jié)構(gòu)體的數(shù)據(jù)訪問。域的基地址放在Rn寄存器中。

（2）指令的語法格式

STRH<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*2]

①<Rd>

目的寄存器。

②<Rn>

指令的基址寄存器。

③<immed_5>

5位立即數(shù)。該立即數(shù)的2倍與<Rn>寄存器中的數(shù)值相加，形成內(nèi)存訪問地址。

（3）指令操作的偽代碼

address=Rn+(immed_5*2)

ifaddress[1:0]==0

Memory[address,2]=Rd[15:0]

Else

Memory[address,2]=UNPREDICTABLE

（4）對應(yīng)的ARM指令

STRH<Rd>，[<Rn>，＃<immed_5>*2]

11.5.17寄存器存儲指令STRH（2）

（1）編碼格式

寄存器存儲指令STRH（2）的編碼格式如圖11.58所示。

圖11.58STRH（2）指令的編碼格式

寄存器存儲指令STRH（2）用于將一個8位的半字?jǐn)?shù)據(jù)寫入到指令中指定的內(nèi)存單元。此種形式的STRH指令常被用于訪問數(shù)組中的元素。

（2）指令的語法格式

STRH<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

①<Rd>

目的寄存器。

②<Rn>

存放形成內(nèi)存訪問地址的第一個寄存器。

③<Rm>

存放形成內(nèi)存訪問地址的第二個寄存器。

（3）指令操作的偽代碼

address=Rn+Rm

ifaddress[1:0]==0

Memory[address,2]=Rd[15:0]

Else

Memory[address,2]=UNPREDICTABLE

（4）對應(yīng)的ARM指令

STRH<Rd>，[<Rn>，<Rm>]

11.5.18數(shù)據(jù)傳送指令舉例

下面的例子程序綜合使用了各種數(shù)據(jù)傳送指令，通過該例可以對Thumb狀態(tài)下數(shù)據(jù)傳送指令有更深入的了解。

LDRr4，[r2，＃4] ;將[r2+4]地址單元字?jǐn)?shù)據(jù)加載到寄存器r4

LDRr4，[r2，r1] ;將[r2+r4]地址單元字?jǐn)?shù)據(jù)加載到寄存器r4

STRr0，[r7，＃0x7c] ;將r0中的字?jǐn)?shù)據(jù)存儲到[r7+124]的內(nèi)存地址單元中

STRBr1，[r5，＃31] ;將r1的低8位數(shù)據(jù)存儲到[r5+31]的內(nèi)存地址單元中

STRHr4，[r2，r3] ;將r4的低16位數(shù)據(jù)存儲到[r2+r3]的內(nèi)存地址單元中

LDRHr3，[r6，r5] ;將[r6+r5]地址單元低16位數(shù)據(jù)加載到寄存器r3中

LDRBr2，[r1，＃5] ;將[r1+5]地址單元低8位數(shù)據(jù)加載到寄存器r2中

LDRr6，[PC，＃0xFC] ;將[PC+0x3FC]地址單元數(shù)據(jù)加載到寄存器r6中

LDRr5，[SP，＃64] ;將[SP+64]地址單元數(shù)據(jù)加載到寄存器r5中

STRr4，[SP，＃0x260] ;將寄存器r4中的數(shù)據(jù)存儲到[SP+0x260]內(nèi)存地址單元中