ARM Cortex-M3 學(xué)習(xí)筆記(4-4)
無條件跳轉(zhuǎn)指令
跳轉(zhuǎn)指令分為無條件跳轉(zhuǎn)和有條件跳轉(zhuǎn)兩大類。無條件跳轉(zhuǎn)類指令非常簡單,常見的就四種形式。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201611/318832.htmB Label ;跳轉(zhuǎn)到Label處對(duì)應(yīng)的地址, 無條件跳轉(zhuǎn)指令
BX reg ;跳轉(zhuǎn)到由寄存器reg給出的地址, 無條件跳轉(zhuǎn)指令
BL Label ;跳轉(zhuǎn)到Label對(duì)應(yīng)的地址,并且把跳轉(zhuǎn)前的下條指令地址保存到LR
BLX reg ;跳轉(zhuǎn)到由寄存器reg給出的地址,并根據(jù)REG的LSB切換處理器狀態(tài),還要把轉(zhuǎn)移前的下條指令地址保存到LR
標(biāo)志位與條件轉(zhuǎn)移指令
在講解條件跳轉(zhuǎn)指令之前。先要講講APSR中的四個(gè)四個(gè)標(biāo)志位:N, Z, C, V。
實(shí)際上,Cortex-M3中的APSR的標(biāo)志位共有5個(gè),但只有NZCV這四個(gè)可以用于條件跳轉(zhuǎn)指令。下圖中先給出Cortex-M3中的程序狀態(tài)寄存器(xPSR)的位圖。
圖 1 Cortex-M3中的程序狀態(tài)寄存器(xPSR)
可以看出,NZCV這四位位于xPSR 的最高四位。這四位的作用分別如下:
標(biāo)志位 | 作用 |
N | 負(fù)數(shù)(上一次操作的結(jié)果是個(gè)負(fù)數(shù))。N=操作結(jié)果的MSB |
Z | 零(上次操作的結(jié)果是0)。當(dāng)數(shù)據(jù)操作指令的結(jié)果為0,或者比較/測試的結(jié)果為0時(shí),Z置位。 |
C | 進(jìn)位(上次操作導(dǎo)致了進(jìn)位)。C用于無符號(hào)數(shù)據(jù)處理,最常見的就是當(dāng)加法進(jìn)位及減法無借位時(shí)C被置位。此外,C還充當(dāng)移位指令的中介(詳見v7M參考手冊(cè)的指令介紹節(jié))。 |
V | 溢出(上次操作結(jié)果導(dǎo)致了數(shù)據(jù)的溢出)。該標(biāo)志用于帶符號(hào)的數(shù)據(jù)處理。比如,在兩個(gè)正數(shù)上執(zhí)行ADD運(yùn)算后,和的MSB為1(視作負(fù)數(shù)),則V置位。 |
關(guān)于C和V這兩位我要多說幾句。Cortex-M3中的進(jìn)位標(biāo)志與其他一些單片機(jī)有些不同。對(duì)加法運(yùn)算它表示的是結(jié)果有進(jìn)位,這與其他單片機(jī)中的含義是相同的。對(duì)減法運(yùn)算,它表示的是結(jié)果無借位,與有一些單片機(jī)(比如Freescale 的68HC11/12系列)中的含義正好相反。之所以這里這樣定義進(jìn)位標(biāo)志,我想是這樣考慮的。整數(shù)的減法運(yùn)算A-B實(shí)際是轉(zhuǎn)化為了A+(-B),-B用補(bǔ)碼表示。進(jìn)位標(biāo)志C指示的是A與(-B)相加時(shí)是否有進(jìn)位。A-B無進(jìn)位等價(jià)于A+(-B)有進(jìn)位。當(dāng)然,后來我發(fā)現(xiàn)有個(gè)特例,就是當(dāng)B=0時(shí),(-B)=0,A-0 是沒有進(jìn)位的,但A+(-0)也沒有進(jìn)位。這時(shí)可以這樣理解,對(duì)0取反操作時(shí),也就是得到-0時(shí)已經(jīng)產(chǎn)生的進(jìn)位(取反加1,加1時(shí)進(jìn)位了)。所以結(jié)果也認(rèn)為是進(jìn)位了。
溢出位(V)置位有四種情況:
1.兩個(gè)整數(shù)相加結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)
2.兩個(gè)負(fù)數(shù)相加結(jié)果為正數(shù)時(shí)
3.一個(gè)正數(shù)減一個(gè)負(fù)數(shù)結(jié)果為負(fù)數(shù)時(shí)
4.一個(gè)負(fù)數(shù)減一個(gè)正數(shù)結(jié)果為正數(shù)時(shí)
這四種情況與我們的直觀是一致的,因此不需要特殊記憶。
擔(dān)任條件跳轉(zhuǎn)及條件執(zhí)行的判據(jù)時(shí),這4個(gè)標(biāo)志位既可單獨(dú)使用,又可組合使用,以產(chǎn)生共15種跳轉(zhuǎn)判據(jù),如下表所示。
符號(hào) | 條件 | 關(guān)系到的標(biāo)志位 |
EQ | 相等(EQual) | Z==1 |
NE | 不等(NotEqual) | Z==0 |
CS/HS | 進(jìn)位(CarrySet) 無符號(hào)數(shù)大于等于 | C==1 |
CC/LO | 未進(jìn)位(CarryClear) 無符號(hào)數(shù)小于 | C==0 |
MI | 負(fù)數(shù)(MInus) | N==1 |
PL | 非負(fù)數(shù) | N==0 |
VS | 溢出 | V==1 |
VC | 未溢出 | V==0 |
HI | 無符號(hào)數(shù)大于 | C==1 && Z==0 |
LS | 無符號(hào)數(shù)小于等于 | C==0 || Z==1 |
GE | 帶符號(hào)數(shù)大于等于 | N==V |
LT | 帶符號(hào)數(shù)小于 | N!=V |
GT | 帶符號(hào)數(shù)大于 | Z==0 && N==V |
LE | 帶符號(hào)數(shù)小于等于 | Z==1 || N!=V |
AL | 總是 | - |
上面的表格將各種情況都羅列的很清楚,但為什么是這樣還是值得詳細(xì)地說說的。
EQ、NE、MI、PL、VS、VC和AL 很好理解,不用多說。
值得細(xì)說的是CS/HS、CC/LO、HI、LS、GE、LT、GT、LE。
首先,我們知道在計(jì)算機(jī)中,整數(shù)分為有符號(hào)型和無符號(hào)型。這兩種類型的判別是不同的。先說無符號(hào)數(shù)。假設(shè)有兩個(gè)無符號(hào)整數(shù)A和B。他們之間的關(guān)系可以為:
A==B、A!=B、A>B、A>=B、A
判斷的方法就是兩數(shù)字相減A-B=D,然后看標(biāo)志位。
A==B、A!=B 看 Z 位就可以了,這里不詳述。
對(duì)于A>B,首先Z==0(表明兩數(shù)不相等),然后得到的結(jié)果必須滿足D<=A,也就是進(jìn)位標(biāo)志C==1(表示減法時(shí)沒有產(chǎn)生借位),合起來就是Z==0&& C==1,這時(shí)用后綴HI。這里啰嗦一句,進(jìn)位標(biāo)志置1的含義是加法時(shí)產(chǎn)生了進(jìn)位或減法時(shí)沒有產(chǎn)生借位。
對(duì)于A>=B,只用進(jìn)位標(biāo)志C==1(沒有產(chǎn)生借位)就可以了,用后綴HS或CS。
對(duì)于A
對(duì)于A<=B,要么就是Z==1(兩數(shù)相等),要么C==0(A
假設(shè)A和B是有符號(hào)整數(shù)。他們之間的關(guān)系同樣可以為:
A==B、A!=B、A>B、A>=B、A
A==B、A!=B 看 Z 位就可以了。
其他的比較稍微困難一些,我們要用到溢出位V。
對(duì)于A>B,有三種可能的情況
A、B都是正數(shù),結(jié)果D是正數(shù)。Z==0 && V==0 && N==0
A、B都是負(fù)數(shù),結(jié)果D是正數(shù)。Z==0 && V==0 && N==0
A是正數(shù)、B是負(fù)數(shù),結(jié)果D可能是正數(shù)(Z==0 && V==0 && N==0)也可能是負(fù)數(shù)(V==1 && N==1)
對(duì)于A
A、B都是正數(shù),結(jié)果D是負(fù)數(shù)。V==0 && N==1,不用考慮Z,因?yàn)镹==1決定了Z==0
A、B都是負(fù)數(shù),結(jié)果D是負(fù)數(shù)。V==0 && N==1,不用考慮Z,因?yàn)镹==1決定了Z==0
A是負(fù)數(shù)、B是正數(shù),結(jié)果D可能是正數(shù)(V==1 && N==0)也可能是負(fù)數(shù)(V==0&& N==1),與上面的情況類似,V如果等于1了,Z必然等于0,所以還是不用考慮Z。
綜合上面六種情況,我們可以得到:
A>B 等價(jià)于 Z==0 && V==N
A
有了上面的分析,下面兩種情況就很容易得到答案了。
對(duì)于A>=B,V==N 就足夠了
對(duì)于A<=B,Z==1 || V!= N
IF-THEN 指令塊
IF-THEN(IT)指令塊在其他的單片機(jī)中沒有見過,這里值得講一講。
IF-THEN(IT)指令圍起一個(gè)塊,里面最多有4條指令,它里面的指令可以條件執(zhí)行。
IT的使用形式如下:
IT
IT
IT
IT
其中
要實(shí)現(xiàn)如下的功能:
if (R0==R1)
{
R3 = R4 + R5;
R3 = R3 / 2;
}
else
{
R3 = R6 + R7;
R3 = R3 / 2;
}
可以寫作:
CMP R0, R1 ; 比較R0和R1
ITTEE
ADDEQ R3, R4, R5 ; 相等時(shí)加法EQ ; 如果R0 == R1,Then-Then-Else-Else
ASREQ R3, R3, #1 ; 相等時(shí)算術(shù)右移
ADDNE R3, R6, R7 ; 不等時(shí)加法
ASRNE R3, R3, #1 ; 不等時(shí)算術(shù)右移
IT指令塊的初衷應(yīng)該是避免了在執(zhí)行轉(zhuǎn)移指令時(shí),對(duì)流水線的清洗和重新指令預(yù)取的開銷,但是最多只能有四條指令,使它的使用范圍也很受限??赡芤簿褪荂語言中用到“:?”運(yùn)算符的地方比較容易匯編為IT指令塊了。還有個(gè)邊很短小的if判斷,能夠被這么優(yōu)化。
評(píng)論