?
5.6? 程序狀態(tài)寄存器指令
ARM指令集提供了兩條指令,可直接控制程序狀態(tài)寄存器(PSR,Program State Register)。MRS指令用于把CPSR或SPSR的值傳送到一個寄存器;MSR與之相反,把一個寄存器的內(nèi)容傳送到CPSR或SPSR。這兩條指令結(jié)合,可用于對CPSR和SPSR進(jìn)行讀/寫操作。
交換指令如表5.5所示。
表5.5????? 程序狀態(tài)寄存器指令
指??? 令 |
作??? 用 |
操??? 作 |
MRS |
把程序狀態(tài)寄存器的值送到一個通用寄存器 |
Rd=SPR |
MSR |
把通用寄存器的值送到程序狀態(tài)寄存器或把一個立即數(shù)送到程序狀態(tài)字 |
PSR[field]=Rm或PSR[field]=immediate |
在指令語法中可看到一個稱為fields的項,它可以是控制(C)、擴展(X)、狀態(tài)(S)及標(biāo)志(F)的組合。
注意 |
程序不能通過直接修改CPSR中的T位控制直接將程序狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài),必須通過BX等指令完成程序狀態(tài)的切換。 |
?
5.6.1? MRS
(1)指令編碼格式
MRS指令用于將程序狀態(tài)寄存器的內(nèi)容傳送到通用寄存器中。
指令的編碼格式如圖5.22所示。
圖5.22? MRS指令編碼格式
當(dāng)數(shù)據(jù)被移到通用寄存器以后,就可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。
(2)指令的語法格式
MRS{<cond>}? <Rd>,CPSR
MRS{<cond>}? <Rd>,SPSR
① <cond>
為指令編碼中的條件域。它指示LDM(1)指令在什么條件下執(zhí)行。當(dāng)<cond>忽略時,指令為無條件執(zhí)行(cond=AL(Alway))。
② <Rd>
目標(biāo)寄存器。當(dāng)r15被用作目標(biāo)寄存器時,指令執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。
(3)指令操作的偽代碼
指令操作偽代碼如下面程序段所示。
If? ConditionPassed{cond}? then
???? If? R==1? then
????????? Rd=SPSR
???? ELSE
????????? Rd=CPSR
注意 |
① 當(dāng)操作碼opcode[11∶0]≠0x000時,指令的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。 ② 當(dāng)操作碼opcode[19∶16]≠0b1111時,指令的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。 ③ 當(dāng)在用戶模式下對SPSR進(jìn)行操作時,指令的執(zhí)行結(jié)果不可預(yù)知。 |
?
5.6.2? MSR
(1)指令編碼格式
MSR指令用于將通用寄存器中的內(nèi)容或立即數(shù)傳送到程序狀態(tài)寄存器中。因此指令的編碼格式也有兩種格式。
指令的源操作數(shù)為通用寄存器時編碼格式如圖5.23所示。
圖5.23? 源操作數(shù)為通用寄存器的MSR指令編碼
指令的源操作數(shù)為立即數(shù)時編碼格式如圖5.24所示。
圖5.24? 源操作數(shù)為立即數(shù)的MSR指令編碼
?
(2)指令的語法格式
MSR{<cond>}? CPSR_<fields>,#<immediate>
MSR{<cond>}? CPSR_<fields>,#<Rm>
MSR{<cond>}? SPSR_<fields>,#<immediate>
MSR{<cond>}? SPSR_<fields>,#<Rm>
① <cond>
為指令編碼中的條件域。它指示LDM(1)指令在什么條件下執(zhí)行。當(dāng)<cond>忽略時,指令為無條件執(zhí)行(cond=AL(Alway))。
② <fields>
設(shè)置狀態(tài)寄存器中需要操作的位。狀態(tài)寄存器的32位可以分為4個8位的域(field)。
·? bits[31∶24]為條件標(biāo)志位域,用f表示。
·? bits[23∶16]狀態(tài)位域,用s表示。
·? bits[15∶8]擴展位域,用x表示。
·? bits[7∶0]控制位域,用c表示。
③ < immediate >
表示將要傳送到狀態(tài)寄存器中的立即數(shù)。
(3)指令操作的偽代碼
指令操作偽代碼如下面程序段所示。
If? ConditionPassed{cond}? then
??? If? opcode[25]==1
?????????? Operand=8_bit_immediate? Rotate_Right {rotate_imm*2}
??? Else? /*opcode[25]==0*/
?????????? Operand=Rm
??? If? R==0? then
?????????? If? field_mask[0]==1? and? InAPrivilegedMode()? then
???????????????? CPSR[7:0]=operand[7:0]
?????????? If? field_mask[1]==1? and? InAPrivilegedMode()? then
???????????????? CPSR[15:8]=operand[15:8]
?????????? If? field_mask[2]==1? and? InAPrivilegedMode()? then
???????????????? CPSR[23:16]=operand[23:16]
?????????? If? field_mask[2]==1? then
???????????????? CPSR[31:24]=operand[31:24]
??? Else? /*R==1*/
?????????? If? field_mask[0]==1? and? InAPrivilegedMode()? then
???????????????? SPSR[7:0]=operand[7:0]
?????????? If? field_mask[1]==1? and? InAPrivilegedMode()? then
???????????????? SPSR[15:8]=operand[15:8]
?? ????????If? field_mask[2]==1? and? InAPrivilegedMode()? then
???????????????? SPSR[23:16]=operand[23:16]
?????????? If? field_mask[2]==1? then
???????????????? SPSR[31:24]=operand[31:24]
5.6.3? 程序狀態(tài)寄存器指令應(yīng)用
在ARM處理器中,只有MRS指令可以將狀態(tài)寄存器CPSR或SPSR讀出到通用寄存器中。指令格式如下:
MRS{cond}? Rd,PSR
其中,Rd為目標(biāo)寄存器,Rd不允許為程序計數(shù)器PC。PSR為CPSR或SPSR。
MRS指令舉例如下。
MRS? r1,CPSR ;將CPSR狀態(tài)寄存器讀取,保存到r1中
MRS? r2,SPSR ;將SPSR狀態(tài)寄存器讀取,保存到r1中
MRS指令讀取CPSR,可用來判斷ALU的狀態(tài)標(biāo)志以及IRQ/FIQ中斷是否允許等;在異常處理程序中,讀SPSR可指定進(jìn)入異常前的處理器狀態(tài)等。MRS與MSR配合使用,實現(xiàn)CPSR或SPSR寄存器的讀-修改-寫操作,可用來進(jìn)行處理器模式切換,允許/禁止IRQ/FIQ中斷等設(shè)置。另外,進(jìn)程切換或允許異常中斷嵌套時,也需要使用MRS指令讀取SPSR狀態(tài)值并保存起來。
【例5.7】使能IRQ中斷
ENABLE_IRQ
???????? MRS??? r0,CPSR
???????? BIC???? r0,r0,#0x80
???????? MSR??? CPSR_c,r0
???????? MOV??? PC,LR
【例5.8】禁止IRQ中斷
DISABLE_IRQ
??????? MRS?? r0,CPSR
??????? ORR?? r0,r0,#0x80
??????? MSR?? CPSR_c,r0
??????? MOV?? PC,LR
在ARM處理器中,只有MSR指令可以直接設(shè)置狀態(tài)寄存器CPSR或SPSR。指令格式如下。
MSR{cond}? PSR_field,#immed_8r
MSR{cond}? PSR_field,Rm
其中,PSR是指CPSR或SPSR。<fields>設(shè)置狀態(tài)寄存器中需要操作的位。狀態(tài)寄存器的32位可以分為4個8位的域(field)。bits[31:24]為條件標(biāo)志位域,用f表示;bits[23:16]為狀態(tài)位域,用s表示;bits[15:8]為擴展位域,用x表示;bits[7:0]為控制位域,用c表示;immed_8r為要傳送到狀態(tài)寄存器指定域的立即數(shù),8位;Rm為要傳送到狀態(tài)寄存器指定域的數(shù)據(jù)源寄存器。
MSR指令舉例如下。
MSR? CPSR_c,#0xD3??????????? ;CPSR[7:0]=0xD3,切換到管理模式
MSR? CPSR_cxsf,r3???????????? ;CPSR=R3
只有在特權(quán)模式下才能修改狀態(tài)寄存器。
程序中不能通過MSR指令直接修改CPSR中T位控制位來實現(xiàn)ARM狀態(tài)/Thumb狀態(tài)的切換,必須使用BX指令來完成處理器狀態(tài)的切換(因為BX指令屬轉(zhuǎn)移指令,它會打斷流水線狀態(tài),實現(xiàn)處理器狀態(tài)的切換)。MRS與MSR配合使用,實現(xiàn)CPSR或SPSR寄存器的讀-修改-寫操作,可用來進(jìn)行處理器模式切換以及允許/禁止IRQ/FIQ中斷等設(shè)置。
【例5.9】堆棧指令初始化
INITSTACK
????????? MOV?? r0,LR?????????????? ;保存返回地址
;設(shè)置管理模式堆棧
????????? MSR?? CPSR_c,#0xD3
????????? LDR?? SP,StackSvc
;設(shè)置中斷模式堆棧
????????? MSR?? CPSR_c,#0xD2
????????? LDR?? SP,StackSvc