文章目錄

• • 存儲器與寄存器交換指令（SWP）
  • • 二進制編碼格式
    • 匯編格式
    • 舉例
  • 狀態(tài)寄存器與通用寄存器之間的傳送指令
  • MRS
  • • MRS的二進制編碼
    • 匯編格式
  • MSR
  • • MSR的二進制編碼
    • 匯編格式

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交換指令把字或無符號字節(jié)的讀取和存儲組合在了一條指令中。這種組合指令通常用于不能被外部其他存儲器訪問（如：DMA訪問）打斷的存儲器操作。一般用于處理器之間或處理器與DMA控制器之間共享信息的互斥訪問。

二進制編碼格式

匯編格式

SWP{} {B} Rd，Rm，[Rn]

本指令將存儲器中地址為Rn處的字（B=0）或無符號字節(jié)（B=1）讀入寄存器Rd，同時，將Rm中同樣類型的數(shù)據(jù)存入存儲器中相同的位置。Rd和Rm可以相同，但與Rn應(yīng)該不同。另外，PC不能出現(xiàn)在該指令中。

舉例

LDR  R0,SEMAPHORE
SWPB R1,R1,[R0] ；交換字節(jié)，將存儲器單元[R0]中的字節(jié)數(shù)據(jù)讀取到R1中，同時，將R1中的數(shù)據(jù)寫入到存儲器單元[R0]中 
SWP  R1,R2，[R3]; 交換字數(shù)據(jù)，將存儲單元[R3]中的字數(shù)據(jù)讀取到R1中，同時，將R2中的數(shù)據(jù)寫入到存儲單元[R3]中。           

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狀態(tài)寄存器與通用寄存器之間的傳送指令

ARM指令中有兩條指令，用于在狀態(tài)寄存器和通用寄存器之間傳送數(shù)據(jù)。修改狀態(tài)寄存器一般是通過“讀取－修改－寫回”三個步驟的操作來實現(xiàn)的。 這兩條指令分別是：

• 狀態(tài)寄存器到通用寄存器的傳送指令（MRS）
• 通用寄存器到狀態(tài)寄存器的傳送指令（MSR）

MRS

MRS指令用于將狀態(tài)寄存器的內(nèi)容傳送到通用寄存器中，它主要用于以下3種場合：

1. 通過“讀-修改-寫”修改狀態(tài)寄存器的內(nèi)容。MRS用于將狀態(tài)寄存器的內(nèi)容讀到通用寄存器中，以便修改。
2. 當異常中斷允許嵌套時，需要在進入異常中斷后，嵌套中斷發(fā)生之前，保存當前處理器模式的SPSR。這是需要先通過MRS指令讀出SPSR的值，然后用其他指令將SPSR的值保存起來。
3. 當進程切換時，也需要保存當前寄存器的值。

MRS的二進制編碼

這里R用來區(qū)分是將CPSR還是SPSR拷貝到目的寄存器Rd，全部32位都被拷貝。

匯編格式

MRS{} Rd，CPSR|SPSR

舉例：

MRS   R0，CPSR  ；將CPSR傳送到R0 
    MRS  R3，SPSR   ；將SPSR傳送到R3

注意事項：

不能通過該指令修改CPSR中的T控制位，直接將程序狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)，必須通過BX等指令實現(xiàn)程序狀態(tài)切換。

在用戶或系統(tǒng)模式下沒有可以訪問的SPSR，所以SPSR形式在這些模式下不能用。

當修改CPSR或SPSR時，必須注意保存所有未使用位的值。
這條指令不影響條件標志碼。

MSR MSR的二進制編碼

操作數(shù)可以是一個寄存器Rm也可以是帶循環(huán)移位的8位有效立即數(shù)，在域屏蔽的控制下傳送到CPSR或SPSR。

域屏蔽控制PSR中4字節(jié)的更新，其中第16位控制PSR[7:0]是否更新，第17位控制PSR[15:8]，第18位控制PSR[23:16]，第19位控制PSR[31:24]。使用立即數(shù)時，只有PSR[31:24]可選擇。

匯編格式

MSR{} CPSR_f | SPSR_f，#<32-bit immediate>MSR{} CPSR_| SPSR_，Rm

這里的表示下列情況之一：

• c—控制域，對應(yīng)PSR[7:0]
• x—擴展域，對應(yīng)PSR[15:8]（在當前ARM中未使用）
• s—狀態(tài)域，對應(yīng)PSR[23:16]（在當前ARM中未使用）
• f—標志位域，對應(yīng)PSR[31:24]

舉例：

1. 設(shè)置N、Z、C和V標志位

 MSR    CPSR_f,#0xF0000000  ;設(shè)置所有標志位

2. 僅設(shè)置C標志位，保存N、Z和V

 MRS    R0,CPSR      ;將CPSR傳送到R0
         ORR    R0,R0,#0x200000000 ;設(shè)置R0的第29位
         MSR    CPSR_f,R0    ;傳送回CPSR

3. 從監(jiān)控模式切換到IRQ模式

 MRS   R0,CPSR       ;將CPSR傳送到R0
         BIC   R0,R0,#0x1F   ;低5位清0
         ORR  R0,R0,#0x12  ;設(shè)置為IRQ模式
         MSR  CPSR_c,R0    ;傳送回CPSR

注意事項：

在用戶模式下不能對CPSR[23:0]做任何修改。

在用戶或系統(tǒng)模式下沒有SPSR，所以應(yīng)盡量避免在這些模式下訪問SPSR。

在嵌套的異常中斷處理中，當退出中斷處理程序時，通常通過MSR指令將事先保存了的SPSR內(nèi)容恢復到當前程序狀態(tài)寄存器CPSR中。

在修改的狀態(tài)寄存器位域中包括未分配的位時，避免使用立即數(shù)方式的MSR指令。

不能通過該指令直接修改CPSR中的T控制位直接將程序狀態(tài)切換到Thumb狀態(tài)，必須通過BX等指令來完成程序狀態(tài)的切換。

參考文獻：

孟祥蓮．嵌入式系統(tǒng)原理及應(yīng)用教程（第2版）[M]．北京：清華大學出版社，2017.

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本文題目：嵌入式：交換指令之SWP,MRS,MSR-創(chuàng)新互聯(lián)
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