數(shù)據(jù)傳送指令之： 程序狀態(tài)寄存器指令

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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

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）及標志（F）的組合。

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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

當數(shù)據(jù)被移到通用寄存器以后，就可以對數(shù)據(jù)進行處理。

（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<cond>忽略時，指令為無條件執(zhí)行（cond=AL（Alway））。

② <Rd>

目標寄存器。當r15被用作目標寄存器時，指令執(zhí)行結(jié)果不可預知。

（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

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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

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（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<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，可用來進行處理器模式切換，允許/禁止IRQ/FIQ中斷等設(shè)置。另外，進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