ARM Cortex-M3 學習筆記(4-3)

數據處理指令

Cortex-M3支持的數據處理指令非常多，這里就撿重要的、常用的來介紹。

四則運算指令

基本的加、減法運算有四條指令，分別是ADD、SUB、ADC、SBC

ADD Rd,Rn, Rm ; Rd = Rn+Rm

ADD Rd,Rm ; Rd += Rm

ADD Rd,#imm ; Rd += imm

ADC Rd,Rn, Rm ; Rd = Rn+Rm+C

ADC Rd,Rm ; Rd += Rm+C

ADC Rd,#imm ; Rd += imm+C

SUB Rd,Rn ; Rd -= Rn

SUB Rd,Rn, #imm3 ; Rd = Rn-imm3

SUB Rd,#imm8 ; Rd -= imm8

SUB Rd,Rn, Rm ; Rd = Rm-Rm

SBC Rd,Rm ; Rd -= Rm+C

SBC.W Rd,Rn, #imm12 ; Rd = Rn-imm12-C

SBC.W Rd,Rn, Rm ; Rd = Rn-Rm-C

除此之外，還有反向減法指令RSB：

RSB.W Rd,Rn, #imm12 ; Rd = imm12-Rn

RSB.W Rd,Rn, Rm ; Rd = Rm-Rn

乘、除法指令包括 MUL、UDIV/SDIV 等。

MUL Rd,Rm ; Rd *= Rm

MUL.W Rd,Rn, Rm ; Rd = Rn*Rm

UDIV Rd,Rn, Rm ; Rd = Rn/Rm （無符號除法）

SDIV Rd,Rn, Rm ; Rd = Rn/Rm （帶符號除法）

一條指令可以實現乘加運算（通常只在DSP中才有）：

MLA Rd, Rm, Rn, Ra ; Rd = Ra+Rm*Rn

MLS Rd, Rm, Rn, Ra ; Rd = Ra-Rm*Rn

還能進行32位乘32位的乘法運算（結果為64位）：

SMULL RL, RH, Rm, Rn ;[RH:RL]= Rm*Rn，帶符號的64位乘法

SMLAL RL, RH, Rm, Rn ;[RH:RL]+= Rm*Rn，帶符號的64位乘法

UMULL RL, RH, Rm, Rn ;[RH:RL]= Rm*Rn，無符號的64位乘法

SMLAL RL, RH, Rm, Rn ;[RH:RL]+= Rm*Rn，無符號的64位乘法

由于有了這些指令，Cortex-M3具有了相當的計算能力，可以采用Cortex-M3代替曾經只能用DSP才能完成的計算。

邏輯運算相關的指令也很多，常用的包括AND,ORR, BIC(位段清零), ORN(按位或反碼), EOR(異或),LSL(邏輯左移), LSR(邏輯右移), ASR(算數右移), ROR(圓周右移), RRX(帶進位右移一位)

;按位與

AND Rd, Rn ; Rd &= Rn

AND.W Rd, Rn, #imm12 ; Rd = Rn & imm12

AND.W Rd, Rm, Rn ; Rd = Rm & Rn

;按位或

ORR Rd, Rn ; Rd |= Rn

ORR.W Rd, Rn, #imm12 ; Rd = Rn | imm12

ORR.W Rd, Rm, Rn ; Rd = Rm | Rn

;按位清零

BIC Rd, Rn ; Rd &= ~Rn

BIC.W Rd, Rn, #imm12 ; Rd = Rn & ~imm12

BIC.W Rd, Rm, Rn ; Rd = Rm & ~Rn

;按位或反

ORN.W Rd, Rn, #imm12 ; Rd = Rn | ~imm12

ORN.W Rd, Rm, Rn ; Rd = Rm | ~Rn

;按位異或

EOR Rd, Rn ; Rd ^= Rn

EOR.W Rd, Rn, #imm12 ; Rd = Rn ^ imm12

EOR.W Rd, Rm, Rn ; Rd = Rm ^ Rn

;邏輯左移

LSL Rd, Rn, #imm5 ; Rd = Rn<

LSL Rd, Rn ; Rd <<= Rn

LSL.W Rd, Rm, Rn ; Rd = Rm<

;邏輯右移

LSR Rd, Rn, #imm5 ; Rd = Rn>>imm5

LSR Rd, Rn ; Rd >>= Rn

LSR.W Rd, Rm, Rn ; Rd = Rm>>Rn

;算術右移

ASR Rd, Rn, #imm5 ; Rd = Rn>> imm5

ASR Rd, Rn ; Rd =>> Rn

ASR.W Rd, Rm, Rn ; Rd = Rm>>Rn

;循環右移

ROR Rd, Rn ;

ROR.W Rd, Rm, Rn ;

符號擴展指令

SXTB Rd, Rm ; Rd = Rm的帶符號擴展，把帶符號字節整數擴展到32位

SXTH Rd, Rm ; Rd = Rm的帶符號擴展，把帶符號半字整數擴展到32位

字節序反轉指令

REV.W Rd, Rn; 在字中反轉字節序

REV16.W Rd, Rn; 在高低半字中反轉字節序

REVSH.W; 在低半字中反轉字節序，并做帶符號擴展

其他計算類指令

帶符號擴展指令：

SXTB Rd, Rm ; Rd = Rm的帶符號擴展

SXTH Rd, Rm ; Rd = Rm的帶符號擴展

數據序翻轉指令：

REV.W Rd, Rn ;在字中反轉字節序

REV16.W Rd, Rn ;在高低半字中反轉字節序

REVSH.W ; 在低半字中反轉字節序，并做帶符號擴展

飽和運算

飽和運算指令在其他單片機中很少見。這類指令的初衷非常好，但是C語言并不直接支持這類運算，要在C程序中使用要么采用內聯匯編要么就要將其封裝成個函數，都不是很方便。這可能會限制這類指令的使用。關于飽和運算指令的作用，可以用下圖來形象的展示：

圖 1 飽和運算指令的作用

下面是相關指令的用法：

SSAT.W Rd, #imm5, Rn, {,shift}; 以帶符號數的邊界進行飽和運算（交流）

USAT.W Rd, #imm5, Rn, {,shift}; 以無符號數的邊界進行飽和運算（帶紋波的直流）