ARM Cortex-M3 學習筆記(4-4)
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無條件跳轉指令
跳轉指令分為無條件跳轉和有條件跳轉兩大類。無條件跳轉類指令非常簡單，常見的就四種形式。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/201611/318832.htmB Label ;跳轉到Label處對應的地址, 無條件跳轉指令
BX reg ;跳轉到由寄存器reg給出的地址, 無條件跳轉指令
BL Label ;跳轉到Label對應的地址，并且把跳轉前的下條指令地址保存到LR
BLX reg ;跳轉到由寄存器reg給出的地址，并根據REG的LSB切換處理器狀態，還要把轉移前的下條指令地址保存到LR
標志位與條件轉移指令
在講解條件跳轉指令之前。先要講講APSR中的四個四個標志位：N, Z, C, V。
實際上，Cortex-M3中的APSR的標志位共有5個，但只有NZCV這四個可以用于條件跳轉指令。下圖中先給出Cortex-M3中的程序狀態寄存器（xPSR）的位圖。
圖 1 Cortex-M3中的程序狀態寄存器（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：
標志位 | 作用 |
N | 負數（上一次操作的結果是個負數）。N=操作結果的MSB |
Z | 零（上次操作的結果是0）。當數據操作指令的結果為0，或者比較/測試的結果為0時，Z置位。 |
C | 進位（上次操作導致了進位）。C用于無符號數據處理，最常見的就是當加法進位及減法無借位時C被置位。此外，C還充當移位指令的中介（詳見v7M參考手冊的指令介紹節）。 |
V | 溢出（上次操作結果導致了數據的溢出）。該標志用于帶符號的數據處理。比如，在兩個正數上執行ADD運算后，和的MSB為1（視作負數），則V置位。 |
關于C和V這兩位我要多說幾句。Cortex-M3中的進位標志與其他一些單片機有些不同。對加法運算它表示的是結果有進位，這與其他單片機中的含義是相同的。對減法運算，它表示的是結果無借位，與有一些單片機（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位標志，我想是這樣考慮的。整數的減法運算A-B實際是轉化為了A+(-B)，-B用補碼表示。進位標志C指示的是A與(-B)相加時是否有進位。A-B無進位等價于A+(-B)有進位。當然，后來我發現有個特例，就是當B=0時，(-B)=0，A-0 是沒有進位的，但A+(-0)也沒有進位。這時可以這樣理解，對0取反操作時，也就是得到-0時已經產生的進位（取反加1，加1時進位了）。所以結果也認為是進位了。
溢出位(V)置位有四種情況：
1.兩個整數相加結果為負數時
2.兩個負數相加結果為正數時
3.一個正數減一個負數結果為負數時
4.一個負數減一個正數結果為正數時
這四種情況與我們的直觀是一致的，因此不需要特殊記憶。
擔任條件跳轉及條件執行的判據時，這4個標志位既可單獨使用，又可組合使用，以產生共15種跳轉判據，如下表所示。
符號 | 條件 | 關系到的標志位 |
EQ | 相等(EQual) | Z==1 |
NE | 不等（NotEqual） | Z==0 |
CS/HS | 進位(CarrySet) 無符號數大于等于 | C==1 |
CC/LO | 未進位(CarryClear) 無符號數小于 | C==0 |
MI | 負數(MInus) | N==1 |
PL | 非負數 | N==0 |
VS | 溢出 | V==1 |
VC | 未溢出 | V==0 |
HI | 無符號數大于 | C==1 && Z==0 |
LS | 無符號數小于等于 | C==0 || Z==1 |
GE | 帶符號數大于等于 | N==V |
LT | 帶符號數小于 | N!=V |
GT | 帶符號數大于 | Z==0 && N==V |
LE | 帶符號數小于等于 | 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地說說的。
EQ、NE、MI、PL、VS、VC和AL 很好理解，不用多說。
值得細說的是CS/HS、CC/LO、HI、LS、GE、LT、GT、LE。
首先，我們知道在計算機中，整數分為有符號型和無符號型。這兩種類型的判別是不同的。先說無符號數。假設有兩個無符號整數A和B。他們之間的關系可以為：
A==B、A!=B、A>B、A>=B、A 判斷的方法就是兩數字相減A-B=D，然后看標志位。 A==B、A!=B 看 Z 位就可以了，這里不詳述。 對于A>B，首先Z==0（表明兩數不相等），然后得到的結果必須滿足D<=A，也就是進位標志C==1（表示減法時沒有產生借位），合起來就是Z==0&& C==1，這時用后綴HI。這里啰嗦一句，進位標志置1的含義是加法時產生了進位或減法時沒有產生借位。 對于A>=B，只用進位標志C==1（沒有產生借位）就可以了，用后綴HS或CS。 對于A 對于A<=B，要么就是Z==1（兩數相等），要么C==0（A 假設A和B是有符號整數。他們之間的關系同樣可以為： 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。 對于A>B，有三種可能的情況 A、B都是正數，結果D是正數。Z==0 && V==0 && N==0 A、B都是負數，結果D是正數。Z==0 && V==0 && N==0 A是正數、B是負數，結果D可能是正數（Z==0 && V==0 && N==0）也可能是負數（V==1 && N==1） 對于A A、B都是正數，結果D是負數。V==0 && N==1，不用考慮Z，因為N==1決定了Z==0 A、B都是負數，結果D是負數。V==0 && N==1，不用考慮Z，因為N==1決定了Z==0 A是負數、B是正數，結果D可能是正數（V==1 && N==0）也可能是負數（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。 對于A>=B，V==N 就足夠了 對于A<=B，Z==1 || V!= N IF-THEN(IT)指令塊在其他的單片機中沒有見過，這里值得講一講。 IF-THEN(IT)指令圍起一個塊，里面最多有4條指令，它里面的指令可以條件執行。 IT的使用形式如下： IT IT IT IT 其中 要實現如下的功能： 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 ; 相等時加法EQ ; 如果R0 == R1,Then-Then-Else-Else ASREQ R3, R3, #1 ; 相等時算術右移 ADDNE R3, R6, R7 ; 不等時加法 ASRNE R3, R3, #1 ; 不等時算術右移 IT指令塊的初衷應該是避免了在執行轉移指令時，對流水線的清洗和重新指令預取的開銷，但是最多只能有四條指令，使它的使用范圍也很受限。可能也就是C語言中用到“：？”運算符的地方比較容易匯編為IT指令塊了。還有個邊很短小的if判斷，能夠被這么優化。IF-THEN 指令塊
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