ARM指令集-ARM程序状态寄存器访问指令.pdf

ARM指令集是ARM架构处理器的核心组成部分，用于控制和管理处理器的各种操作。在ARM体系结构中，程序状态寄存器（Program Status Register, 简称PSR）是至关重要的，因为它存储了处理器运行时的关键状态信息。PSR分为当前程序状态寄存器（Current Program Status Register, CPSR）和5个备份的程序状态寄存器（Saved Program Status Registers, SPSRs）。这些寄存器包含了处理器的工作模式、条件标志位、中断禁用标志以及其他的控制位。 访问PSR寄存器的主要指令是MRS（Move from Status Register）和MSR（Move to Status Register）。MRS指令用于从CPSR或SPSR读取数据并将其存储在一个通用寄存器中，而MSR指令则用于将通用寄存器中的数据写入到CPSR或SPSR中。这两个指令通常一起使用，以实现对PSR的读-修改-写操作。 MRS指令的格式如下： ```markdown MRS{cond} Rd, psr ``` 其中，`Rd` 是目标寄存器，用来接收PSR的内容。`Rd`不能是R15。`psr`可以是CPSR或SPSR。例如，`MRS R1, CPSR`将CPSR的内容移动到R1寄存器中，而`MRS R2, SPSR`则将SPSR的内容移动到R2寄存器。 MRS指令常用于检查ALU运算的结果标志，查看IRQ（中断请求）和FIQ（快速中断请求）是否被允许，或者在异常处理程序中获取异常发生前的处理器状态。 MSR指令的格式如下： ```markdown MSR{cond} psr_fields, #immed_8r MSR{cond} psr_fields, Rm ``` 这里的`psr_fields`定义了要修改的PSR的特定字段，可以是`c`（控制域）、`x`（扩展域）、`s`（状态域）或`f`（标志域）。`#immed_8r`是立即数，`Rm`是源寄存器。例如，`MSR CPSR_c, #0xD3`将CPSR的控制域设置为0xD3，从而切换到管理模式。 需要注意的是，不是所有PSR的位都可以在任何模式下直接修改。例如，不能通过MSR指令直接切换ARM和Thumb状态，这通常需要使用BX指令来实现，因为BX指令会在执行时中断流水线状态，从而安全地改变处理器状态。 在中断处理和任务切换时，MRS和MSR指令经常配合使用，以保存和恢复处理器的状态，如控制中断的使能和禁止。例如，在启用IRQ中断的例程中，首先使用MRS指令读取CPSR，然后通过位操作改变中断标志，最后再用MSR指令将更新后的值写回CPSR。禁止IRQ中断的流程与此类似，只是操作相反。 在实际的嵌入式系统设计中，理解和熟练运用MRS和MSR指令对于编写高效的ARM代码至关重要，它们允许开发者精确地控制处理器的行为，特别是在处理中断和异常、切换工作模式以及管理系统资源时。因此，深入理解ARM指令集中的这些寄存器访问指令，对于从事嵌入式系统开发的工程师来说是必不可少的技能。