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ARM中的STM和LDM指令

供稿:中国工控网 2016/3/25 14:14:53

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  • 关键词: ARM STM指令 LDM指令 数据块的传输 堆栈操作
  • 摘要:STM和LDM的主要用途是现场保护、数据复制、参数传递等,其模式有8种(1)IA 每次传送后地址加4(2)IB 每次传送前地址加4(3)DA 每次传送后地址减4(4)DB 每次传送前地址减4(5)FD 满递减堆栈(6)FA 满递增堆栈(7)ED 空递减堆栈(8)EA 空递增堆栈

STM和LDM的主要用途是现场保护、数据复制、参数传递等,其模式有8种,如下:
注:前面4种用于数据块的传输,后面4种用于堆栈操作
(1)IA 每次传送后地址加4
(2)IB 每次传送前地址加4
(3)DA 每次传送后地址减4
(4)DB 每次传送前地址减4
(5)FD 满递减堆栈
(6)FA 满递增堆栈
(7)ED 空递减堆栈
(8)EA 空递增堆栈
下面的讲述对于空递减堆栈和空递增堆栈同样适用.
在堆栈操作时,经常错误以为使用STMFD满递减将寄存器压入堆栈后,在弹出数据的时候应该使用LDMFA。
但是FD和FA仅用于只是目前操作的堆栈是何种模式(堆栈共有四种模式),FD指明目前的堆栈是满递减堆栈,
则数据入栈时的指令为STMFD,那么数据出栈时的指令对应的为LDMFD,而不是LDMFA。
我们可以这样认为STMFD等价于STMDB,LDMFD等价于STMIA
那么,数据传输的顺序和数据入栈的顺序又是如何呢
先来看STMFD SP!,{R1-R3} 执行的结果图(操作之后SP指向SP')
SP------->
|R3|
|R2|
SP'------> |R1|
那么STMFD SP!,{R3,R2,R1}执行后的堆栈顺序是不是刚好和上面的堆栈顺序相反,实际情况时这两个指令执行后的堆栈数据顺序一样,因为ARM编译器会自动将STMFD SP!,{R3,R2,R1}转换为STMFD SP!,{R0-R3}指令,也就是说,ARM编译器默认高寄存器优先存入堆栈。即便你在指令STMFD SP!,{R3,R2,R1}中刻意“安排”了寄存器入栈顺序,而在编译时编译器又重新做了处理,打乱了你期望的数据入栈顺序。
同理STMDB R0!,{R1-R3}和STMDB R0!,{R3,R2,R1}指令执行后数据在堆栈中的顺序完全一致。
STMFD SP!,{R1-R3}指令对应的出栈指令是LDMFD SP!,{R1-R3}(R1,R2,R3的顺序任意)
STMFD指令
STMFD Rn{!},{reglist}{^}
STMFD SP!,{R0-R7,LR}
对于这条指令伪代码的解释,个人理解如下:
sp = address;
sp = sp - 4;
Memory[address] = LR;
for( i=7;i>0;i--)
{
sp = sp-4;
Memory[address] = Ri;
}
由于ARM堆栈结构是从高向低压栈的,此时SP即是栈顶。
这里的sp = sp-4,是因为处理器是32位的ARM,所以每次压一次栈SP就会移动4个字节(32位)。
假设此时SP地址为: 0x40000460,由前面解释伪代码可得下图(蓝色填充区为地址):
蓝色标注的SP为执行指令前的SP地址,红色标注的SP是执行指令后的SP地址,由此看出STMFD指令是向下压栈的。
LDMFD 指令
LDMFD Rn{!},{reglist}{^}
这条指令的意思是以Rn为基址(起始地址),取值写入寄存器列表。
LDMFD SP!,{R0-R7,PC}^
对于这条指令,网上的伪代码解释是:
address = SP;
for i = 0 to 7
Ri = Memory[address ,4]
address = address + 4;
SP = address;
个人理解与之相同。。
假设此时SP地址为: 0x4000043C,由前面解释伪代码可得下图(蓝色填充区为地址):
蓝色标注的SP为执行指令前的SP地址,红色标注的SP是执行指令后的SP地址。

审核编辑(王雪)
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