嵌入式-ARM寄存器基本概念

无论是学习哪一种处理器，首先需要明确的就是这种处理器的寄存器以及工作模式。

ARM有37个寄存器，其中31个通用寄存器，6个状态寄存器。

这里尤其要注意区别的是ARM自身寄存器和它的一些外设的寄存器的区别。

ARM自身是统一架构的，也就意味着37个寄存器无论在哪个公司的芯片里面都会出现。但是各家公司会对ARM进行外设的扩展，所以就出现了好多外设寄存器，一定要与这37个寄存器区别开来！！！

1、备份寄存器（R8-R14）

对于R8-R12来说，除在快速中断模式下，每个模式对应相同物理寄存器，所以在FIQ模式下可不必保护和恢复中断现场。

对于R13-R14来说，每个寄存器对应6个不同的物理寄存器，其中一个是用户模式和系统模式共用的。

寄存器R13常用做栈指针SP，除用户和系统模式外，其他模式在使用时的名字构成为R13_<mode>。

寄存器R14又被称

2、不分组寄存器（R0-R7）

不分组也就是说说，在所有的处理器模式下指的都时同一物理寄存器。在异常中断造成处理器模式切换时，由于不同的处理器模式使用一个名字相同的物理寄存器，就是使用的同一个寄存器，这样可能造成寄存器中数据被破坏，所以在进行模式切换时必须加以保护。

为连接寄存器（LR），除用户和系统模式外，其他模式在使用时的名字构成为 R14_<mode>。

有下面两种特殊用途：

A、每个处理器模式自己的物理R14中存放在当前子程序的返回地址。当通过BL或BLX指令调用子程序时，R14被设置成该子程序的返回地址。

B、当异常中断发生时，该异常模式下的R14被设置成保存该模式基于PC的返回地址，对于有些异常模式，R14的值有可能与将返回的地址有个常数的偏移量，不同模式偏移量还有所不同（在ARM 的异常处理里有详细介绍）。

3、程序计数器R15

对于用户来说，尽量避免使用STR/STM指令来保存R15的值。当成功向R15写入一个地址数值时，程序将跳转到该地址执行。

在ARM状态下指令总是字对齐的，所以PC的PC[1：0]位恒为零，在想PC写入地址时一定要注意将PC[1：0]设为零。

ARM采用的是3级流水线结构，所以PC指向的是当前执行指令的下两条指令，PC-8为当前指令地址。

4、程序状态寄存器

CPSR(当前程序状态寄存器)可以在任何处理器模式下被访问。同时除了用户和系统模式以外，每中处理器模式下都有一个专用的物理状态寄存器，称为 SPSR（备份程序状态寄存器）。当特定的异常中断发生时，这个寄存器用于存放当前程序状态寄存器的内容。当在用户模式和系统模式中访问SPSR，将会产生不可预知的结果。

CPSR和SPSR的格式相同，如下：

0：M0

1：M1

2：M2

3：M3

4：M4

5：T(=1 Thumb执行)

6：F(=1是禁止)

7：I(=1是禁止)

注意:M0~M4并不是所有的组合都定义了有效的处理模式,如果错误设置,将会引起无法预料的错误。

27:Q 在ARM V5的E系列处理器中，CPSR的bit[27]称为q标识位，主要用于指示增强的dsp指令是否发生了溢出。同样的spsr的bit[27]位也称为q 标识位，用于在异常中断发生时保存和恢复CPSR中的Q标识位。

在ARM V5以前的版本及ARM V5的非E系列的处理器中，Q标识位没有被定义

28:V 对于加减运算指令，当操作数和运算结果为二进制的补码表示的带符号数时，V=1表示符号为溢出；通常其他指令不影响V位。

对于其他指令，V统常不发生变化。

29:C 下面分四种情况讨论C的设置方法：

在加法指令中（包括比较指令CMN），当结果产生了进位,则C=1,表示无符号运算发生上溢出；其他情况C=0。

在减法指令中（包括减法指令CMP），当运算中发生借位，则C=0，表示无符号运算数发生下溢出；其他情况下C=1。

对于包含移位操作的非加减运算指令，C中包含最后一次移出位的数值。

对于其他非加减运算指令，C位的值通常不受影响。

30:Z z="1表示运算的结果为零"；z=0表示运算的结果不为零。对于CMP指令，Z=1表示进行比较的两个数大小相等。

31:N 当两个表示的有符号整数运算时，n=1表示运算结果为负数，n=0表示结果为正书或零。

MRS：状态寄存器到通用寄存器的传送指令。

MSR：通用寄存器到状态寄存器的传送指令