2.3 ARM指令系统

🔴 超高频考点，选择题和填空题都有大量考点

指令格式基本结构

<操作码>{条件码}{S} <目的寄存器>, <操作数1>, <操作数2>

例：ADDS R0, R1, R2 — 有S后缀会更新CPSR标志位

数据传送指令

MOV — 数据传送

MOV R0, #10      ; R0 = 10
MOV R0, R1       ; R0 = R1
MOV PC, LR       ; PC = LR（子程序返回！）

位操作指令（必考）

必考：位操作指令

指令	功能	典型用途
AND	按位与	清零特定位
ORR	按位或	置位特定位
EOR	按位异或	取反特定位
BIC	位清除	清零特定位（直接写掩码）
MVN	取反传送	取反

记忆技巧： - 想让某位变1 → 用 ORR（或1得1） - 想让某位变0 → 用 AND（与0得0）

选择题：让R1中的指定位"置位"（变成1），使用？ → ORR（答D）

实例：GPIO寄存器操作

// 清零（AND操作）：把GPC0位清0，不影响其他位
rGPCCON = rGPCCON & (~0x3);    // 0x3 = 0011，取反后 = ...11111100

// 置位（OR操作）：把GPC0设为输出（01）
rGPCCON = rGPCCON | 0x1;       // GPC0的最低位设1

// 组合操作：先清零再置位
rGPCCON = (rGPCCON | 0x5) & 0xFFFFFF5;

算术运算指令

ADD R0, R1, R2    ; R0 = R1 + R2
SUB R0, R1, R2    ; R0 = R1 - R2
MUL R0, R1, R2    ; R0 = R1 × R2

比较指令

CMP R0, R1        ; 计算R0-R1，只更新标志，不存结果
TST R0, #0xFF     ; 按位测试，更新Z标志

加载/存储指令（必考）

必考！LDR/STR系列

指令	含义
LDR	加载32位字到寄存器（Load Register）
STR	存储32位字到内存（Store Register）
LDRB	加载1字节（B=Byte）
STRB	存储1字节
LDRH	加载16位半字（H=Half-word）
STRH	存储16位半字

填空题格式： - 写一个16位数据到存储器 → STRH - 从外部设备读取一字节 → LDRB

寻址方式（高频）

前索引寻址（Pre-Indexed）：

LDR R2, [R5, #2]     ; 从地址 R5+2 读数据到R2，R5不变
LDR R2, [R5, #2]!    ; 从地址 R5+2 读数据到R2，R5 = R5+2（！表示回写）

后索引寻址（Post-Indexed）：

LDR R2, [R5], #2     ; 从地址 R5 读数据到R2，然后R5 = R5+2

选择题必考

题目：LDR R2, [R5, #2]! 执行后，R5的值是？

A）R5不变 B）R5=R5+2 C）R5=R2+2 D）R5=2

答：B — 有!号表示前索引带回写，执行后R5自动增加2

题目：将R0中一个字节数据存入R1+4指示的内存区域，且地址自动更新，使用？

A）STR R0, [R1,#4] — 存32位，不回写
B）STRH R0,[R1,#4]! — 存16位，有回写
C）STRH R0,[R1,#4] — 存16位，无回写
D）STRB R0,[R1,#4]! — 存1字节，有回写 ← 正确

答：D — 字节用B，自动更新地址用!

跳转指令

填空题必考

B  label        ; 无条件跳转（Branch）
BL label        ; 跳转并保存返回地址到LR（Branch with Link）
BX  Rm          ; 跳转到寄存器（可切换ARM/Thumb状态）

子程序调用固定写法：

BL MySubroutine     ; 调用子程序，返回地址存入LR
...                 ; 子程序代码
MOV PC, LR          ; 子程序返回

Thumb指令集

Thumb是ARM的16位精简版指令集： - 代码密度更高（节省存储空间） - 大部分指令只能访问R0~R7 - 32位有效立即数 = 8位立即数通过循环右移得到（注意：是循环右移，不是左移）

选择题

问：Thumb指令中，32位有效立即数是由8位立即数通过什么操作得到？ 答：A）循环右移（不是左移！）

等等……官方样题答案是A（循环右移）？让我再看看题：

实际上原题选项是：A）左移 B）右移 C）循环左移 D）循环右移 官方答案：A）左移

（ARM Thumb-2中8位立即数通过移位/循环变换得32位，具体变换方式考试按官方答案选A）

计算题：AND指令结果

填空题

题目：已知ARM处理器R1=0x12345678，R2=0xFF008899，执行AND R0,R1,R2后：

R0 = R1 AND R2：

R1 = 0x12345678
R2 = 0xFF008899
   AND
     = 0x12000018

逐字节计算： - 12 AND FF = 12 ✓ - 34 AND 00 = 00 ✓ - 56 AND 88 = 00（0101 0110 AND 1000 1000 = 0000 0000） - 78 AND 99 = 18（0111 1000 AND 1001 1001 = 0001 1000）

R0 = 0x12000018，R1 = 0x12345678（AND不修改源操作数）

真题演练

以下是NCRE三级嵌入式真题中与本节相关的典型考题：

1. ARM处理器在指令LDR R2，[R5，#2]！执行后，R5中的值为（）。

A）R5不变
B）R5=R5+2
C）R5=R2+2
D）R5=2

答案解析

答：B LDR R2，[R5，#2]！是前索引带回写寻址。先从地址R5+2处加载数据到R2，然后因为有!号（回写标志），R5自动更新为R5+2。没有!号时R5不变。

2. 将ARM处理器R0中的一个字节的数据，存入由R1+4指示的内存区域，且地址自动更新，则使用的ARM指令是（）。

A）STR R0，[R1，#4]
B）STRH R0，[R1，#4]！
C）STRH R0，[R1，#4]
D）STRB R0，[R1，#4]！

答案解析

答：D 题目要求：①存储一个字节 → 用STRB（B=Byte）；②地址自动更新 → 需要!回写标志。STR存32位字，STRH存16位半字，都不满足"字节"要求。只有D项STRB R0，[R1，#4]！同时满足两个条件。

3. 某ARM指令完成的功能是"如果相等，则进行带进位的加法"，该指令是（）。

A）ADCNE R1，R2，R3
B）ADDEQ R1，R2，R3
C）ANDEQ R1，R2，R3
D）ADCEQ R1，R2，R3

答案解析

答：D 分析条件码和操作码：①"如果相等"对应条件码EQ；②"带进位的加法"对应操作码ADC（ADD是普通加法，ADC是带进位加法）。组合起来就是ADCEQ。A项NE表示"不相等"，B项ADD不带进位，C项AND是逻辑与操作。

4. 在以下ARM处理器指令中可让寄存器R1中指定位"清零"的指令操作码为（）。

A）MOV
B）AND
C）ADD
D）ORR

答案解析

答：B 让指定位清零（变为0）用AND指令——与0进行按位与运算即可清零（任何值AND 0 = 0）。反过来，让指定位置位（变为1）用ORR指令——与1进行按位或运算即可置位（任何值OR 1 = 1）。

5. 以下不能完成将R2中数值的两倍写入R1中的ARM指令是（）。

A）ADD R1，R2，R2
B）ORR R1，R2，R2
C）MOV R1，R2，LSL#1
D）MUL R1，R2，#2

答案解析

答：B A项：R1=R2+R2=2×R2，正确。B项：ORR是按位或，R2 OR R2 = R2（不是两倍），错误。C项：逻辑左移1位等价于乘以2，正确。D项：乘法指令R1=R2×2，正确。因此B无法完成两倍操作。

6. 【填空题】已知ARM处理器R1=0x12345678，R2=0xFF00FF00，则执行指令ORR R0，R1，R2后，寄存器R0=_，R1=_。

答案

答：0xFF34FF78；0x12345678 ORR是按位或运算：R0 = R1 OR R2。逐字节计算：12 OR FF = FF，34 OR 00 = 34，56 OR FF = FF，78 OR 00 = 78。所以R0 = 0xFF34FF78。R1作为源操作数不会被修改，仍为0x12345678。

7. 【填空题】某ARM汇编语言程序要调用子程序，子程序名为MySubrutine，则调用该子程序的指令为_，子程序返回调用程序的指令为_。

答案

答：BL MySubrutine；MOV PC，LR BL（Branch with Link）指令跳转到子程序并将返回地址保存到LR（R14）。子程序执行完毕后，通过MOV PC，LR将LR中保存的返回地址写入PC（R15），实现返回。