ARM寄存器及功能介绍/R0-R15寄存器

1、ARM 寄存器组介绍

ARM 处理器一般共有 37 个寄存器，其中包括：

（1） 31 个通用寄存器，包括 PC（程序计数器）在内，都是 32 位的寄存器。
（2） 6 个状态寄存器，都是 32 位的寄存器。
ARM 处理器共有 7 种不同的处理器模式：
用户模式（User），快速中断模式（FIQ），普通中断模式（IRQ），管理模式（Svc），数据访问中止模式（Abort），未定义指令中止模式（Und），系统模式（Sys），
在每一种处理器模式中有一组相应的寄存器。在任意一种处理器模式下，可见的寄存器包括 15 个通用寄存器（R0~R14）、一个或者二个状态寄存器以及程序计数器（PC）。在所有的寄存器中，有些是各模式共用同一个物理寄存器，有些寄存器是各个模式自己拥有独立的物理寄存器在这里插入图片描述

其中 r0~r3 主要用于子程序间传递参数， r4~r11 主要用于保存局部变量，但在 Thumb 程序中，通常只能使用 r4~r7 来保存局部变量； r12 用作子程序间scratch 寄存器，即 ip 寄存器； r13 通常用做栈指针，即 sp； r14 寄存器又被称为连接寄存器（lr），用于保存子程序以及中断的返回地址； r15 用作程序计数器（pc），由于 ARM 采用了流水线机制，当正确读取了 PC 的值后，该值为当前指令地址加 8 个字节，即 PC 指向当前指令的下两条指令地址。

CPSR和SPSR都是程序状态寄存器，其中SPSR是用来保存中断前的CPSR中的值，以便在中断返回之后恢复处理器程序状态。
2.CPSR寄存器详解

所有处理器模式下都可访问当前程序状态寄存器CPSR。CPSR中包含条件码标志、中断禁止位、当前处理器模式以及其他状态和控制信息。在每种异常模式下都有一个对用的程序状态寄存器SPSR。当异常出现时，SPSR用于保存CPSR的状态，以便异常返回后恢复异常发生时的工作状态。

(1)条件码标志

N、Z、C、V，最高4位称为条件码标志。ARM的大多数指令可以条件执行的，即通过检测这些条件码标志来决定程序指令如何执行。

各个条件码的含义如下：

N：在结果是有符号的二进制补码情况下，如果结果为负数，则N=1；如果结果为非负数，则N=0。

Z：如果结果为0，则Z=1;如果结果为非零，则Z=0。

C：其设置分一下几种情况：

           对于加法指令（包含比较指令CMN），如果产生进位，则C=1;否则C=0。对于减法指令（包括比较指令CMP），如果产生借位，则C=0;否则C=1。对于有移位操作的非法指令，C为移位操作中最后移出位的值。对于其他指令，C通常不变。

V：对于加减法指令，在操作数和结果是有符号的整数时，如果发生溢出，则V=1;如果无溢出发生，则V=0;对于其他指令，V通常不发生变化。

(2)控制位的作用在图1中可以看出，在这里就不阐述了。

二：CPSR与CPSR_c的区别

  CPSR_c指的是CPSR的低8位控制位CPSR有4个8位区域：标志域（F）、状态域（S）、扩展域（X）、控制域（C）MSR - Load specified fields of the CPSR or SPSR with an immediate constant, or from the contents of a general-purpose register.Syntax:MSR{cond} <psr>_<fields>, #immed_8r MSR{cond} <psr>_<fields>, Rm where: cond is an optional condition code. <psr> is either CPSR or SPSR. <fields> specifies the field or fields to be moved. <fields> can be one or more of:

c control field mask byte (PSR[7:0]) x extension field mask byte (PSR[15:8]) s status field mask byte (PSR[23:16) f flags field mask byte (PSR[31:24]). immed_8r is an expression evaluating to a numeric constant. The constant must correspond to an 8-bit pattern rotated by an even number of bits within a 32-bit word. Rm is the source register.

  C 控制域屏蔽字节(psr[7:0])X 扩展域屏蔽字节(psr[15:8])S 状态域屏蔽字节(psr[23:16])F 标志域屏蔽字节(psr[31:24])

常用于MRS或MSR指令,用于psr中的值转移到寄存器或把寄存器的内容加载到psr中.
如:

MSR CPSR_c，＃0xd3

三、R0-R15寄存器根据“ARM-thumb 过程调用标准”：
R0-R3 用作传入函数参数，传出函数返回值。在子程序调用之间，可以将 r0-r3 用于任何用途。
被调用函数在返回之前不必恢复 r0-r3。如果调用函数需要再次使用 r0-r3 的内容，则它必须保留这些内容。
R4-R11 被用来存放函数的局部变量。如果被调用函数使用了这些寄存器，它在返回之前必须恢复这些寄存器的值。
R12 是内部调用暂时寄存器 ip。它在过程链接胶合代码（例如，交互操作胶合代码）中用于此角色。
在过程调用之间，可以将它用于任何用途。被调用函数在返回之前不必恢复 r12。
R13 是栈指针 sp。它不能用于任何其它用途。sp 中存放的值在退出被调用函数时必须与进入时的值相同。
R14 是链接寄存器 lr。如果您保存了返回地址，则可以在调用之间将 r14 用于其它用途，程序返回时要恢复
R15 是程序计数器 PC。它不能用于任何其它用途。
注意：在中断程序中，所有的寄存器都必须保护，编译器会自动保护R4～R11