ARM实验报告--Thumb
ARM开发入门教程09_Thumb指令
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特点
与ARM指令集相比，Thumb指令集有如下特点：
● Thumb指令集没有协处理器指令，信号量指令，乘加指令，
64位乘法指令以及访问CPSR或SPSR的指令，而且指令的第2操作 数受到限制。
● 除了分支指令B有条件指令功能外，其他指令均为无条件指令。
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• 数据传送指令— — MVN
MVN指令将寄存器Rm按位取反后传送到目标寄存器Rd 中。指令的执行会更新N和Z标志，对标志C和V无影响。其指 令格式如下：
MVN Rd,Rm
其中：Rd 目标寄存器。MOV Rd,#expr时，Rd必须在R0～R7之间。 Rm 源寄存器。为R0～R15。
应用示例： NEG R1,R0 ; R1=-R0
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Thumb数据处理指令—
— 算术逻辑运算指令
算术逻辑指令包括以下几类： 算术指令 逻辑运算指令 移位指令 比较指令
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• 算术运算指令— — ADD
其中：Rd 目标寄存器。MOV Rd,#expr时，Rd必须在R0～R7之间。 exper 8位立即数，即0～255。 Rm 源寄存器。为R0～R15。
指令编码（立即数传送）
指令编码（寄存器传送）
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• 数据传送指令— — MOV
注意： “ MOV Rd,#expr” 指令会更新N和Z标志，对标志C和V无影响。 “ MOV Rd,Rm” 指令，若Rd或Rm是高寄存器（R8～R15），则标志不 受影响，若Rd或Rm都是低寄存器（R0～R7），则更新标志N和Z，且清除 标志C和V。 应用示例： MOV MOV MOV R1,#0x10 R0,R8 PC,LR ; R1=0x10 ; R0=R8 ; PC=LR，子程序返回
ARM实验二报告
汇编语言与接口技术实验报告ARM汇编语言程序设计院系信科院专业班级计科1201学生姓名学号指导教师提交日期 2015 年 5 月 15 日一、实验目的●初步学会使用IAR EWARM 开发环境及ARM 软件模拟器。
●通过实验掌握简单ARM 汇编指令的使用方法。
●通过实验掌握使用ldm/stm、b、bl 等指令完成较为复杂的存储区访问和程序分支，学习使用条件码，加强对CPSR 的认识。
●通过实验掌握 ARM 处理器16 位Thumb 汇编指令的使用方法。
二、实验内容●利用实验参考程序学习使用ldr/str、mov 等指令访问寄存器或存储单元。
使用add/sub/lsl/lsr/and/orr 等指令，完成基本数学/逻辑运算。
●编写程序循环对R4~R11 进行累加8 次赋值，R4~R11 起始值为1～8，每次加操作后把R4~R11 的内容放入SP 栈中，SP 初始设置为0x800。
最后把R4~R11 用LDMFD 指令清空赋值为0。
●新建工程，并自行编写汇编程序，分别使用ldr、str、ldmia、stmia 操作，实现对某段连续存储单元写入数据，并观察操作结果。
学习分支程序设计，要求判断参数，根据不同参数，调用不同的子程序。
●编写程序实现50！（即50的阶乘）。
●编写程序从ARM状态切换到Thumb，在ARM 状态下把R2 赋值为0x12345678，在Thumb状态下把R2 赋值为0x87654321。
同时观察并记录CPSR、SPSR 的值，分析各个标志位。
三、实验设备1. UP-TECH S2410实验平台，ARM标准/增强型仿真器套件2. PC 操作系统WIN98 或WIN2000 或WINXP，IAR EWARM集成开发环境，仿真调试驱动程序（H-JTAG）。
四、实验参考程序#*********************************************************************************************# NAME: ARMcode1.s *# Author: Embest *# Desc: ARMcode examples *# copy words from src to dst *# History: shw.He 2005.02.22 *#*********************************************************************************************NAME mainPUBLIC __iar_program_startSECTION `.text`:CODE:NOROOT(2)ARM ; ARM mode__iar_program_startmain:ldr r0, =src /* r0 = pointer to source block */ldr r1, =dst /* r1 = pointer to destination block */mov r2, #num /* r2 = number of words to copy */mov sp, #0x400 /* set up stack pointer (r13) */blockcopymovs r3,r2, LSR #3 /* number of eight word multiples */beq copywords /* less than eight words to move ? */stmfd sp!, {r4-r11} /* save some working registers */octcopyldmia r0!, {r4-r11} /* load 8 words from the source */stmia r1!, {r4-r11} /* and put them at the destination */subs r3, r3, #1 /* decrement the counter */bne octcopy /* ... copy more */ldmfd sp!, {r4-r11} /* don't need these now - restore originals */ copywordsands r2, r2, #7 /* number of odd words to copy */beq stop /* No words left to copy ? */ wordcopyldr r3, [r0], #4 /* a word from the source */str r3, [r1], #4 /* store a word to the destination */subs r2, r2, #1 /* decrement the counter */bne wordcopy /* ... copy more */stopb stopALIGNsrcDCD 1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4dstDCD 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0END五、程序运行测试实验代码（替换参考程序的main部分）及测试结果如下：实验1LDR R0, =SRCLDR R1,=DSTMOV R2,#55MOV SP,#0x400BLOCKCOPYMOVS R3,R2, LSR #3BEQ COPYWORDSSTMFD SP!, {R4-R11}OCTCOPYLDMIA R0!, {R4-R11}STMIA R1!, {R4-R11}SUBS R3, R3, #1BNE OCTCOPYLDMFD SP!, {R4-R11}COPYWORDSANDS R2, R2, #7BEQ STOPWORDCOPYLDR R3, [R0], #4STR R3, [R1],#4SUBS R2, R2, #1BNE WORDCOPYSTOPB STOPALIGNSRCDCD 1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4,5,6,7,8,1,2,3,4DSTDCD 0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0END实验2STARTldr r0,=SRCmov r2,#8mov sp,#0x800mov r4,#1mov r5,#2mov r6,#3mov r7,#4mov r8,#5mov r9,#6mov r10,#7mov r11,#8LOOPadd r4,r4,#1add r5,r5,#1add r6,r6,#1add r7,r7,#1add r8,r8,#1add r9,r9,#1add r10,r10,#1add r11,r11,#1stmfd sp!,{r4-r11}subs r2,r2,#1bne LOOPLDMIA r0!,{r4-r11}STOPLTORGSRCDCD 0,0,0,0,0,0,0,0 exit: B exitEND实验3main:STARTmov r0,#0x3000mov r1,#0x10000001mov r2,#100LOOPstr r1,[r0],#4add r1,r1,#1subs r2,r2,#1bne LOOPmov r0,#0x3000mov r2,#100mov r9,#0LOOP1ldr r1,[r0],#4adds r8,r1,r8adc r9,r9,#0subs r2,r2,#1bne LOOP1STOPb STOPEND实验4STARTmov r8,#20mov r9,#0sub r0,r8,#1LOOPmov r1,r9umull r8,r9,r0,r8mla r9,r1,r0,r9subs r0,r0,#1bne LOOPEND实验5STARTldr r2,=0x12345678CODE16ldr r2,=0x87654321END。
ARM状态和THUMB状态
ARM状态和THUMB状态ARM处理器的⼯作状态在ARM的体系结构中，可以⼯作在三种不同的状态，⼀是ARM状态，⼆是Thumb状态及Thumb-2状态，三是调试状态。
《嵌⼊式系统开发与应⽤教程（第2版）》上介绍说：有两种状态ARM状态和Thumb状态，当时初学甚为不解，现在⼀知半解时再看忽然想到了显⽰中的例⼦：ARM核就好⽐⼀个⾼中学校，那种包含普通⾼中和职业⾼中的。
普通⾼中就相当于ARM状态，职业⾼中就相当于Thumb状态，这样还不能理解的话：可以认为泡泡卡丁车中普通模式和加速模式，，卡丁车加速要等到集⽓管加满，然后“ctrl”⼀下，就切换到了加速模式，⽓放完了就⼜回来了，不管加速模式还是普通模式都是在跑，只是速度不⼀样⽽已。
⽽ARM状态和Thumb状态可以直接通过某些指令直接切换，都是在运⾏程序，只不过指令长度不⼀样⽽已。
这个概念对初学者相当重要，因为当ARM Thumb是什么还没弄清楚，怎么能理解两种状态呢？他们之间的关系清楚了，这样就可以深⼊了解ARM状态是什么，Thumb状态是什么了。
另外：ARM的M系列主要⽤Thumb指令，ARM9和A系列主要⽤ARM指令S3C2440.S启动代码中根本就没⽤Thumb指令。
状态此时处理器执⾏32位的字对齐的指令，Thumb状态此时处理器执⾏16位的，半字对齐的THUMB指令。
切换程序：从到Thumb: LDR R0,=lable+1 BX R0 从ARM到Thumb: LDR R0,=lable BX R01，ARM状态arm处理器⼯作于32位指令的状态，所有指令均为32位2，thumb状态arm执⾏16位指令的状态，即16位状态3，thumb-2状态这个状态是ARM7版本的ARM处理器所具有的新的状态，新的thumb-2内核技术兼有16位及32位指令，实现了更⾼的性能，更有效的功耗及更少地占⽤内存。
总的来说，感觉这个状态除了兼有arm和thumb的优点外，还在这两种状态上有所提升，优化。
ARM Thumb指令集详解-9页word资料
ARM Thumb指令集详解ARM Thumb指令集详解2019-04-27 12：30来源：MCU嵌入式领域ARM Thumb指令集Thumb指令可以看作是ARM指令压缩形式的子集，是针对代码密度的问题而提出的，它具有16位的代码密度。
Thumb不是一个完整的体系结构，不能指望处理只执行Thumb指令而不支持ARM指令集。
因此，Thumb指令只需要支持通用功能，必要时可以借助于完善的ARM指令集，比如，所有异常自动进入ARM状态。
在编写Thumb指令时，先要使用伪指令CODE16声明，而且在ARM指令中要使用BX指令跳转到Thumb指令，以切换处理器状态。
编写ARM指令时，则可使用伪指令CODE32声明。
1 Thumb指令集与ARM指令集的区别Thumb指令集没有协处理器指令，信号量指令以及访问CPSR或SPSR的指令，没有乘加指令及64位乘法指令等，且指令的第二操作数受到限制；除了跳转指令B有条件执行功能外，其它指令均为无条件执行；大多数Thumb数据处理指令采用2地址格式。
Thumb指令集与ARM指令的区别一般有如下几点：跳转指令程序相对转移，特别是条件跳转与ARM代码下的跳转相比，在范围上有更多的限制，转向子程序是无条件的转移。
数据处理指令数据处理指令是对通用寄存器进行操作，在大多数情况下，操作的结果须放入其中一个操作数寄存器中，而不是第3个寄存器中。
数据处理操作比ARM状态的更少，访问寄存器R8~R15受到一定限制。
除MOV和ADD指令访问器R8~R15外，其它数据处理指令总是更新CPSR中的ALU状态标志。
访问寄存器R8~R15的Thumb数据处理指令不能更新CPSR中的ALU状态标志。
单寄存器加载和存储指令在Thumb状态下，单寄存器加载和存储指令只能访问寄存器R0~R7。
批量寄存器加载和存储指令LDM和STM指令可以将任何范围为R0~R7的寄存器子集加载或存储。
PUSH和POP指令使用堆栈指令R13作为基址实现满递减堆栈。
Thumb汇编指令编程
如果不写，则默认是Rw_base紧接着 Ro_base段的末尾。Ro_base段则是0x0。 如果定义过后，则Rw_base段和Ro_base 段分开。
Thumb汇编指令编程
在写入bin文件，烧入Flash中的时候， 必须做到两点：
1.把Ro_base设定到首地址0x0； 2.把Rw段的内容复制到Rw_base开始 的地址。
Thumb汇编指令编程
步骤二：设置编译选项
设置工程连接地址 RO Base 为X30000000， RW Base 为0X30001000。 设置调试入口， 地址Image entry point 为0X30000000。
Thumb汇编指令编程
Ro_base是代码段的首地址， Rw_base则是变量段的首地址。
Thumb汇编指令编程
步骤三：编译、调试 编译连接工程，选择Project Debug， 启动AXD 进行软件仿真调试。
Thumb汇编指令编程
;定义一个变量，地址在0x30001010 COUNT EQU 0x30001010 AREA Example1,CODE,READONLY ;声明代码段Example1 ENTRY ;标识程序入口 CODE32 ;声明31 位ARM 指令 START LDR R1,=COUNT ;R1<=COUNT MOV R0,#0 ;R0<=0 STR R0,[R1] ;[R1]<=R0 ,即设置COUNT 为0 LOOP LDR R1,=COUNT LDR R0,[R1] ;R0<=[R1] ADD R0,R0,#1 ;R0<=R0+1 CMP R0,#10 ;R0 与10 比较，影响条件码标志 MOVHS R0,#0 ;若R0>=10，则此指令执行 R0<=0 STR R0,[R1] ;[R1]<=R0，即保存COUNT B LOOP
arm实训总结
arm实训总结标题：ARM实验实训总结报告一、前言本次ARM实验实训是我对嵌入式系统设计与开发的一次深度实践。
通过这次实训，我对ARM微处理器的结构原理、指令集以及基于ARM架构的嵌入式系统开发流程有了更为直观和深入的理解。
二、实训内容回顾在实训过程中，我们主要围绕ARM Cortex-M系列处理器进行学习和实践。
首先，从理论层面，我们系统地学习了ARM体系结构、工作模式、存储器管理、异常处理等基础知识；其次，在实践环节，我们使用Keil MDK等开发工具进行了汇编和C语言编程，完成了中断服务程序设计、定时器应用、串口通信等多个实战项目。
三、实训过程及收获1. 硬件操作与调试：通过对ARM开发板的实际操作，我亲身体验了硬件连接、程序下载、在线调试等环节，对硬件底层的工作原理有了更清晰的认识，也锻炼了我的动手能力和问题解决能力。
2. 软件编程与实现：通过编写和调试ARM汇编和C语言代码，我对ARM的指令集、寄存器配置、中断处理机制等有了深入理解，同时也提升了我的编程技能和逻辑思维能力。
3. 团队协作与交流：在完成复杂项目的过程中，我们分工合作，共同探讨解决方案，这不仅提高了我在团队环境下的工作效率，也锻炼了我与他人沟通协调的能力。
四、实训反思与展望尽管在实训过程中取得了一定的进步，但我也意识到自身在某些方面还有待提升，如对实时操作系统RTOS的理解与应用、硬件驱动程序的设计与优化等。
未来的学习中，我将深化对这些领域的研究，努力提升自己在嵌入式系统开发方面的综合能力。
总结，此次ARM实训是一次宝贵的实践经历，它使我对嵌入式系统的软硬件协同设计有了更深层次的认知，并为我后续从事相关领域的工作或研究打下了坚实的基础。
五、结语ARM实训不仅是对我现有知识的检验，更是对未来专业技能的磨砺。
我会珍视这份实践经验，以此为契机，持续探索并深化对嵌入式系统尤其是ARM架构技术的研究，为我国的科技创新事业贡献自己的力量。
实践-Thumb指令实践指导
实践-Thumb指令实践指导实践指导1:ARM与Thumb的混合编程1.实验⽬的●使⽤Thumb汇编语⾔，体会ARM与Thumb的区别。
●使⽤伪指令，加深对伪操作的理解。
2.实验设备●硬件：PC机。
●软件：ADS集成开发环境，Windows2000/XP/2003。
3.实验原理ARM与Thumb的混合编程所有的ARM指令都是可以条件执⾏的，⽽Thumb指令仅有⼀条指令（B指令）具备条件执⾏功能。
所以很多应⽤程序需要两者的混合编程，因此存在ARM与Thumb状态之间相互切换，⽽且相互之间的状态切换的开销⼏乎为零。
由于ARM处理器总是从ARM状态开始执⾏，故Thumb指令的执⾏必须由ARM状态转向Thumb状态，通常BX指令完成。
另外在Thumb指令前必须有CODE16伪指令指⽰汇编器以下指令为Thumb指令。
4.实验内容下⾯是⼀段直接进⾏状态切换的代码。
AREA AddReg,CODE,READONL YENTRYCODE32;程序从ARM状态开始ADR R0,ThumbProg+1;跳转到ThumbProg。
这⾥为什么要加1呢?因为BX指令;跳转到指定的地址执⾏程序时，若(BX{cond}Rm)Rm;的位[0]为1,则跳转时⾃动将CPSR中的标志T置位即把;⽬标代码解释为Thunb代码。
BX R0;程序切换到Thumb状态CODE16;CODE16指⽰编译器后⾯为Thumb指令ThumbProg MOV R2,#2MOV R3,#3ADD R2,R2,R3ADR R0,ARMProgBX R0;跳转到ARMProg，程序切换到ARM状态CODE32;CODE32指⽰编译器后⾯为ARM指令ARMProg MOV R4,#4MOV R5,#5ADD R4,R4,R5Stop MOV R0,#0x18;软中断参数设置LDR R1,=0x20026;软中断参数设置SWI0x123456;将CPU的控制权交给调试器END5.操作步骤Step1建⽴⼯程⽂件，输⼊程序代码。
《2024年兼容ARMThumb指令的多指令集处理器技术研究》范文
《兼容ARMThumb指令的多指令集处理器技术研究》篇一一、引言随着移动计算和嵌入式系统的发展，处理器技术已成为推动科技进步的关键因素。
其中，ARM处理器因其高效能、低功耗的特性，在移动设备和嵌入式系统中得到了广泛应用。
本文将重点研究兼容ARMThumb指令的多指令集处理器（MIS）技术，探讨其设计原理、实现方法和应用前景。
二、ARMThumb指令简介ARMThumb指令集是ARM公司为低功耗、低成本应用开发的一种精简指令集。
它采用Thumb-2技术，能够在保持代码密度的同时，提供与ARM指令集相似的性能。
Thumb指令集的兼容性对于多指令集处理器设计具有重要意义。
三、多指令集处理器（MIS）概述多指令集处理器（MIS）是一种能够同时支持多种指令集的处理器。
通过采用不同的指令集，MIS能够根据应用需求灵活调整处理器的性能和功耗。
MIS的设计涉及到多个方面的技术，包括指令集设计、处理器架构、硬件实现等。
四、兼容ARMThumb指令的多指令集处理器设计（一）设计原则在设计兼容ARMThumb指令的多指令集处理器时，需要遵循以下原则：1. 兼容性：处理器应能够支持多种指令集，包括ARMThumb 指令集。
2. 性能：在保证兼容性的同时，处理器应具备较高的性能。
3. 功耗：考虑到移动设备和嵌入式系统的特点，处理器的功耗应尽可能低。
（二）设计方法1. 指令集设计：根据应用需求，设计适合的指令集。
在ARMThumb指令集的基础上，可以进一步优化和扩展。
2. 处理器架构：根据指令集的特点，设计合理的处理器架构。
包括流水线设计、缓存设计、寄存器文件设计等。
3. 硬件实现：采用先进的半导体工艺和电路设计技术，实现处理器的硬件电路。
五、实现方法与技术挑战（一）实现方法1. 硬件实现：采用ASIC或FPGA等技术，实现处理器的硬件电路。
2. 软件实现：通过编写编译器和操作系统等软件，支持多种指令集的运行。
（二）技术挑战1. 兼容性：如何保证处理器能够同时支持多种指令集，且不会产生兼容性问题。
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XI`AN TECHNOLOGICAL UNIVERSITY 实验报告
西安工业大学实验报告
一丶实验目的
通过实验掌握ARM处理器16位Thumb汇编指令使用方法
二、实验内容
使用Thumb汇编语言，完成基本reg/men访问，以及简单的算术/逻辑运算。
使用Thumb汇编语言，完成较为复杂的程序分支，领会立即数大小的限制，并体会ARM与Thunb的区别。
三、实验原理
ARM 处理器共有两种工作状态：
ARM：32 位，这种状态下执行字对准的ARM 指令；
Thumb：16 位，这种状态下执行半字对准的Thumb 指令
在Thumb 状态下，程序计数器PC 使用位1 选择另一个半字。
注意: ARM 和Thumb 之间状态的切换不影响处理器的模式或寄存器的内容。
ARM 处理器在两种工作状态之间可以切换。
1)进入Thumb 状态。
当操作数寄存器的状态位0 为1 时，执行BX 指令进入Thumb 状态。
如果处理器在Thumb 状态进入异常，则当异常处理（IRQ，FIQ，Undef，Abort 和SWI）返回时，自动切换到Thumb 状态。
2) 进入ARM 状态。
当操作数寄存器的状态位0 为0 时，执行BX 指令进入ARM 状
态。
处理器进行异常处理（IRQ，FIQ，Undef，Abort 和SWI）。
在此情况下，把PC 方入异常模式链接寄存器中。
从异常向量地址开始执行也可以进入ARM 状态。
四、实验过程
1）打开Embest IDE Pro软件，选择菜单项File-->New Workspace,系统弹出对话框，创建名为TEXT的新工程，并同时创建一个与工程名相同的工作区。
此时在工作窗口将打开该工作区和工程。
2）建立源文件：
点击菜单项File-->New,系统弹出一个新的、没有标题的文本编辑窗，输入光标位玉窗口中第一行，将程序所需的源文件代码输入，编辑完后，进行保存，保存文件格式为_a.s文件。
3）添加源文件：
选择Project-->Add To Project-->File命令，弹出文件选择对话框，在工程目录下选择刚才建立的_a.s格式的源文件
4）基本配置：
选择菜单项Project-->Settings,弹出工程设置对话框，在工程设置对话框中，选择Processor设置对话框，选择ARM7对目标板所用处理器进行配置。
5）生成目标代码：
选择菜单项Build-->Build xxx_a.s，生成目标代码。
6）调试设置：
使用快捷键Alt+F7，弹出设置对话框，在工程设置对话框中，选择Remote设置对话框，对相应模块进行配置。
7）选择Debug菜单Remote Connect 进行连接软件仿真器，执行Download命令下载程序，并打开寄存器窗口。
打开memory窗口，观察相关内容的变化。
程序运行环境有ARM转换到Thumb进行简单的运算，再由Thumb转换到ARM进行简单运算并输出，并将r0d的地址赋值为#0x00。
具体程序源代码如下：
.global start ;定义全局变量
.text ;定义文本区
start:
adr r0,tstart+1 ;R0最低状态寄存位地址加一
bx r0 ;由ARM状态跳转到Thumb状态
.thumb ;Thumb状态
tstart:
mov r2,#2 ;R2=2
mov r3,#3 ;R3=3
add r2,r2,r3 ;R2=R2+R3
adr r0,Sstart ;由Thumb状态跳转到ARM状态
bx r0
.arm ;ARM状态
Sstart:
mov r4,#4 ;R4=4
mov r5,#5 ;R5=5
add r4,r4,r5 ;R4=R4+r5
stop:
mov r0,#0x00 ;程序结束R0地址赋为0x00
.end
根据CPSR地址进行判断状态跳转是否正常，d3状态为ARM状态，f3状态为Thumb状态
五丶心得体会
本次实验完成Thumb汇编，了解和认识了ARM状态下程序运行与Thumb状态下程序运行的不同之处，然而在程序编码上仍需要花费较大的努力，充分理解例题思路，做到举一反三。
希望下次的实验能有更丰富的收获。