ARM 寄存器——CPSR/SPSR介绍

CPSR简介：

• 全称：程序状态寄存器(current program status register)
• 用户级编程时用于存储条件码
• 任何处理器模式下被访问
• 两种运行状态：ARM状态（32位）、Thumb状态（16位），两种状态之间可任意切换
• 七种运行模式：usr（用户）、fiq（快速中断）、irq（外部中断）、svc（管理）、sys（系统）、abt（数据访问中止）、und（未定义指令中止）
• 寄存器组织（ARM状态）：
• R0～R14 通用寄存器
• R0～R7 未分组寄存器，所有7种运行模式下指向同一物理寄存器，在中断或异常处理等模式转换时，需防止寄存器中数据的破坏。
• R8～R14 分组 根据不同的运行模式访问不同的物理寄存器
• R8～R12 除fiq外，其余同usr模式
• R13～R14 除usr、sys外，其余有各自分组模式
• R15 PC 程序计数器
• R16 状态寄存器
• 注：CPSR通用 SPSR 除usr、sys外，用于异常保护的CPSR的备份，异常时，保存CPSR值，异常退出时，将该值恢复到CPSR

SPSR简介：

• 全称：程序状态保存寄存器（saved program status register）
• 每一种处理器模式下都有一个状态寄存器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。
• 当特定的异常中断发生时，这个寄存器存放CPSR的内容。
• 在异常中断退出时，可以用SPSR来恢复CPSR。
• 由于用户模式和系统模式不是异常中断模式，所以他没有SPSR。
• 注：当用户在用户模式或系统模式访问SPSR，将产生不可预知的后果。

一、CPSR概述

      ARM处理器共有37个寄存器。这37个寄存器按其在用户编程中的功能划分，可分为2类寄存器，即31个通用寄存器和6个状态寄存器。这6个状态寄存器在ARM公司文件中其名称分别为：CPSR、SPSR_svc、SPSR_abt、SPSR_und、SPSR_irq和SPSR_fig。这12的作用分别如图1所示：

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