嵌入式：交换指令之SWP,MRS,MSR
嵌入式：交换指令之SWP,MRS,MSR
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存储器与寄存器交换指令（SWP）
交换指令把字或无符号字节的读取和存储组合在了一条指令中。这种组合指令通常用于不能被外部其他存储器访问（如：DMA访问）打断的存储器操作。一般用于处理器之间或处理器与DMA控制器之间共享信息的互斥访问。
二进制编码格式
汇编格式
SWP{<cond>} {B} Rd，Rm，[Rn] 本指令将存储器中地址为Rn处的字（B=0）或无符号字节（B=1）读入寄存器Rd，同时，将Rm中同样类型的数据存入存储器中相同的位置。Rd和Rm可以相同，但与Rn应该不同。另外，PC不能出现在该指令中。
举例
LDR R0,SEMAPHORE
SWPB R1,R1,[R0] ；交换字节，将存储器单元[R0]中的字节数据读取到R1中，同时，将R1中的数据写入到存储器单元[R0]中
SWP R1,R2，[R3]; 交换字数据，将存储单元[R3]中的字数据读取到R1中，同时，将R2中的数据写入到存储单元[R3]中。
状态寄存器与通用寄存器之间的传送指令
ARM指令中有两条指令，用于在状态寄存器和通用寄存器之间传送数据。修改状态寄存器一般是通过“读取－修改－写回”三个步骤的操作来实现的。 这两条指令分别是：
- 状态寄存器到通用寄存器的传送指令（MRS）
- 通用寄存器到状态寄存器的传送指令（MSR）
MRS
MRS指令用于将状态寄存器的内容传送到通用寄存器中，它主要用于以下3种场合：
- 通过“读-修改-写”修改状态寄存器的内容。MRS用于将状态寄存器的内容读到通用寄存器中，以便修改。
- 当异常中断允许嵌套时，需要在进入异常中断后，嵌套中断发生之前，保存当前处理器模式的SPSR。这是需要先通过MRS指令读出SPSR的值，然后用其他指令将SPSR的值保存起来。
- 当进程切换时，也需要保存当前寄存器的值。
MRS的二进制编码
这里R用来区分是将CPSR还是SPSR拷贝到目的寄存器Rd，全部32位都被拷贝。
汇编格式
MRS{<cond>} Rd，CPSR|SPSR 举例：
MRS R0，CPSR ；将CPSR传送到R0
MRS R3，SPSR ；将SPSR传送到R3 注意事项：
不能通过该指令修改CPSR中的T控制位，直接将程序状态切换到Thumb状态，必须通过BX等指令实现程序状态切换。
在用户或系统模式下没有可以访问的SPSR，所以SPSR形式在这些模式下不能用。
当修改CPSR或SPSR时，必须注意保存所有未使用位的值。 这条指令不影响条件标志码。
MSR
MSR的二进制编码
操作数可以是一个寄存器Rm也可以是带循环移位的8位有效立即数，在域屏蔽的控制下传送到CPSR或SPSR。
域屏蔽控制PSR中4字节的更新，其中第16位控制PSR[7:0]是否更新，第17位控制PSR[15:8]，第18位控制PSR[23:16]，第19位控制PSR[31:24]。使用立即数时，只有PSR[31:24]可选择。
汇编格式
MSR{<cond>} CPSR_f | SPSR_f，#<32-bit immediate>
MSR{<cond>} CPSR_<field> | SPSR_<field>，Rm 这里的表示下列情况之一：
- c—控制域，对应PSR[7:0]
- x—扩展域，对应PSR[15:8]（在当前ARM中未使用）
- s—状态域，对应PSR[23:16]（在当前ARM中未使用）
- f—标志位域，对应PSR[31:24]
举例：
- 设置N、Z、C和V标志位
MSR CPSR_f,#0xF0000000 ;设置所有标志位 - 仅设置C标志位，保存N、Z和V
MRS R0,CPSR ;将CPSR传送到R0
ORR R0,R0,#0x200000000 ;设置R0的第29位
MSR CPSR_f,R0 ;传送回CPSR- 从监控模式切换到IRQ模式
MRS R0,CPSR ;将CPSR传送到R0
BIC R0,R0,#0x1F ;低5位清0
ORR R0,R0,#0x12 ;设置为IRQ模式
MSR CPSR_c,R0 ;传送回CPSR注意事项：
在用户模式下不能对CPSR[23:0]做任何修改。
在用户或系统模式下没有SPSR，所以应尽量避免在这些模式下访问SPSR。
在嵌套的异常中断处理中，当退出中断处理程序时，通常通过MSR指令将事先保存了的SPSR内容恢复到当前程序状态寄存器CPSR中。
在修改的状态寄存器位域中包括未分配的位时，避免使用立即数方式的MSR指令。
不能通过该指令直接修改CPSR中的T控制位直接将程序状态切换到Thumb状态，必须通过BX等指令来完成程序状态的切换。
参考文献：
孟祥莲．嵌入式系统原理及应用教程（第2版）[M]．北京：清华大学出版社，2017.