存儲器與寄存器交換指令（SWP）

交換指令把字或無符號字節的讀取和存儲組合在了一條指令中。這種組合指令通常用于不能被外部其他存儲器訪問（如：DMA訪問）打斷的存儲器操作。一般用于處理器之間或處理器與DMA控制器之間共享信息的互斥訪問。

(資料圖)

二進制編碼格式

匯編格式

SWP{} {B} Rd，Rm，[Rn]

本指令將存儲器中地址為Rn處的字（B=0）或無符號字節（B=1）讀入寄存器Rd，同時，將Rm中同樣類型的數據存入存儲器中相同的位置。Rd和Rm可以相同，但與Rn應該不同。另外，PC不能出現在該指令中。

舉例

LDR  R0,SEMAPHORESWPB R1,R1,[R0] ；交換字節，將存儲器單元[R0]中的字節數據讀取到R1中，同時，將R1中的數據寫入到存儲器單元[R0]中 SWP  R1,R2，[R3]; 交換字數據，將存儲單元[R3]中的字數據讀取到R1中，同時，將R2中的數據寫入到存儲單元[R3]中。

狀態寄存器與通用寄存器之間的傳送指令

ARM指令中有兩條指令，用于在狀態寄存器和通用寄存器之間傳送數據。修改狀態寄存器一般是通過“讀取－修改－寫回”三個步驟的操作來實現的。 這兩條指令分別是：

狀態寄存器到通用寄存器的傳送指令（MRS）通用寄存器到狀態寄存器的傳送指令（MSR）

MRS

MRS指令用于將狀態寄存器的內容傳送到通用寄存器中，它主要用于以下3種場合：

通過“讀-修改-寫”修改狀態寄存器的內容。MRS用于將狀態寄存器的內容讀到通用寄存器中，以便修改。當異常中斷允許嵌套時，需要在進入異常中斷后，嵌套中斷發生之前，保存當前處理器模式的SPSR。這是需要先通過MRS指令讀出SPSR的值，然后用其他指令將SPSR的值保存起來。當進程切換時，也需要保存當前寄存器的值。

MRS的二進制編碼

這里R用來區分是將CPSR還是SPSR拷貝到目的寄存器Rd，全部32位都被拷貝。

匯編格式

MRS{} Rd，CPSR|SPSR

舉例：

MRS   R0，CPSR  ；將CPSR傳送到R0     MRS  R3，SPSR   ；將SPSR傳送到R3

注意事項：

不能通過該指令修改CPSR中的T控制位，直接將程序狀態切換到Thumb狀態，必須通過BX等指令實現程序狀態切換。

在用戶或系統模式下沒有可以訪問的SPSR，所以SPSR形式在這些模式下不能用。

當修改CPSR或SPSR時，必須注意保存所有未使用位的值。這條指令不影響條件標志碼。

MSR

MSR的二進制編碼如下：

操作數可以是一個寄存器Rm也可以是帶循環移位的8位有效立即數，在域屏蔽的控制下傳送到CPSR或SPSR。

域屏蔽控制PSR中4字節的更新，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]。使用立即數時，只有PSR[31:24]可選擇。

其匯編格式如下：

MSR{} CPSR_f | SPSR_f，#<32-bit immediate>MSR{} CPSR_ | SPSR_，Rm

這里的表示下列情況之一：

c---控制域，對應PSR[7:0]x---擴展域，對應PSR[15:8]（在當前ARM中未使用）s---狀態域，對應PSR[23:16]（在當前ARM中未使用）f---標志位域，對應PSR[31:24]

舉例：

設置N、Z、C和V標志位

MSR    CPSR_f,#0xF0000000  ;設置所有標志位

僅設置C標志位，保存N、Z和V

MRS    R0,CPSR      ;將CPSR傳送到R0         ORR    R0,R0,#0x200000000 ;設置R0的第29位         MSR    CPSR_f,R0    ;傳送回CPSR

從監控模式切換到IRQ模式

MRS   R0,CPSR       ;將CPSR傳送到R0         BIC   R0,R0,#0x1F   ;低5位清0         ORR  R0,R0,#0x12  ;設置為IRQ模式         MSR  CPSR_c,R0    ;傳送回CPSR

注意事項：

在用戶模式下不能對CPSR[23:0]做任何修改。

在用戶或系統模式下沒有SPSR，所以應盡量避免在這些模式下訪問SPSR。

在嵌套的異常中斷處理中，當退出中斷處理程序時，通常通過MSR指令將事先保存了的SPSR內容恢復到當前程序狀態寄存器CPSR中。

在修改的狀態寄存器位域中包括未分配的位時，避免使用立即數方式的MSR指令。

不能通過該指令直接修改CPSR中的T控制位直接將程序狀態切換到Thumb狀態，必須通過BX等指令來完成程序狀態的切換。

參考文獻：

孟祥蓮．嵌入式系統原理及應用教程（第2版）[M]．北京：清華大學出版社，2017.