ARM体系结构（ARM的7种工作模式和异常处理机制）与常用的ARM汇编指令集

CISC:
复杂指令集CPU,CISC体系的设计理念是用最少的指令来完成任务
（譬如计算乘法只需要一条MUL指令即可），因此CISC的CPU本身
设计复杂、工艺复杂，但好处是编译器好设计。
RISC:
精简指令集CPU,RISC的设计理念是让软件来完成具体的任务，
CPU本身仅提供基本功能指令集。因此RISC CPU的指令集中只有很少的指令，
这种设计相对于CISC，CPU的设计和工艺简单了，但是编译器的设计变难了。
IO与内存统一编址：
把外设的寄存器当作一个内存地址来读写，从而以访问内存相同的方式来操作外设。
IO与内存独立编址：
使用专用的CPU指令来访问某种特定外设。
冯诺依曼结构：
程序和数据都放在内存中，且不彼此分离的结构。
程序和数据不区分的放在一起，因此安全和稳定性是个问题，好处是处理起来简单。
哈佛结构：
程序（一般放在ROM、flash中）和数据（一般放在RAM中）独立分开存放，
因此好处是安全和稳定性高，缺点是软件处理复杂一些（需要统一规划链接地址等）。ARM是哈佛结构的。
ARM 有7个基本工作模式：
User : 非特权模式，大部分任务执行在这种模式
FIQ : 当一个高优先级（fast) 中断产生时将会进入这种模式
IRQ : 当一个低优先级（normal) 中断产生时将会进入这种模式
Supervisor :当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式
Abort : 当存取异常时将会进入这种模式
Undef : 当执行未定义指令时会进入这种模式
System : 使用和User模式相同寄存器集的特权模式
注：除User（用户模式）是Normal（普通模式）外，其他6种都是Privilege（特权模式）。
Privilege中除Sys模式外，其余5种为异常模式。各种模式的切换，可以是程序员通过代码主动切换
（通过写CPSR寄存器）；也可以是CPU在某些情况下自动切换。
常用寄存器图解：

关键寄存器CPSR寄存器图解（各个位代表的意思）：

ARM异常处理机制：

注：图摘抄自朱老师物联网大讲堂课件，在这里对朱老师表示感谢
ARM汇编常用指令集：
ldr 指令将内存内容加载入通用寄存器。
str 指令将寄存器内容存入内存空间中。
ldr/str组合用来实现 ARM CPU和内存数据交换
数据处理指令：
数据传输指令 mov mvn
算术指令 add sub rsb adc sbc rsc
逻辑指令 and orr eor bic
比较指令 cmp cmn tst teq
乘法指令 mvl mla umull umlal smull smlal
前导零计数 clz
算术运算符：

cpsr访问指令：
mrs用来读psr，msr用来写psr
举例：
mcr p15, <opcode_1>, , , , {<opcode_2>}
opcode_1：对于cp15永远为0
Rd：ARM的普通寄存器
Crn：cp15的寄存器，合法值是c0～c15
Crm：cp15的寄存器，一般均设为c0
opcode_2：一般省略或为0
uboot中的例子：mcr p15, 0, r0, c1, c0, 0
跳转指令：
b 直接跳转（就没打开算返回）
bl 跳转前把返回地址放入lr中，以便返回，以便用于函数调用
bx 跳转同时切换到ARM模式，一般用于异常处理的跳转。
多寄存器访问指令：
ldr/str每周期只能访问4字节内存，如果需要批量读取、写入内存时太慢，解决方案是stm/ldm。
8种后缀：
ia（increase after）先传输，再地址+4
ib（increase before）先地址+4，再传输
da（decrease after）先传输，再地址-4
db（decrease before）先地址-4，再传输
fd（full decrease）满递减堆栈
ed（empty decrease）空递减堆栈
fa（·······） 满递增堆栈
ea（·······）空递增堆栈
举例：
stmia sp, {r0 - r12}
将r0存入sp指向的内存处（假设为0x30001000）；然后地址+4（即指向0x30001004），将r1存入该地址；
然后地址再+4（指向0x30001008），将r2存入该地址······直到r12内容放入（0x3001030），指令完成。
一个访存周期同时完成13个寄存器的读写。
！的作用：
ldmia r0, {r2 - r3}
ldmia r0！, {r2 - r3}
感叹号的作用就是r0的值在ldm过程中发生的增加或者减少最后写回到r0去，也就是说ldm时会改变r0的值。
^的作用：
ldmfd sp!, {r0 - r6, pc}
ldmfd sp!, {r0 - r6, pc}^
^的作用：在目标寄存器中有pc时，会同时将spsr写入到cpsr，一般用于从异常模式返回。

汇编中的一些符号：
@ 用来做注释。可以在行首也可以在代码后面同一行直接跟，和C语言中//类似
# 做注释，一般放在行首，表示这一行都是注释而不是代码。
：以冒号结尾的是标号
. 点号在gnu汇编中表示当前指令的地址
# 立即数前面要加#或$，表示这是个立即数
常用伪指令：
ldr 大范围的地址加载指令
adr 小范围的地址加载指令
adrl 中等范围的地址加载指令
nop 空操作
.global _start @ 给_start外部链接属性
.section .text @ 指定当前段为代码段
.ascii .byte .short .long .word
.quad .float .string @ 定义数据
.align 4 @ 以16字节对齐
.balignl 16 0xabcdefgh @ 16字节对齐填充
.equ @ 类似于C中宏定义
.end @标识文件结束
.include @ 头文件包含
.arm / .code32 @声明以下为arm指令
.thumb / .code16 @声明以下为thubm指令