数据传送指令之： 程序状态寄存器指令

5.6 程序状态寄存器指令

ARM指令集提供了两条指令，可直接控制程序状态寄存器（PSR，Program State Register）。MRS指令用于把CPSR或SPSR的值传送到一个寄存器；MSR与之相反，把一个寄存器的内容传送到CPSR或SPSR。这两条指令结合，可用于对CPSR和SPSR进行读/写操作。

交换指令如表5.5所示。

表5.5 程序状态寄存器指令

在指令语法中可看到一个称为fields的项，它可以是控制（C）、扩展（X）、状态（S）及标志（F）的组合。

5.6.1 MRS

（1）指令编码格式

MRS指令用于将程序状态寄存器的内容传送到通用寄存器中。

指令的编码格式如图5.22所示。

图5.22 MRS指令编码格式

当数据被移到通用寄存器以后，就可以对数据进行处理。

（2）指令的语法格式

MRS{cond>} Rd>，CPSR

MRS{cond>} Rd>，SPSR

① cond>

为指令编码中的条件域。它指示LDM（1）指令在什么条件下执行。当cond>忽略时，指令为无条件执行（cond=AL（Alway））。

② Rd>

目标寄存器。当r15被用作目标寄存器时，指令执行结果不可预知。

（3）指令操作的伪代码

指令操作伪代码如下面程序段所示。

If ConditionPassed{cond} then

If R==1 then

Rd=SPSR

ELSE

Rd=CPSR

5.6.2 MSR

（1）指令编码格式

MSR指令用于将通用寄存器中的内容或立即数传送到程序状态寄存器中。因此指令的编码格式也有两种格式。

指令的源操作数为通用寄存器时编码格式如图5.23所示。

图5.23 源操作数为通用寄存器的MSR指令编码

指令的源操作数为立即数时编码格式如图5.24所示。

图5.24 源操作数为立即数的MSR指令编码

（2）指令的语法格式

MSR{cond>} CPSR_fields>，＃immediate>

MSR{cond>} CPSR_fields>，＃Rm>

MSR{cond>} SPSR_fields>，＃immediate>

MSR{cond>} SPSR_fields>，＃Rm>

① cond>

为指令编码中的条件域。它指示LDM（1）指令在什么条件下执行。当cond>忽略时，指令为无条件执行（cond=AL（Alway））。

② fields>

设置状态寄存器中需要操作的位。状态寄存器的32位可以分为4个8位的域（field）。

· bits[31∶24]为条件标志位域，用f表示。

· bits[23∶16]状态位域，用s表示。

· bits[15∶8]扩展位域，用x表示。

· bits[7∶0]控制位域，用c表示。

③ immediate >

表示将要传送到状态寄存器中的立即数。

（3）指令操作的伪代码

指令操作伪代码如下面程序段所示。

If ConditionPassed{cond} then

If opcode[25]==1

Operand=8_bit_immediate Rotate_Right {rotate_imm*2}

Else /*opcode[25]==0*/

Operand=Rm

If R==0 then

If field_mask[0]==1 and InAPrivilegedMode() then

CPSR[7:0]=operand[7:0]

If field_mask[1]==1 and InAPrivilegedMode() then

CPSR[15:8]=operand[15:8]

If field_mask[2]==1 and InAPrivilegedMode() then

CPSR[23:16]=operand[23:16]

If field_mask[2]==1 then

CPSR[31:24]=operand[31:24]

Else /*R==1*/

If field_mask[0]==1 and InAPrivilegedMode() then

SPSR[7:0]=operand[7:0]

If field_mask[1]==1 and InAPrivilegedMode() then

SPSR[15:8]=operand[15:8]

If field_mask[2]==1 and InAPrivilegedMode() then

SPSR[23:16]=operand[23:16]

If field_mask[2]==1 then

SPSR[31:24]=operand[31:24]

5.6.3 程序状态寄存器指令应用

在ARM处理器中，只有MRS指令可以将状态寄存器CPSR或SPSR读出到通用寄存器中。指令格式如下：

MRS{cond} Rd，PSR

其中，Rd为目标寄存器，Rd不允许为程序计数器PC。PSR为CPSR或SPSR。

MRS指令举例如下。

MRS r1，CPSR ;将CPSR状态寄存器读取，保存到r1中

MRS r2，SPSR ;将SPSR状态寄存器读取，保存到r1中

MRS指令读取CPSR，可用来判断ALU的状态标志以及IRQ/FIQ中断是否允许等；在异常处理程序中，读SPSR可指定进入异常前的处理器状态等。MRS与MSR配合使用，实现CPSR或SPSR寄存器的读-修改-写操作，可用来进行处理器模式切换，允许/禁