协处理器及其他指令之：状态寄存器访问指令

9.2 状态寄存器访问指令

ARM指令集提供了两条指令，可直接控制程序状态寄存器psr。MRS指令用于把cpsr或者spsr的值传送到一个寄存器；MSR与之相反，它将一个寄存器的内容传送到cpsr或者spsr。这两条指令结合，可用于对cpsr和spsr进行读/写操作。

表9.2总结了状态寄存器访问指令。

表9.2 状态寄存器访问指令

当需要保存或修改当前模式下CISR或SPSR的内容时，首先必须将这些内容传送到通用寄存器中，对选择的位进行修改，然后将数据回写到状态寄存器。对于ARM和Thumb的状态切换也是如此，程序不能通过直接改写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等指令完成程序状态的切换。

9.2.1 程序状态字内容送通用寄存器指令MRS

1．指令编码格式

读状态寄存器指令MRS。在ARM寄存器中，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。将程序状态字内容读取到通用寄存器中后就可以对其进行计算、修改等操作。

指令的编码格式如图9.6所示。

图9.6 MRS指令编码格式

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>

确定指令的目标寄存器。如果r15被用作目标寄存器，指令的执行结果不可预知。

3．指令操作的伪代码

指令操作的伪代码如下面程序段所示。

If ConditionPassed{cond} then

If R==1 then

Rd=SPSR

Else

Rd=CPSR

4．指令的使用

MRS指令注意用于以下3种场合：

· 当需要保存或修改当前模式下CPSR或SPSR的内容时，首先必须将这些内容传送到通用寄存器中，对选择的位进行修改，然后将数据回写到状态寄存器。

· 当异常中断允许嵌套时，需要在进入异常中断之后，嵌套中断发生之前保存当前处理器模式对应的SPSR。这时需要先通过MRS指令读出SPSR的值，再用其他指令（如压栈指令）将SPSR值保存起来。

· 在进程切换时也需要保存当前状态寄存器的值。

5．指令举例

（1）将CPSR状态寄存器读取，保存到r1中。

MRS r1，CPSR

（2）将SPSR状态寄存器读取，保存到r2中。

MRS r2，SPSR

（3）MSR指令读取CPSR，用来判断ALU的状态标志或IRQ/FIQ中断是否允许等；在异常处理程序中，读SPSR可知道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的切换或禁止/使能IRQ/FIQ中断等设置。另外，进行切换或允许异常中断嵌套时，也需要使用MRS指令读取SPSR状态值保存起来。

下面的例子使能IRQ中断。

ENABLE_IRQ

MRS r0，CPSR

BIC r0，r0，＃0x80

MSR CPSR_c，r0

MOV PC，LR

下面的例子禁止IRQ中断。

DISABLE_IRQ

MRS r0，CPSR

ORR r0，r0，＃0x80

MSR CPSR_c，r0

MOV PC，LR

9.2.2 写状态寄存器指令MSR

1．指令编码格式

写状态寄存器指令MSR（Move to Status Register from ARM Register）。在ARM处理器中，只有MSR指令可以直接设置状态寄存器CPSR或SPSR。

图9.7、图9.8分别显示了源操作数为立即数的MSR指令和源操作数为寄存器的MSR指令的编码格式。

图9.7 源操作数为立即数的MSR指令编码格式

图9.8 源操作数为寄存器的MSR指令编码格式

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。它指示指令在什么条件下执行。当<cond> 为指令编码中的条件域。它指示