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RISC-V单片机技术交流群

群号: 728522642

简介: 有人预言，RISC－V或将是继Intel和ARM之后第三大主流处理器体系。8位单片机时代传奇“前辈”是8051，32位单片机时代RISC－V将成为下一个8051！欢迎大家一起来学习 RISC－V单片机。

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RV32C指令集

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皋陶

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  • TA的每日心情
    奋斗
    2021-3-3 12:32

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    [LV.3]
    发表于 2021-3-5 23:00:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
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    有人预言,RISC-V或将是继Intel和Arm之后的第三大主流处理器体系。欢迎访问全球首家只专注于RISC-V单片机行业应用的中文网站

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    本帖最后由 皋陶 于 2021-3-5 23:00 编辑

    RISC-V支持16位压缩格式，压缩格式立即数位数更少，能使用的寄存器也比较少，有些指令只能用常用8个整数寄存器（x8-x15）或者(f8-f15)。

    16 位指令只对汇编器和链接器可见，并且是否以短指令取代对应的宽指令由它们决定。

    编译器编写者和汇编语言程序员可以幸福地忽略 RV32C 指令及其格式，他们能感知到的则是最后的程序大小小于大多数其它 ISA 的程序。

    为了能在一系列的程序上得到良好的代码压缩效果， RISC-V 架构师精心挑选了 RVC扩展中的指令。

    同时，基于以下的三点观察，架构师们成功地将指令压缩到了 16 位。

    第一，对十个常用寄存器（a0-a5， s0-s1， sp 以及 ra）访问的频率远超过其他寄存器；

    第二，许多指令的写入目标是它的源操作数之一；

    第三，立即数往往很小，而且有些指令比较喜欢某些特定的立即数。因此，许多 RV32C 指令只能访问那些常用寄存器；

    一些指令隐式写入源操作数的位置；

    几乎所有的立即数都被缩短了， load 和 store 操作只使用操作数整数倍尺寸的无符号数偏移量。

          下图为RVC指令格式：

    国内芯片技术交流-RV32C指令集risc-v单片机中文社区(1)

    其中rs1’,rs2’, rd’如下图所示，只能用x8-x15,f8-f15这些寄存器。但有些指令可以使用所有通用寄存器作为操作数。

    国内芯片技术交流-RV32C指令集risc-v单片机中文社区(2)

    每个RVC指令都有对应的32位指令，下面列出所有的RV32C指令。

    一、c.addispn

    c.addi4spn rd’, uimm      //x[8+rd’] = x[2] + uimm

    加 4 倍立即数到栈指针 (Add Immediate, Scaled by 4, to Stack Pointer, Nondestructive). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 addi rd, x2, uimm, 其中 rd=8+rd’. uimm=0 时非法。

    imm
    func3
    5
    4
    9
    8
    7
    6
    2
    3
    rd'
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.addi4spn
    CIW
    0
    0
    0
    0
    0
    示例：
    to do

    二、c.fld

    c.fld rd’, uimm(rs1’)    //f[8+rd’] = M[x[8+rs1’] + uimm][63:0]

    浮点双字加载 (Floating-point Load Doubleword). RV32DC and RV64DC.

    扩展形式为 fld rd, uimm(rs1), 其中 rd=8+rd’, rs1=8+rs1’

    imm
    imm
    func3
    5
    4
    3
    rs1'
    7
    6
    rd'
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.fld
    CL
    0
    0
    1
    0
    0
    示例：
    to do

    三、c.fsd

    c.fsd rs2’, uimm(rs1’)     //M[x[8+rs1’] + uimm][63:0] = f[8+rs2’]

    浮点双字存储 (Floating-point Store Doubleword). RV32DC and RV64DC.

    扩展形式为 fsd rs2, uimm(rs1), 其中 rs2=8+rs2’, rs1=8+rs1’

    imm
    imm
    func3
    5
    4
    3
    rs1'
    7
    6
    rd'
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
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    1
    0
    c.fsd
    CL
    1
    0
    1
    0
    0
    示例：
    to do

    四、c.lw

    c.lw rd’, uimm(rs1’)     //x[8+rd’] = sext(M[x[8+rs1’] + uimm][31:0])

    字加载 (Load Word). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 lw rd, uimm(rs1), 其中 rd=8+rd’, rs1=8+rs1’.

    imm
    imm
    func3
    5
    4
    3
    rs1'
    2
    6
    rd'
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
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    6
    5
    4
    3
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    1
    0
    c.lw
    CL
    0
    1
    0
    0
    0
    示例：
    to do


    五、c.addi

    c.addi rd, imm    //x[rd] = x[rd] + sext(imm)

    加立即数 (Add Immediate). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 addi rd, rd, imm.

    imm
    imm
    func3
    5
    rd
    4
    3
    2
    1
    0
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.addi
    CI
    0
    0
    0
    0
    1
    示例：
    to do

    六、c.jal

    c.jal offset    //x[1] = pc+2; pc += sext(offset)

    链接跳转 (Jump and Link). RV32IC.

    扩展形式为 jal x1, offset.

    imm
    func3
    11
    4
    9
    8
    10
    6
    7
    3
    2
    1
    5
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.jal
    CJ
    0
    0
    1
    0
    1
    示例：
    to do


    七、c.li
    c.li rd, imm   //x[rd] = sext(imm)

    立即数加载 (Load Immediate). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 addi rd, x0, imm.

    imm
    imm
    func3
    5
    rd
    4
    3
    2
    1
    0
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
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    9
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    7
    6
    5
    4
    3
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    0
    c.li
    CI
    0
    1
    0
    0
    1
    示例：
    to do

    八、c.lui
    c.lui rd, imm  //x[rd] = sext(imm[17:12] << 12)

    高位立即数加载 (Load Upper Immediate). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 lui rd, imm. 当 rd=x2 或 imm=0 时非法。

    imm
    imm
    func3
    17
    rd
    16
    15
    14
    13
    12
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
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    9
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    7
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    5
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    3
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    1
    0
    c.lui
    CI
    0
    1
    1
    0
    1
    示例：
    to do


    九、c.srli
    c.srli rd’, uimm   //x[8+rd’] = x[8+rd’] >>u uimm

    立即数逻辑右移 (Shift Right Logical Immediate). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 srli rd, rd, uimm, 其中 rd=8+rd’

    imm
    imm
    func3
    5
    rd'
    4
    3
    2
    1
    0
    opcode
    name
    type
    15
    14
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    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.srli
    CA
    1
    0
    0
    0
    0
    0
    1
    示例：
    to do

    十、c.srai
    c.srai rd’, uimm    //x[8+rd’] = x[8+rd’] >>s uimm

    立即数算术右移 (Shift Right Arithmetic Immediate). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 srai rd, rd, uimm, 其中 rd=8+rd’.

    imm
    imm
    func3
    5
    rd'
    4
    3
    2
    1
    0
    opcode
    name
    type
    15
    14
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    12
    11
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    9
    8
    7
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    5
    4
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    2
    1
    0
    c.srai
    CA
    1
    0
    0
    0
    1
    0
    1
    示例：
    to do


    十一、c.andi
    c.andi rd’, imm    //x[8+rd’] = x[8+rd’] & sext(imm)

    与立即数 (AND Immediate). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 andi rd, rd, imm, 其中 rd=8+rd’.

    imm
    imm
    func3
    5
    rd'
    4
    3
    2
    1
    0
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
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    10
    9
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    7
    6
    5
    4
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    2
    1
    0
    c.andi
    CA
    1
    0
    0
    1
    0
    0
    1
    示例：
    to do


    十二、c.sub
    c.sub rd’, rs2’    //x[8+rd’] = x[8+rd’] - x[8+rs2’]

    减 (Subtract). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 sub rd, rd, rs2. 其中 rd=8+rd’, rs2=8+rs2’.

    rd'
    rs2'
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.sub
    CA
    1
    0
    0
    0
    1
    1
    0
    0
    0
    1
    示例：
    to do


    十三、c.xor
    c.xor rd’, rs2’     //x[8+rd’] = x[8+rd’] ^ x[8+rs2’]

    异或 (Exclusive-OR). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 xor rd, rd, rs2, 其中 rd=8+rd’, rs2=8+rs2’.

    rd'
    rs2'
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.xor
    CA
    1
    0
    0
    0
    1
    1
    0
    1
    0
    1
    示例：
    to do


    十四、c.or
    c.or rd’, rs2’    //x[8+rd’] = x[8+rd’] | x[8+rs2’]

    或 (OR). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 or rd, rd, rs2, 其中 rd=8+rd’, rs2=8+rs2’.

    rd'
    rs2'
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.or
    CA
    1
    0
    0
    0
    1
    1
    1
    0
    0
    1
    示例：
    to do


    十五、c.and
    c.and rd’, rs2’    //x[8+rd’] = x[8+rd’] & x[8+rs2’]

    与 (AND). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 and rd, rd, rs2, 其中 rd=8+rd’, rs2=8+rs2’

    rd'
    rs2'
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.and
    CA
    1
    0
    0
    0
    1
    1
    1
    1
    0
    1
    示例：
    to do


    十六、c.subw
    c.subw rd’, rs2’    //x[8+rd’] = sext((x[8+rd’] - x[8+rs2’])[31:0])

    减字 (Subtract Word). RV64IC.

    扩展形式为 subw rd, rd, rs2. 其中 rd=8+rd’, rs2=8+rs2’. .

    rd'
    rs2'
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.subw
    CA
    1
    0
    0
    1
    1
    1
    0
    0
    0
    1
    示例：
    to do


    十七、c.addw
    c.addw rd’, rs2’    //x[8+rd’] = sext((x[8+rd’] + x[8+rs2’])[31:0])

    加字 (Add Word). RV64IC.

    扩展形式为 addw rd, rd, rs2, 其中 rd=8+rd’, rs2=8+rs2’.

    rd'
    rs2'
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.addw
    CA
    1
    0
    0
    1
    1
    1
    0
    1
    0
    1
    示例：
    to do


    十八、c.j
    c.j offset     //pc += sext(offset)

    跳转 (Jump). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 jal x0, offset.

    imm
    func3
    11
    4
    9
    8
    10
    6
    7
    3
    2
    1
    5
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.j
    CJ
    1
    0
    1
    0
    1
    示例：
    to do


    十九、c.bnez
    c.bnez rs1’, offset   //if (x[8+rs1’] ≠ 0) pc += sext(offset)

    不等于零时分支 (Branch if Not Equal to Zero). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 bne rs1, x0, offset, 其中 rs1=8+rs1’.

    imm
    imm
    func3
    8
    4
    3
    rs1'
    7
    6
    2
    1
    5
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.bnez
    CI
    1
    1
    1
    0
    1
    示例：
    to do

    二十、c.beqz
    c.beqz rs1’, offset   //if (x[8+rs1’] == 0) pc += sext(offset)

    等于零时分支 (Branch if Equal to Zero). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 beq rs1, x0, offset, 其中 rs1=8+rs1’.

    imm
    imm
    func3
    8
    4
    3
    rs1'
    7
    6
    2
    1
    5
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.beqz
    CI
    1
    1
    0
    0
    1
    示例：
    to do


    二十一、c.slli
    c.slli rd, uimm   //x[rd] = x[rd] << uimm

    立即数逻辑左移 (Shift Left Logical Immediate). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 slli rd, rd, uimm.

    imm
    imm
    func3
    5
    rd
    4
    3
    2
    1
    0
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.slli
    CI
    0
    0
    0
    1
    0
    示例：
    to do


    二十二、c.fldsp
    c.fldsp rd, uimm(x2)   //f[rd] = M[x[2] + uimm][63:0]

    栈指针相关浮点双字加载 (Floating-point Load Doubleword, Stack-Pointer Relative). RV32DC

    and RV64DC.

    扩展形式为 fld rd, uimm(x2).

    imm
    imm
    func3
    5
    rd
    4
    3
    8
    7
    6
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.fldsp
    CI
    0
    0
    1
    1
    0
    示例：
    to do


    二十三、c.lwsp
    c.lwsp rd, uimm(x2)     //x[rd] = sext(M[x[2] + uimm][31:0])

    栈指针相关字加载 (Load Word, Stack-Pointer Relative). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 lw rd, uimm(x2). rd=x0 时非法。

    imm
    imm
    func3
    5
    rd
    4
    3
    2
    7
    6
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.lwsp
    CI
    0
    1
    0
    1
    0
    示例：
    to do


    二十四、c.flwsp
    c.flwsp rd, uimm(x2)   //f[rd] = M[x[2] + uimm][31:0]

    栈指针相关浮点字加载 (Floating-point Load Word, Stack-Pointer Relative). RV32FC.

    扩展形式为 flw rd, uimm(x2).

    imm
    imm
    func3
    5
    rd
    4
    3
    2
    7
    6
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.flwsp
    CI
    0
    1
    1
    1
    0
    示例：
    to do


    二十五、c.mv
    c.mv rd, rs2    //x[rd] = x[rs2]

    移动 (Move). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 add rd, x0, rs2. rs2=x0 时非法

    rd
    rs2
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.mv
    CA
    1
    0
    0
    0
    1
    0
    示例：
    to do


    二十六、c.fsdsp
    c.fsdsp rs2, uimm(x2)     //M[x[2] + uimm][63:0] = f[rs2]

    栈指针相关浮点双字存储 (Floating-point Store Doubleword, Stack-Pointer Relative). RV32DC and RV64DC.

    扩展形式为 fsd rs2, uimm(x2).

    imm
    5
    4
    3
    8
    7
    6
    rs2
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.fsdsp
    CSS
    1
    0
    1
    1
    0
    示例：
    to do


    二十七、c.fswsp
    c.fswsp rs2, uimm(x2)    //M[x[2] + uimm][31:0] = f[rs2]

    栈指针相关浮点字存储 (Floating-point Store Word, Stack-Pointer Relative). RV32FC.

    扩展形式为 fsw rs2, uimm(x2)

    imm
    5
    4
    3
    2
    7
    6
    rs2
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.fswsp
    CSS
    1
    1
    1
    1
    0
    示例：
    to do


    二十八、c.nop
    空操作，只增加PC值。对应 addi x0,x0,0

    imm
    imm
    func3
    5
    rd
    4
    3
    2
    1
    0
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.nop
    CI
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    1
    示例：
    to do


    二十九、c.ebreak
    c.ebreak RaiseException(Breakpoint)

    环境断点 (Environment Breakpoint). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 ebreak.

    imm
    imm
    func3
    5
    rd
    4
    3
    2
    1
    0
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.nop
    CI
    1
    0
    0
    1
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    1
    0
    示例：
    to do


    三十、c.addi16sp
    c.addi16sp imm    //x[2] = x[2] + sext(imm)

    加 16 倍立即数到栈指针 (Add Immediate, Scaled by 16, to Stack Pointer). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 addi x2, x2, imm. imm=0 时非法。



    func3
    9
    4
    6
    8
    7
    5
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.addi16spn
    CIW
    0
    1
    1
    0
    0
    0
    1
    0
    0
    1
    示例：
    to do

    三十一、c.jr
    c.jr rs1  //pc = x[rs1]

    寄存器跳转 (Jump Register). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 jalr x0, 0(rs1). 当 rs1=x0 时非法。

    func3
    9
    rs1
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.jr
    CI
    1
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    0
    1
    0
    示例：
    to do


    三十二、c.jalr
    c.jalr rs1 t = pc+2; pc = x[rs1]; x[1] = t

    寄存器链接跳转 (Jump and Link Register). RV32IC and RV64IC.

    扩展形式为 jalr x1, 0(rs1). 当 rs1=x0 时非法

    func3
    9
    rs1
    opcode
    name
    type
    15
    14
    13
    12
    11
    10
    9
    8
    7
    6
    5
    4
    3
    2
    1
    0
    c.jalr
    CI
    1
    0
    0
    1
    0
    0
    0
    0
    0
    1
    0
    示例：
    to do

    xxxxx
    示例：
    to do

    xxxxx
    示例：
    to do

    完
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