ARM體系結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)4

ARM匯編程序特點:

l所有運(yùn)算處理都是發(fā)生通用寄存器(一般是R0~R14)的之中.所有存儲器空間(如C語言變量的本質(zhì)就是一個存儲器空間上的幾個BYTE).的值的處理,都是要傳送到通用寄存器來完成.因此代碼中大量看到LDR,STR指令來傳送值.

lARM匯編語句中.當(dāng)前語句很多時候要隱含的使用上一句的執(zhí)行結(jié)果.而且上一句的執(zhí)行結(jié)果,是放在CPSR寄存器里,(比如說進(jìn)位,為0,為負(fù)…)

CMP R0,R1

BNE NoMatch

比如上一句,BNE隱含的使用的上一句CMP執(zhí)行結(jié)果.NE后綴表示使用Z標(biāo)志位.兩句合起來的意思就是,如果R0,R1的值不相等,就跳轉(zhuǎn)到NoMatch處執(zhí)行.

注意,PC=R15,CPSR=R16,

ARM偽指令不是必須的,但是一個完整沒有偽指令幾乎很難寫出來.

n比如一個程序至少包含READONLY AREA和ENTRY,否則CPU都無法知道從哪里開始運(yùn)行

lARM的屬于RISC,指令并不多,但是可以帶后綴表示擴(kuò)展出不同用法,這里與X86匯編完全不同風(fēng)格

n如BNE實際上是B指令的變種,本質(zhì)還同一類指令.只是多一個對CPSR的Z標(biāo)志位的判斷。

ARM常用指令并不太多,因此使用閱讀ARM匯編代碼,并不太困難.以下是使用頻率最高的指令和偽指令,并不是完整的指令集的教材。詳細(xì)指令參見參考資料。

lB,BL

lMOV,MVN

lLDR,STR

lADD,SUB,ADC,SBC,MUL

lAND,ORR,XOR,TST,BIC

lCMP

lLDM/STM

lnop

1.跳轉(zhuǎn)語句B,BL

程序流程的跳轉(zhuǎn)，在ARM程序中有兩種方法可以實現(xiàn)程序流程的跳轉(zhuǎn)指令用于實現(xiàn)

l使用專門的跳轉(zhuǎn)指令B

l直接向程序計數(shù)器PC寫入跳轉(zhuǎn)地址值

n這是幾乎是任何一種CPU必備的機(jī)器,PC表示CPU當(dāng)前執(zhí)行語句位置,改變PC的值,相當(dāng)于實現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn)

n如實現(xiàn)類似C語言的Return語句,就是用MOV PC,LR

n這里可以在任意4G的空間進(jìn)行跳轉(zhuǎn)

B指令(Branch)表示無條件跳轉(zhuǎn).

B main;跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號為main地代碼處

BL指令(Branch with Link)表示帶返回值的跳轉(zhuǎn).

BL比B多做一步,在跳轉(zhuǎn)前,BL會把當(dāng)前位置保存在R14(即LR寄存器),當(dāng)跳轉(zhuǎn)代碼結(jié)束后,用MOV PC,LR指令跳回來,這實際上就是C語言執(zhí)行函數(shù)的用法,

匯編里調(diào)子程序都用BL,執(zhí)行完子函數(shù)后,可以用MOV PC,LR跳回來.

BL delay;執(zhí)行子函數(shù)或代碼段delay ,delay可以為C函數(shù).

與MOV PC,XXX能在4G空間跳轉(zhuǎn)不同,B語句只能32M空間跳轉(zhuǎn),(因為偏移量是一個有符號26bit的數(shù)值=32M)

2.傳輸數(shù)據(jù)指令MOV,MVN

nMOV(MOVE)指令可完成從另一個寄存器、被移位的寄存器或?qū)⒁粋€立即數(shù)加載到目的寄存器

MOV R0,R1;把R1的值傳到R0

MOV R3,#3;把常數(shù)3傳給R3,MOV中用#表示常數(shù),這個值不能超過

nMVN( MOVE Negative)取反后再傳值,比MOV多了一步取反

MVN R0, #0;把0取反(即-1)傳給R0

MVN R1,R2;把R2的值取反傳給R1

3.加載/存儲指令,LDR,STR

nLDR,STR是用于寄存器和外部存儲器交換數(shù)據(jù)指令,注意與MOV的區(qū)別,后面只在寄存器或常數(shù)交換.

uLDR/STR可以采用多種尋址方式,以下只舉出使用頻率最高幾種用法

nLDR(load)用于把一個32Bit的WORD數(shù)據(jù)從外部存儲空間裝入到寄存器中

LDR R0,[R1]; R1的值當(dāng)成地址,再從這個地址裝入數(shù)據(jù)到R0 (R0=*R1)

LDR R1,=0x30008000;把地址0x30008000的值裝入到R1中,LDR中用常數(shù)要用=打頭.(注意跟MOV的區(qū)別,MOV是#)

ldrr0, =(0<<13)|(0<<12)|(0<<10)|(0<<9)|(0<<8)|(1<<6)|(1<<5)|(1<<4)|(1<<1)|(1<<0)

用位與的方法賦值

nSTR(Store)用于把一個寄存器的值存入外部存儲空間,是LDR的逆操作.

STR R0,[R1];把R0的值,存入到R1對應(yīng)地址空間上(*R1 = R0)

STR R0,=0x30008000;把R0中值存入到地址0x30008000

S2C2440的中CPU內(nèi)核以外的模塊的控制寄存器空間也是屬于外部空間,所以也得用如下指令LDR R0,=GPFDAT

4.算術(shù)運(yùn)算指令,ADD/ADC,SUB/SBC ,MUL

nADD加法指令

ADD R0,R1,R2; R0=R1+R2

ADD R0,R1,#3;R0=R1+3

nADC帶進(jìn)位加法指令,即除了加兩個數(shù)以外,還要把CPSR的C值也要帶進(jìn)來

u通常用于大數(shù)(超過32Bit整數(shù))相加,這時單用ADD不能處理,必須折成兩步,其中一步用ADC.

u以下是做64Bit的加法

ADDS R0,R1,R2; R0=R1+R2,ADDS中S表示把進(jìn)位結(jié)果寫入CPSR

ADC R5,R3,R4;R5=R3+R4+C

nSUB減法指令

SUB R0,R1,R2; R0=R1-R2

SUB R0,R1,#3;R0=R1-3

nSBC帶進(jìn)位減法指令,即除了加兩個數(shù)以外,還要把CPSR的C值也要帶進(jìn)來,類似ADC

u以下是做64Bit的減法

SUBS R0,R1,R2; R0=R1-R2,SUBS中S表示把進(jìn)位結(jié)果寫入CPSR

SBC R5,R3,R4;R5=R3-R4-C

nMUL乘法指令

MUL R0,R1,R2; R0=R1*R2

MUL R0,R1,#3;R0=R1*3

5.位操作指令AND,ORR, TST,BIC

nAND位與指令

AND R0,R1,R2; R0=R1 & R2

AND R0,R1,#0xFF;R0=R1 & 0xFF

nORR位或指令

ORR R0,R1,R2; R0=R1 | R2

ORR R0,R1,#0xFF;R0=R1 | 0xFF

nTST測試某一位是否為1,并把結(jié)果寫入CPSR,供下一句使用

TST R1,#0xffe;等同于if(R1 & 0xffe)

TST R1,#%1;測試最低位是否為1,%表示二進(jìn)制

nBIC清位操作

BICR0，R0，＃0xF；等同于R0&=~(0xF)

BICR0，R0，＃％1011；該指令清除R0中的位0 13，其余的位保持;%表示是二進(jìn)制,0x表示十六進(jìn)制

6.比較指令CMP

nCMP比較兩個操作數(shù),并把結(jié)果存入CPSR供下一句語句使用

CMP R0,R1;比較R0,R1

7.多寄存器語句傳輸指令,LDM,STM

類似于一次傳一個BUFFER到寄存器當(dāng)中，或反過來.后面一般要接一個地址改變方法

nLDM從BUFFER傳數(shù)據(jù)多個寄存器傳輸數(shù)據(jù)到

LDMIA R0! ,{R3-R9};加R0指向的地址上連續(xù)空間的數(shù)據(jù)，保存到R3-R9當(dāng)中，!表示R0值更新,IA后綴表示按WORD遞增

LDMFD SP!,{R0-R7,PC}^;恢復(fù)現(xiàn)場，異常處理返回,^表示不允許在用戶模式下使用。

nSTM從寄存器列表向存儲空間傳值。

STMIA R1!,{R3-R9};將R3-R9的數(shù)據(jù)存儲到R1指向的地址上，R1值更新。

STMFD SP!,{R0-R7,LR};現(xiàn)場保存，將R0~R7，LR入棧

stmfdsp!,{r8-r9}，把SP寄存器對慶的地址的值存到R8,R9當(dāng)中.!表示最后的值寫入SP中。Fd表示

8.ARM指令的變形

大部分指令后位可以接與S兩個特殊位來表示,對CPSR特殊的一些判斷

S,表示當(dāng)前指令執(zhí)行后把結(jié)果改寫CPSR

subs,Adds

取決于具體條件,只有CPSR滿足指定條件時才指這一指令

BEQ實際上B+ EQ的條件執(zhí)行.

addne表示ADD +NE才開始加.

9.ARM指令的尋址方式

尋址方式是根據(jù)指令中給出的地址碼來定位真實的地址,ARM中有9種尋址方法

l寄存器尋址

直接用寄存器編號來尋址,最為常用

MOV R1,R2;R2->R1

l立即數(shù)尋址

即指令中的地址碼是操作數(shù)本身,可以立即取出使用,立即數(shù)前帶一個#表示,否則表示一個地址

SUBS R0,R0,#1;R0 -1 ->R0

注意與SUBS R0,R0,1區(qū)別

l寄存器偏移尋址

這是ARM特有的尋址模式,當(dāng)?shù)?操作數(shù)是寄存器,在執(zhí)行操作之前,可以做一次移位操作

MOV R0,R2,LSL #3;R2的邏輯左移3位,結(jié)果放入R0,即R0=R2*8

ANDS R1,R1,R2,LSL R3;RS的值左移R3位,然后和R1相與操作,結(jié)果放入R1

移位操作有LSL (邏輯左移),LSR(邏輯右移) ,ASR(算術(shù)右移),ROR(循環(huán)右移)RRX帶擴(kuò)展的循環(huán)右移

l寄存器間接尋址

即寄存器中值是一個地址,用[]來取出定位到地址當(dāng)中

LDR R2,[R0];把R0的值當(dāng)成地址,取出相應(yīng)值,賦給R2

l基址尋址

把寄存器的地址值加上一個偏移量

LDR R2,[R3,#0x0F]; R3中的值加上0x0F,從這個地址取出值賦給R@

l相對尋址

基址尋址的變形,由PC寄存器提供基準(zhǔn)地址,指令中地址段作為偏移量.兩者相加即是有效地址,以下是BL采用相對尋址

BL NEXT

…

NEXT

…

MOV PC,LR;從子程序返回

10.ADS ARM的偽指令

類似于C語言的宏,由匯編程序預(yù)處理.

l符號定義指令

全局變量定義GBLA ,GBLL,GBLS

局域變量定義LCLA,LCLL,LCLS

變量賦值SETA,SETL,SETS

其中上述偽指令中,最后面的A表示給一個算術(shù)變量賦值,L表示用于給一個邏輯變量賦值,s表示給一個字符串賦值

GBLL codedbg;聲明一個全局的邏輯變量

Codebg SETL{TRUE};設(shè)置變量為{TRUE}

LCLA bitno;聲明一個算術(shù)變量

Bitno SETA 8;設(shè)變量值為8

l數(shù)據(jù)定義偽指令

nSPACE定義一個內(nèi)存空間,并用0初始化

{label }SPACE expr

DataBuf SPACE 100;定義100字節(jié)長空間, unsigned char DataBuf[100];

nDCB定義一個連續(xù)字節(jié)內(nèi)存空間,用偽指令的表達(dá)式expr來初始化.一般可以用定義數(shù)據(jù)表格,或文字字符串.(這時等同于SETS),用于初始二進(jìn)制BUFFER

{label} DCB expr{,expr …}

Dest DCB -120,20,36,55;等同于unsigned char Dest[]={-120,20,36,55};

nDCU定義的一段字的內(nèi)存空間(DCB是字節(jié)),并用后面表達(dá)式初始化

_RESET DCU Reset;等同于DWORD _RESET[]={Reset};

nMAP定一個結(jié)構(gòu)化內(nèi)存,相當(dāng)于定義一個C結(jié)構(gòu)

nFILED定義一個結(jié)構(gòu)化內(nèi)存的成員

MAP 0x00,R9;定義內(nèi)存表,地址為R9

TimerFIELD 4;定義數(shù)據(jù)域Timer,長為4字

AttribFIELD 4;定義數(shù)據(jù)域Attrib,長為4字

StringFILED 100;定義數(shù)據(jù)域String ,長為100字

相當(dāng)于C語言的定義：

struct {

DWORD Timer ;

DWORD Attrib ;

Char String[100];

} R9;

11.雜項的偽指令

n字節(jié)對齊ALIGN

ALIGN;聲明4字節(jié)對齊

n定義一個數(shù)字常量定義EQU

NAME EQU expr {type}

PLLCON EQU 0xE01FC080;定義PLLCON,類似于C的宏或C++的常量

n包含文件GET和INCLUDE

INCLUDE lpc2106.inc

nNOP空指令

在匯編時會被ARM的空操作代替，比如MOV R0,R0，一般用于延時與占位。

n聲明一個外部符符號IMPORT,EXTERN

IMPORT,EXTERN向外部導(dǎo)入一個符號,一般是外部程序全局變量

n條件編譯：[]。類似于C的#ifdef之類定義。

格式:[條件表達(dá)式

滿足條件分支

|

不滿足條件分支

]

示例1：

[ ENTRY_BUS_WIDTH=32；類似#if ENTRY_BUS_WIDTH=32

bChangeBigEndian;DCD 0xea000007

] ;類似#endif

示例2：[ CLKDIV_VAL>1;類似#if CLKDIV_VAL>1

blMMU_SetAsyncBusMode

|;類似#else

bl MMU_SetFastBusMode; default value.

];類似#endif

示例3[ THUMBCODE類似#ifdefTHUMBCODE

bx lr

| ;類似#else

movpc,lr

];類似#endif

n段定義AREA

n指令集定義CODE16和CODE32

指示是Thumb指令集(壓縮指令集，每個指令16位)。還是普通32位指令集

n匯編結(jié)束:END

n程序入口ENTRY

一個基本ARM程序結(jié)構(gòu)

ARM匯編程序結(jié)構(gòu)

源代碼由文本文件組成.按照匯編的編譯器不同,分為兩大量,一類是ADS的匯編程序,一類是GNU匯編格式,兩者在指令集是完成一樣,但是在偽指令.程序結(jié)構(gòu)等方法各不同相同.本節(jié)主要是講解ADS匯編格式.

ADS匯編程序,主要包含如下幾類程序

n匯編源程序,后綴名是.S

n匯編包含文件,后綴名是.inc

n如果是與C混和編程..C,.h也能識別

ARM匯編語句格式

[標(biāo)號]<指令|條件|S> <操作數(shù)> [;注釋]

l所有標(biāo)號頂格寫,而指令和偽指令不能頂格寫

l標(biāo)識符(標(biāo)號,指令)大小寫敏感,所以要在標(biāo)號和指令時書寫一致,一般偽指令,指令,寄存器名可以全部為大寫

l注釋以;開頭,可以頂格寫

l可以使用來分行寫太長語句

l變量,常量的定義必須在一行頂格寫

常量的書寫

l數(shù)字常量

在程序中直接寫數(shù)字,十進(jìn)制12,256,十六進(jìn)制0x1228,

l字符常量

類似于C的定義,用SETS來定義字符常量

HELLO SETS “hello,the world!”

l邏輯常量

邏輯真為{TRUE},邏輯假為{FLASE}

Testno SETS {TURE}

匯編程序的段定義

任何一個程序都要分段,C語言一般由編譯器自動分段,(分成.Text,.Data段之類),但在匯編程序這樣的底層程序中,由開發(fā)者自行分段.它包含如下段

l至少一個代碼段,并且代碼段是只讀的,對應(yīng)(.Text)

l數(shù)據(jù)段可以沒有,也可以有多個.

l每一個段用END結(jié)束

AREA定義一個段

AREA段名屬性1,屬性2,

例子:AREAInit，CODE，READONLY

lENTRY指明一個段的入口

lEND結(jié)束一個段

ABC EQU 0x12

AREA Example,CODE,READONLY

ENTRY

START MOV R7,#10

MOV R6,#5

ADD R6,R6,R7

B

END

ADS ARM匯編程序格式要求

1.所有標(biāo)號要頂格寫.

2.所有指令不能頂格寫,一般插入Tab鍵在行首

3.ADS ARM中,是大小寫敏感的.建議標(biāo)號,指令,偽指令,寄存器名全部為大寫

4.注釋采用;打頭

5.每個程序至少有一個AREA在代碼里(READONLY)

6.每個段都要用END結(jié)束(不能頂格)

最常見幾個偽指令AREA,EQU,DCB,END ,ENTRY,EXPORT,GOBEL,IMPORT,

常見偽定義

lDCB定義字符中

Str DCB “hello, world “