[轉]S3C44B0X引導程序中僞指令詳解

ARM彙編程序分析過程中，比較難理解的是他的僞操作、宏指令和僞指令。本文是結合44B0X引導程序中出現僞操作、宏指令和僞指令進行總結，便於進一步分析44B0X的引導。

 

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    一、GET option.s

 

// GET和INCLUDE功能相同
功能：引進一個被編譯過的文件。
格式：GET    filename
其中：fiename    彙編時引入的文件名，可以有路徑名。
    GET符號在彙編時對宏定義，EQU符號以及存儲映射時是很有用的，在引入文件彙編完以後，彙編將從GET符號後開始。在被引入的文件中可能有GET符號再引入其他的文件。GET符號不能用來引入目標文件。

 

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    二、INTPND EQU 0x01e00004

 

//EQU可以用“*”代替，在閱讀源程序時注意。
功能：對一個數字常量賦予一個符號名。
格式：name    EQU   expression
其中：name   符號名。Expression    寄存器相關或者程序相關的固定值。
    使用EQU定義常量，與C語言中用#define定義一個常量相同。
例：num   EQU   2    ；   數字2賦予符號num

 

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    三、GBLL    THUMBCODE
        [ {CONFIG} = 16
            THUMBCODE SETL {TRUE}
            CODE32
        |  
            THUMBCODE SETL {FALSE}
        ]

        [ THUMBCODE
            CODE32   ;for start-up code for Thumb mode
        ]

 

//其中[=IF ，|=ELSE ，]= ENDIF， CODE32 表明一下操作都在ARM狀態。這些都是僞操作這段理解爲設定THUMCODE的值，然後確定，用戶的程序是在ARM狀態還是THUM狀態。

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    四、MACRO

        $HandlerLabel HANDLER $HandleLabel
        $HandlerLabel
        sub sp,sp,#4 ;decrement sp(to store jump address)
        stmfd sp!,{r0} ;PUSH the work register to stack
        ldr r0,=$HandleLabel;load the address of HandleXXX to r0
        ldr r0,[r0] ;load the contents(service routine start address) of HandleXXX
        str r0,[sp,#4] ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stack
        ldmfd sp!,{r0,pc} ;POP the work register and pc(jump to ISR)
        MEND

 

//MACRO……MEND
功能：標誌一下宏的定義。
格式：MACRO
     Macro_prototype
     MEND
宏表達式的格式如下：
{$label}   macroname    {$ parameter{,parameter2}…}
其中：
$ label   參數，在宏使用時，被給定的符號替代。
Macroname   宏的名稱，並不一定以一條指令或者符號名開始。
$parameter    在宏使用時，被替代的參數，格式爲：$parameter=“default value”
   在宏體中，參數如：$parameter和變量一樣使用，在被宏引用時，被賦於新值，參數必須用“$”符號加於區別。$label在宏定義內部符號時很有用，可以看作宏的參數。使用“|”符號作爲使用一個參數缺省值的變量，如果使用的是一個空格符串，將省去該變量。在使用內部標誌的宏定義中，將內部標誌定義爲帶後綴的標誌，將會很有用。如果在擴展中空間不夠，可以作爲參數和後繼文字之間或者參數之間使用圓點隔開，但在文本和後繼參數之間不能使用圓點。宏可以定義局部變量的範圍。宏還可以嵌套使用。
例：
MACRO
$label    xmac    $p1,$p2
          LCLS   err
$labell,loopl
          BGE    $pl
$labell,loop2
          BL     $p1
          BEG      $p1
          BEG      $labell,loop2
MEND 

 

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    五、$和$$

 

//$臨時變量替換，若程序中需要用字符$則用$$來表示，通常情況下，包含在兩個||之間的$並不表示進行變量替換，但是如果|線是在雙引號內，則將進行變量替換。用“.”來分割出變量名的用法，
 GBLS STR1
 GBLS STR2
STR1 SETS "AAA"
STR2 SETS "BBB$$STR1.CCC"  //彙編後STR2的值爲bbAAACCC

 

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    六、 IMPORT  Main    ; The main entry of mon program

 

//該僞操作告訴編譯器當前的符號不是在本文件中定義的，在本源文件中可能引用該符號，而不論該源文件是否使用該符號，該符號都將被加入到本源文件中。
格式：
IMPORT symbol {[WEAK]}
    symbol 引用的符號的名稱，他是區分大小寫的，[WEAK]指定這個選項後，如果symbol所在的源文件中沒有被定義，編譯器也不會報錯。他和EXTERN作用相同，不同之處在於，如果本源文件沒有實際引用該符號，該符號將不會被加入到本源文件的符號表中。

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    七、AREA    Init,CODE,READONLY
       ENTRY

 

//功能：指示彙編器彙編一段新的代碼或新的數據區。
格式：

name  給出的特定段名。以數字開頭，必須加豎線，否則，將報錯，例如：|1_Data-Area|。某些名字已保留，如：|C$$code|已經被C編譯器用作代碼，或者用作與C庫相連的代碼段。
Attr    段名屬性，下列屬性是有效的：
ALIGN=expression
缺省狀態下，AOF段將按4個字節對準，expression可以是2~31之間的整數，該段將按2（上標爲expression）字節對準。例如，espression等於

10，該段將按1KB對準。

 

CODE        特定機器指令，缺省爲READONLY。
COMDEF      通用段定義。該AOF段可能包括代碼和數據，但必須與其他段名相區別。
COMMON      通用數據段，無須再註釋定義任何代碼和數據，通常由鏈接器初始化爲零。
DATA        包含數據，但是不包含指令，缺省爲READWRITE
INTERWORK   表明代碼段可以適用ARM/Thumb interworking功能。
NOINIT      表明數據段可以初始化爲零，只包含指示符。
PIC         表明定位獨立段，可以不修改情況下，在任意地址執行。
READONLY    表明該段可讀可寫。

 

   彙編時，必須至少有一個AREA指示符。使用AREA符號可以將源程序區分，但是必須不重名。通常需要獨立的AOF段做爲代碼或者數據段，較大程序可以分爲多個代碼段。AOF段可以定義局部標籤的範圍，可以使用ROUT符號。如果沒有任何的AREA指示符定義，彙編器將會產生名爲|$$$$$$$|的AOF段和一條診斷信息，將限制由於缺少指示符而產生的錯誤信息，但是並不一定會成功彙編。

 

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    八、LTORG

 

//LTORG是在此指令出現的地方放一個文本池(literal pool). 在ARM彙編中常用到
    ldr   r0, =instruction     將地址instruction載入r0
    此時編譯器將ldr儘可能的轉變成mov或mvn指令。 如果轉變不成, 將產生一個ldr指令，通過pc相對地址從一塊保存常數的內存區讀出instruction的值。此內存區既是文本池。一般的, 文本池放在END指令之後的地方。但是, 如果偏移地址大於4k空間, ldr指令會出錯(因爲ldr的相對偏移地址爲12-bit的值). 此時使用LTORG放到會出錯的ldr指令附近，以解決此問題。 編譯器會收集沒有分配的ldr的值放到此文本池中

。所以必須在LDR指令前後4KB的範圍內用LTORG顯式地在代碼段中添加一個文字池。

 

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    九、LDR r0,=WTCON ;watch dog disable 
      LDR r1,=0x0

 

功能：將一個32位常量或地址讀取至寄存器。
格式：
LDR{condition} register,=[expression|Label-expression]
其中：
condition             可選的條件代碼。
register              讀取的寄存器。
expression            數字常量：
    如果該數字常量在MOV或MVN指令的範圍中，彙編器會產生合適的指令；
    如果該數字量不在MOV或MVN指令的範圍中，彙編器把該常量於程序後，用程序相關的LDR僞指令讀取，PC與該常量的偏移量不得超過4KB。
Label-expression      程序相關的或外部的表達式。彙編器將其存放在程序後的常量庫（稱爲文字池（literal pool））中，用程序相關的LDR僞指令讀取，PC與與該常量的偏移量不得超過4KB。

LDR僞指令的使用有兩個目的:
     對於不能被MOV和MVN指令所讀取的立即數,將其變成常量,進行讀取。
     將一個程序相關的或外部的表達式讀取進寄存器中。
例:
LDR  R1, =0xfff
LDR  R2, =place

 

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    十、DCD 0x11110090

      ;Bank0=OM[1:0], Bank1~Bank7=16bit, bank2=8bit;

 

//DCD或“&”
功能： 分配一個或多個字，從4個字節邊界開始。
格式：
{label}DCD  expression{,expression}…
其中：
expression    可以是：
一個數學表達式；
一個程序相關的表達式。

    如果在Thumb代碼中，使用DCD符號定義帶標誌的數據時則必須使用DATA符號。
    按4個字節對準時，DCD符號會在第一個字節之前插入3個字節的空字符，如果無須對準的話，可以使用DCDU符號。
例：
datal   DCD    1,5,20
data2   DCD    mem06
data3    DCD  glb+4

 

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    十一、ALIGN

 

//功能：從1個字邊界開始。
格式：
ALIGN  {expression  {,offset-expression} }
其中：
    expression    2(上標爲0)到2（上標爲31）之間的任意數冪，當前按2（上標爲n）字節對準，如果該參數沒有指定，ALIGN將按字對準。
    Offset-expression  定義expression指定的對準方式的字節偏移量。

    使用ALIGN符號，保證程序正確對準。對於Thumb地址，使用ALIGN符號保證其按字對準，例如：ADR  Thuub僞指令只能讀取字對準的地址。
    在代碼段出現數據定義符時，使用ALIGE符號。當在代碼段使用數據定義符（DCB，DCW，DCWU，DCDU和%），程序計數器PC並不一定按字對準。

    彙編器會在下一條指令時插入3個字節，保證：
    ARM狀態下按字對準；
    Thumb狀態下按半字對準。
    在Thumb狀態下，可以使用ALIGN2對Thumb代碼按半字對準。
    使用ALIGN狀態下，還可以充分利用一些ARM處理器的Cache，例如，ARM940T有一個每行4字的Cache，使用ALIGN16按16字節對準，從而最大限度使用Cache。

 

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    十二、^ _ISR_STARTADDRESS

 

//MAP與"^"
    MAP用於定義一個結構化的內存表（StorageMAP）的首地址。此時，內存表的位置計數器{VAR}（彙編器的內置變量）設置成該地址值。MAP可以用”^”代替。
語法：MAP  expr {,base-register}
    其中，expr爲數字表達式或者是程序中已經定義過的標號。Base-register爲一個寄存器。當指令中沒有Base-register時，expr爲結構化內存表的首地址。此時，內存表的位置計數器{VAR}設置成該地址值。當指令中包含這一項時，結構化內存表的首地址爲expr和Base-register寄存器內容的和。
使用說明：MAP僞操作和FIELD僞操作配合使用來定義結構化的內存表結構。

舉例：MAP僞操作
MAP  fun  ;fun就是內存表的首地址
MAP   0x100,R9  ;內存表的首地址爲 R9+0x100

 

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     十三、HandleReset # 4 
        HandleUndef # 4 
        HandleSWI # 4

 

//FIELD和"#"
FIELD 用於定義一個結構化的內存表中的數據域。FIELD 可用“#”代替。
語法：{label} FIELD expr
其中：{label}爲可選的。當指令中包含這一項時，label的值爲當前內存表的位置計數器{VAR}的值。彙編編譯器處理了這條FIELD僞操作後。

內存表計數器的值將加上expr.expr表示本數據域在內存中所佔的字節數。

使用說明：MAP僞操作和FIELD僞操作配合使用來定義結構化的內存表結構。MAP僞操作定義內存表的首地址。FIELD僞操作定義內存表的數據域的字節長度，並可以爲每一格數據域指定一個標號，其他指令可以引用該標號。

MAP僞操作中的Base-registe寄存器值隊以其後所有FIELD僞操作定義的數據域是默認使用的，直到遇到新的包含Base-registe項的MAP僞操作需要特別注意的是，MAP僞操作和FIELD僞操作僅僅是定義數據結構，他們並不實際分配內存單元。由MAP僞操作和FIELD僞操作配合定義的內存表有3種：基於絕對地址的內存表，基於相對地址的內存表和基於PC的內存表。

舉例：基於絕對地址的內存表

    用僞操作序列定義一個內存表，其首地址爲固定的地址8192（0X2000），該內存表中包括5個數據域。   

    Consta長度爲4個字節；constb長爲4個字節，x長爲8字節；y長爲8字節；string長爲16字節。這種內存表成爲基於絕對地址的內存表。

MAP  8192 ； //內存表的首地址8192（0x2000）
Consta FIELD 4 ; //consta 長爲4字節，相對位置爲0
Constb FIELD 4; //constb長爲4字節，相對位置爲4
X   FIELD  8; // X長爲8字節，相對位置爲8
Y    FIELD 8; // y長爲8字節，相對位置爲16
String FIELD 16 ;// String爲16字節，相對位置爲24

在指令中，可以這樣引用內存表中的數據域；

LDR R0，consta； //將consta地址處對應內存加載到R0上面的指令僅僅可以訪問LDR指令前後4KB地址範圍的數據域。

舉例：相對絕對地址的內存表

    下面的僞操作序列定義一個內存表，其首地址爲0與R9寄存器值得和，該內存表中包含5個數據域。這種表稱爲相對地址的內存表。

MAP 0，R9；//內存表的首地址寄存器R9的值
Consta FIELD 4 ; //consta 長爲4字節，相對位置爲0
Constb FIELD 4; //constb長爲4字節，相對位置爲4
X   FIELD  8; // X長爲8字節，相對位置爲8
Y    FIELD 8; // y長爲8字節，相對位置爲16
String FIELD 16;// String爲16字節，相對位置爲24

可以通過下面的指令訪問地址範圍超過4KB的數據；

ADR  R9， Field ;  //僞指令
LDR  R5，Constb；//相當於LDR R5，[R9，#4]

    在這裏，內存表中的數據都是相對於R9寄存器的內容，而不是相對於一個固定的地址。通過在LDR中指定不同的基址寄存器的值，定義的內存表結構可以在程序中有多個實例。可多次使用LDR指令，用以實現不同的程序實例。

舉例：基於PC的內存表

Data   SPACE 100 ; //分配100字節的內存單元，並初始化爲0
MAP Data；//內存表的首地址爲Datastruc內存單元
Consta FIELD 4 ; //consta 長爲4字節，相對位置爲0
Constb FIELD 4; //constb長爲4字節，相對位置爲4
X   FIELD  8; // X長爲8字節，相對位置爲8
Y    FIELD 8; // y長爲8字節，相對位置爲16
String FIELD 16;// String爲16字節，相對位置爲24

可以通過下面的指令訪問範圍不超過4kb的數據；

LDR R5，constb ；相當於 LDR R5,[PC,offset]

 

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    十四、RN

在局部標號中：
%表示引用操作
F指示編譯器只向前搜索。
B指示編譯器只向後搜索。
A指示編譯器搜索宏的所有嵌套層。
T指示編譯器搜索宏的當前層次。
若F、B沒有指定則先向前搜索，再向後搜索。
若A、T都沒有指定則先從當前層到最高層，比當前層低的不再搜索。

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