參考網站和資源
https://developer.arm.com arm官網可以在上面下載有用的參考手冊和開源軟件,例如mail GPU驅動,arm contex, arm-linux-gcc等
https://pan.baidu.com/s/192LRhwKWwX_zkxVY_3In7A arm體系架構和接口 pdf 僅供參考
處理器工作模式
usr 用戶模式 正常程序執行模式,大部分任務執行在這種模式下
fiq 快速中斷 當一個高優先級(fast)中斷產生時將會進入這種模式,一般用於高速數據傳輸和通道處理
irq 外部中斷 低優先級中段
svc 特權模式
abt 數據訪問終止
und 未定義指令
sys 系統運行模式
mon 監控模式 在安全和非安全之間轉化
程序狀態寄存器
1.CPRS的四種域(32位)
f:標誌域
s:狀態域
x:擴展域
c:控制域
2.標誌域(f)的4個狀態位
N = 負數,從ALU來的數據
Z = 零,從ALU來的數據
C = ALU操作需借位或有進位
V = ALU操作出現了溢出
指令系統
基本格式
ARM指令集
Thumb指令集
<opcode> {<cond>} {S} <Rd> , <Rn> {,<operand2>}
<指令助記符>{<執行條件>}{是否影響CPSR的值} <地址1>, <地址2>, <地3>
條件碼
條件碼 條件助記符 標誌 含義
0000 EQ Z=1 相等
0001 NE Z=0 不相等
0010 CS/HS C=1 無符號數大於或等於
0011 CC/LO C=0 無符號數小於
0100 MI N=1 負數
0101 PL N=0 正數或零
0110 VS V=1 溢出
0111 VC V=0 沒有溢出
1000 HI C=1,Z=0 無符號數大於
1001 LS C=0,Z=1 無符號數小於或等於
1010 GE N=V 有符號數大於或等於
1011 LT N!=V 有符號數小於
1100 GT Z=0,N=V 有符號數大於
1101 LE Z=1,N!=V 有符號數小於或等於
1110 AL 任何 無條件執行 (指令默認條件)
1111 NV 任何 從不執行(不要使用)
尋址
//立即數尋址
立即數是 8bit數值移動4bit偶數位(0, 2, 4 ... 30)得到,如果不能通過這種運算得到就是非法立即數
MOV R0,#0 R0賦值爲0
ADD R2,R3,#1 R3加1賦值給R2
CMP R7,#100 R7和100比較
BIC R9,R8,#0xFF00 位清零
//寄存器尋址
MOV R2,R0 R0給R2
ADD R4,R3,R2
CMP R7,R8
//寄存器移位尋址
算數右移 左邊添加數和符號位相同
LSL : 邏輯左移, 高位丟棄, 低位補 0, 如果使用立即數, 則取數範圍爲 0 - 31
LSR : 邏輯右移, 低位丟棄, 高位補 0, 如果使用立即數, 則取數範圍爲 1 - 32
ASR : 算術右移, 低位丟棄, 高位補符號, 如果使用立即數, 則取數範圍爲 1 - 32
ROR : 循環右移, 低位補到高位, 如果使用立即數, 則取數範圍爲 1 - 31
RRX : 帶標誌位的循環右移, 每次只移一位, 先將C位移入最高位, 再將最後一位移入C位,
注意, 主指令必須帶 s, 否則不會將最後一位移入C位
內存尋址
內存訪問指令的尋址方式可以分爲以下幾種。
(1) 字及無符號字節的 Load/Store 指令的尋址方式。
(2) 雜類 Load/Store 指令的尋址方式。
(3) 批量 Load/Store 指令的尋址方式。
(4) 協處理器 Load/Store 指令的尋址方式。
字及無符號字節的 Load/Store 指令語法格式如下:
LDR|STR{<cond>}{B}{T} <Rd>,<addressing_mode>
B按無符號字節訪問
其中,<addressing_mode>共有 9 種尋址方式,如表所示。
表 字及無符合字節的 Load/Store 指令的尋址方式
格 式 模 式
1 [Rn,#±<offset_12>] 立即數偏移尋址 LDR R0,[R1,#-4]
2 [Rn,±Rm] 寄存器偏移尋址 LDR R0,[R1,-R2]
3 [Rn,Rm,<shift>#< offset_12>] 帶移位的寄存器偏移尋址 LDR R0,[R1,R2,LSL#2]
4 [Rn,#±< offset_12>]! 立即數前索引尋址 LDR R0,[R1,#4]! R1=R1+4
5 [Rn,±Rm]! 寄存器前索引尋址
6 [Rn,Rm,<shift>#< offset_12>]! 帶移位的寄存器前索引尋址
7 [Rn],#±< offset_12> 立即數後索引尋址 LDR R0,[R1],#4 R1=R1+4 R0=*R1
8 [Rn],±<Rm> 寄存器後索引尋址
9 [Rn],±<Rm>,<shift>#< offset_12>帶移位的寄存器後索引尋址
上表中,“!”表示完成數據傳輸後要更新基址寄存器
LDM/STM堆棧尋址
表 批量 Load/Store 指令的尋址方式
格 式 模 式
1 IA(Increment After) 後遞增方式
2 IB(Increment Before) 先遞增方式
3 DA(Decrement After) 後遞減方式
4 DB(Decrement Before) 先遞減方式
(1) 滿遞減 FD(Full Descending)。
(2) 空遞減 ED(Empty Descending)。
(3) 滿遞增 FA(Full Ascending)。
(4) 空遞增 EA(Empty Ascending)。
批量數據尋址方式 堆棧尋址方式 L 位 P 位 U 位
LDMDA LDMFA 1 0 0
LDMIA LDMFD 1 0 1
LDMDB LDMEA 1 1 0
LDMIB LDMED 1 1 1
STMDA STMED 0 0 0
STMIA STMEA 0 0 1
STMDB STMFD 0 1 0
STMIB STMFA 0 1 1
數據操作指令集
MOV 數據傳送
MVN 數據取反傳送
AND 邏輯與 Rd:=Rn AND op2
EOR 邏輯異或 Rd:=Rn EOR op2
SUB 減 Rd:=Rn − op2
RSB 翻轉減 Rd:=op2 − Rn
ADD 加 Rd:=Rn + op2
ADC 帶進位的加 Rd:=Rn + op2 + C
SBC 帶進位的減 Rd:=Rn− op2 + C − 1
RSC 帶進位的翻轉減 Rd:=op2 − Rn + C − 1
TST 測試 Rn AND op2 並更新標誌位
TEQ 測試相等 Rn EOR op2 並更新標誌位
CMP 比較 Rn−op2 並更新標誌位
CMN 負數比較 Rn+op2 並更新標誌位
ORR 邏輯或 Rd:=Rn OR op2
BIC 位清 0 Rd:=Rn AND NOT(op2)
MOV R0,R0,LSL#3 R0左移3給R0
MOV PC,R14
MOVS PC,R14 退出調用更新標誌位
//按位取反
MVN R0,#0 R0=-1
R0=0xFFFFFFFF 因爲計算機按補碼方式存儲 求0xFFFFFFFF 源碼等於 (除符號位取反加一) 100.....001 就是-1
AND R0,R0,#3 0和3位保留 其餘爲0
EOR 安位異或
RSB R0,R1,#0
ADC R0,R1,R2
跳轉指令
1、分支指令 ---- B指令
該指令跳轉範圍限制在當前指令的±32M字節地址內(ARM指令爲字對齊,最低2位地址固定爲0)。
B{cond} Label
; 條數範圍: -2^23 ---- +2^23-1 條
; 地址範圍: -2^25 ---- +2^25-4 byte
B L1
B %f1 ;向前跳(即跳至接下來未執行的指令)
B %b2 ;向後跳(默認向後跳,即已經執行過的指令)
2、分支指令 ---- BL指令, 帶鏈接的跳轉指令
BL{cond} Label
; 條數範圍: -2^23 ---- +2^23-1 條
; 地址範圍: -2^25 ---- +2^25-4 byte
將bl指令的下一條指令地址保存到了lr中.該指令跳轉範圍限制在當前指令的±32M字節地址內(ARM指令爲字對齊,最低2位地址固定爲0)。
3、分支指令 ---- BX指令, 帶狀態切換的跳轉指令
pc = Rm & 0xfffffffe, T = Rm & 1. ARM和Thumb指令切換
4、分支指令 ---- BLX指令, 帶狀態切換帶鏈接的跳轉指令,
狀態存儲指令
MRS
ARM處理器中,只有MRS指令可以對狀態寄存器CPSR和SPSR進行讀操作。通過讀CPSR可以瞭解當前處理器的工作狀態。讀SPSR寄存器可以瞭解到進入異常前的處理器狀態。
指令格式如下:
MRS{cond} Rd, psr
psr: CPSR或SPSR
MSR
ARM處理器中,只有MSR指令可以對狀態寄存器CPSR和SPSR進行寫操作。
與MRS配合使用,可以實現對CPSR或SPSR寄存器的讀-修改-寫操作,
可以切換處理器模式、或者允許/禁止IRQ/FIQ中斷等。
MSR指令格式1 MSR{cond} psr_fields,#immed_8r
MSR指令格式2 MSR{cond} psr_fields,Rm
psr: CPSR或SPSR
fields: 指定傳送的區域,可以爲以下字母(必須小寫)的一個或者組合:
c 控制域屏蔽字節(psr[7..0])
x 擴展域屏蔽字節(psr[15..8])
s 狀態域屏蔽字節(psr[23..16])
f 標誌域屏蔽字節(psr[31..24])
immed_8r: 要傳送到狀態寄存器指定域的 8 位圖立即數
Rm: 保存要傳送到狀態寄存器指定域數據的源寄存器
實例:
mrs r0, cpsr
bic r0, r0, #(1 << 7)
msr cpsr_c, r0
Load/Store
指令名 作用 示例
LDR 加載字數據 ldr r6, data
STR 存儲字數據 str r8, [r5]
LDRB 加載字節數據 ldrb r3, [r1, r3]
STRB 存儲字節數據 strb r0, [r1,#0x20]
LDRH 加載半字數據 ldrh r10, [r0], r6
STRH 存儲半字數據 strh r10, [r0], r6
LDRSB 加載有符號字節數據 ldrsb r1, [lr,#0x40]
LDRSH 加載有符號半字數據 ldrsb r1, [lr,#0x40]
批量寄存器加載/存儲指令
多寄存器加載/存儲指令可以實現在一組寄存器和一塊連續的內存單元之間傳輸數據。
LDM爲加載多個寄存器;STM爲存儲多個寄存器。允許一條指令傳送16個寄存器的任何 子集或所有寄存器。它們主要用於現場保護、數據複製、常數傳遞等。
指令格式如下:
LDM{cond}<模式> Rn{!},{reglist}
STM{cond}<模式> Rn{!},{reglist}
cond:指令執行的條件;
模式:控制地址的增長方式,一共有8種模式;
!:表示在操作結束後,將最後的地址寫回Rn中;
reglist :表示寄存器列表,可以包含多個寄存器,它們使用","隔開,如{R1,R2,R6-R9},寄存器由小到大排列;
模式:
多寄存器加載/存儲指令的8種模式如下表所示,右邊四種爲堆棧操作、左邊四種爲數據傳送操作。
數據塊傳送操作 | 堆棧操作
模式 說明 | 模式 說明
IA 每次傳送後地址加4 | FD 滿遞減堆棧
IB 每次傳送前地址加4 | ED 空遞減堆棧
DA 每次傳送後地址減4 | FA 滿遞增堆棧
DB 每次傳送前地址減4 | EA 空遞增堆棧
交換指令–SWP
指令格式如下:
SWP{cond}{B} Rd,Rm,[Rn]
其中,B爲可選後綴,若有B,則交換字節,否則交換32位字;
Rd用於保存從存儲器中讀入的數據;
Rm的數據用於存儲到存儲器中,若Rd與Rm相同,則爲寄存器與存儲器內容進行交換;
Rn爲要進行數據交換的存儲器地址,Rn不能與Rd和Rm相同。
協處理器指令
1.指令名 作用
CDP 協處理器數據操作指令 示例:CDP p7,0,c0,c2,c3,0
LDC 協處理器數據讀取指令 示例:LDC p5,c2,[R1]
STC 協處理器數據寫入指令 示例:STC p5,c1,[R0]
MCR ARM寄存器到協處理器的數據傳送指令 示例:mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0
MRC 協處理器到ARM寄存器的數據傳送指令 示例:mrc p15, 0, r5, c0, c0, 0
2,實例:
mov r1, #0x12
MCR p15, 0, r1, c1, c0, 0 ; 寫入到協處理器
MRC p15, 0, r0, c1, c0, 0 ; 讀出到寄存器
解析:
Mrc p15,0,r1,c1,c0,0
從協處理器p15的c1和c0傳輸數據到ARM處理器的r1,其中操作碼1爲0,操作碼2爲0.
異常處理命令
SWI 軟件中斷
SWI num
參數解析:
num: 是一個 24 位二制數, 稱爲中斷號, 處理器不解析這個號碼,
它由程序員來解析
SWI 指令是主動從用戶模式進入特權模式(管理模式)的唯一方法
實例:
if 0=1
; 切換到用戶模式
msr cpsr_c, #0xd0
swi 0x1234
endif
if 0=0
; 解析軟件中斷號
ldr r0, [lr, #-4] ; 取出中斷指令的機器碼
bic r0, r0, #0xff000000 ; 去掉高 8 位, 得到中斷號
; movs 的目的寄存器是 pc 時, 會自動將 spsr 的值存入 cpsr
movs pc, lr
; 返回到中斷的地方並恢復中斷時的程序狀態
nop
endif
僞指令
常用僞指令
指令名 作用
DCD 分配一段字內存單元
MACRO 宏定義的開始
MEND 宏定義的結束
ALIGN 添加補丁字節使當前位置滿足一定的對齊方式
AREA 定義一個代碼段或數據段.
END 彙編源文件已結束
ENTRY 程序的入口點
NOP 空操作
EXPORT 定義一個代碼段或數據段.
IMPORT 彙編源文件已結束
INCLUDE 程序的入口點
gun僞指令
常用gnu僞指令
.global _start @ 給_start外部鏈接屬性
.section .text @ 指定當前段爲代碼段
.ascii .byte .short .long .word .quad .float .string @ 定義數據
.align 4 @ 以16字節對齊
.balignl 16 0xabcdefgh @ 16字節對齊填充
偶爾會用到的gnu僞指令
.end @標識文件結束
.include @ 頭文件包含
.arm / .code32 @聲明以下爲arm指令
.thumb / .code16 @聲明以下爲thubm指令
最重要的幾個僞指令
ldr 大範圍的地址加載指令
adr 小範圍的地址加載指令
adrl 中等範圍的地址加載指令
nop 空操作
ARM中有一個ldr指令,還有一個ldr僞指令 一般都使用ldr僞指令而不用ldr指令
adr與ldr
adr編譯時會被1條sub或add指令替代,而ldr編譯時會被一條mov指令替代或者文字池方式處理;
adr總是以PC爲基準來表示地址,因此指令本身和運行地址有關,可以用來檢測程序當前的運行地址在哪裏
ldr加載的地址和鏈接時給定的地址有關,由鏈接腳本決定
宏的三種定義方法
格式:
宏定義:
MACRO
宏名 參數1, 參數2, …
宏體
MEND
宏調用:
宏名 參數1, 參數2, ...
;定義無參宏
macro
my_m1
mov r0, #0x12
mend
;定義有參宏
macro
my_swap $a, $b
eor $a, $a, $b
eor $b, $a, $b
eor $a, $a, $b
mend
;帶標號的宏
;從a加到b
macro
$lab my_sum $c, $a, $b
mov $c, #0 ;將c初始化爲0,
$lab
add $c, $c, $a
add $a, $a, #1
cmp $a, $b
ble $lab ;若比較後不相等,則循環加
mend
if else
.if logical-expression
Instruction
.elseif logical-expression2
Instructions
.endif
全部僞指令
符號定義( Symbol Definition )僞指令
符號定義僞指令用於定義 ARM 彙編程序中的變量、對變量賦值以及定義寄存器的別名等操作。
常見的符號定義僞指令有如下幾種:
— 用於定義全局變量的 GBLA 、 GBLL 和 GBLS 。
— 用於定義局部變量的 LCLA 、 LCLL 和 LCLS 。
— 用於對變量賦值的 SETA 、 SETL 、 SETS 。
— 爲通用寄存器列表定義名稱的 RLIST 。
1、 GBLA、GBLL 和GBLS
語法格式:
GBLA ( GBLL 或 GBLS )全局變量名
GBLA 、 GBLL 和 GBLS 僞指令用於定義一個 ARM 程序中的全局變量,並將其初始化。其中:
GBLA 僞指令用於定義一個全局的數字變量,並初始化爲 0 ;
GBLL 僞指令用於定義一個全局的邏輯變量,並初始化爲 F (假);
GBLS 僞指令用於定義一個全局的字符串變量,並初始化爲空;
由於以上三條僞指令用於定義全局變量,因此在整個程序範圍內變量名必須唯一。
使用示例:
GBLA Test1 ;定義一個全局的數字變量,變量名爲 Test1
Test1 SETA 0xaa ;將該變量賦值爲 0xaa
GBLL Test2 ;定義一個全局的邏輯變量,變量名爲 Test2
Test2 SETL {TRUE} ;將該變量賦值爲真
GBLS Test3 ;定義一個全局的字符串變量,變量名爲 Test3
Test3 SETS “ Testing ” ;將該變量賦值爲 “ Testing ”
2、 LCLA、LCLL 和LCLS
語法格式:
LCLA ( LCLL 或 LCLS )局部變量名
LCLA 、 LCLL 和 LCLS 僞指令用於定義一個 ARM 程序中的局部變量,並將其初始化。其中:
LCLA 僞指令用於定義一個局部的數字變量,並初始化爲 0 ;
LCLL 僞指令用於定義一個局部的邏輯變量,並初始化爲 F (假);
LCLS 僞指令用於定義一個局部的字符串變量,並初始化爲空;
以上三條僞指令用於聲明局部變量,在其作用範圍內變量名必須唯一。
使用示例:
LCLA Test4 ;聲明一個局部的數字變量,變量名爲 Test4
Test3 SETA 0xaa ;將該變量賦值爲 0xaa
LCLL Test5 ;聲明一個局部的邏輯變量,變量名爲 Test5
Test4 SETL {TRUE} ;將該變量賦值爲真
LCLS Test6 ;定義一個局部的字符串變量,變量名爲 Test6
Test6 SETS “ Testing ” ;將該變量賦值爲 “ Testing ”
3、 SETA、SETL 和SETS
語法格式:
變量名 SETA ( SETL 或 SETS )表達式
僞指令 SETA 、 SETL 、 SETS 用於給一個已經定義的全局變量或局部變量賦值。
SETA 僞指令用於給一個數學變量賦值;
SETL 僞指令用於給一個邏輯變量賦值;
SETS 僞指令用於給一個字符串變量賦值;
其中,變量名爲已經定義過的全局變量或局部變量,表達式爲將要賦給變量的值。
使用示例:
LCLA Test3 ;聲明一個局部的數字變量,變量名爲 Test3
Test3 SETA 0xaa ;將該變量賦值爲 0xaa
LCLL Test4 ;聲明一個局部的邏輯變量,變量名爲 Test4
Test4 SETL {TRUE} ;將該變量賦值爲真
4 、 RLIST
語法格式:
名稱 RLIST { 寄存器列表 }
RLIST 僞指令可用於對一個通用寄存器列表定義名稱,使用該僞指令定義的名稱可在 ARM 指令 LDM/STM 中使用。在 LDM/STM 指令中,列表中的寄存器訪問次序爲根據寄存器的編號由低到高,而與列表中的寄存器排列次序無關。
使用示例:
RegList RLIST {R0-R5 , R8 , R10} ;將寄存器列表名稱定義爲 RegList ,可在 ARM 指令
LDM/STM中通過該名稱訪問寄存器列表。
數據定義( Data Definition )僞指令
數據定義僞指令一般用於爲特定的數據分配存儲單元,同時可完成已分配存儲單元的初始化。
常見的數據定義僞指令有如下幾種:
— DCB 用於分配一片連續的字節存儲單元並用指定的數據初始化。
— DCW ( DCWU )用於分配一片連續的半字存儲單元並用指定的數據初始化。
— DCD ( DCDU )用於分配一片連續的字存儲單元並用指定的數據初始化。
— DCFD ( DCFDU )用於爲雙精度的浮點數分配一片連續的字存儲單元並用指定的數據初始
化。
— DCFS ( DCFSU )用於爲單精度的浮點數分配一片連續的字存儲單元並用指定的數據初
始化。
— DCQ ( DCQU ) 用於分配一片以 8 字節爲單位的連續的存儲單元並用指定的數據初始
化。
— SPACE 用於分配一片連續的存儲單元
— MAP 用於定義一個結構化的內存表首地址
— FIELD 用於定義一個結構化的內存表的數據域
1、 DCB
語法格式:
標號 DCB 表達式
DCB 僞指令用於分配一片連續的字節存儲單元並用僞指令中指定的表達式初始化。其中,表達式可以爲
0 ~ 255 的數字或字符串。 DCB 也可用 “ = ” 代替。
使用示例:
Str DCB “ This is a test ! ” ;分配一片連續的字節存儲單元並初始化。
2、 DCW(或DCWU)
語法格式:
標號 DCW (或 DCWU )表達式
DCW (或 DCWU )僞指令用於分配一片連續的半字存儲單元並用僞指令中指定的表達式初始化。
其中,表達式可以爲程序標號或數字表達式。。
用 DCW 分配的字存儲單元是半字對齊的,而用 DCWU 分配的字存儲單元並不嚴格半字對齊。
使用示例:
DataTest DCW 1 , 2 , 3 ;分配一片連續的半字存儲單元並初始化。
3、 DCD(或DCDU)
語法格式:
標號 DCD (或 DCDU )表達式
DCD (或 DCDU )僞指令用於分配一片連續的字存儲單元並用僞指令中指定的表達式初始化。其中,表
達式可以爲程序標號或數字表達式。 DCD 也可用 “ & ” 代替。
用 DCD 分配的字存儲單元是字對齊的,而用 DCDU 分配的字存儲單元並不嚴格字對齊。
使用示例:
DataTest DCD 4 , 5 , 6 ;分配一片連續的字存儲單元並初始化。
4、 DCFD(或DCFDU)
語法格式:
標號 DCFD (或 DCFDU )表達式
DCFD (或 DCFDU )僞指令用於爲雙精度的浮點數分配一片連續的字存儲單元並用僞指令中指定的表達式初始化。每個雙精度的浮點數佔據兩個字單元。用 DCFD 分配的字存儲單元是字對齊的,而用 DCFDU 分配的字存儲單元並不嚴格字對齊。
使用示例:
FDataTest DCFD 2E115 , -5E7 ;分配一片連續的字存儲單元並初始化爲指定的雙精度數。
5、 DCFS(或DCFSU)
語法格式:
標號 DCFS (或 DCFSU )表達式
DCFS (或 DCFSU )僞指令用於爲單精度的浮點數分配一片連續的字存儲單元並用僞指令中指定的表達式初始化。每個單精度的浮點數佔據一個字單元。 用 DCFS 分配的字存儲單元是字對齊的,而用 DCFSU 分配的字存儲單元並不嚴格字對齊。
使用示例:
FDataTest DCFS 2E5 , -5E - 7 ;分配一片連續的字存儲單元並初始化爲指定的單精度數。
6、 DCQ(或DCQU)
語法格式:
標號 DCQ (或 DCQU )表達式
DCQ (或 DCQU )僞指令用於分配一片以 8 個字節爲單位的連續存儲區域並用僞指令中指定的表達式
初始化。
用 DCQ 分配的存儲單元是字對齊的,而用 DCQU 分配的存儲單元並不嚴格字對齊。
使用示例:
DataTest DCQ 100 ;分配一片連續的存儲單元並初始化爲指定的值。
7、 SPACE
語法格式:
標號 SPACE 表達式
SPACE 僞指令用於分配一片連續的存儲區域並初始化爲 0 。其中,表達式爲要分配的字節數。
SPACE 也可用 “ % ” 代替。
使用示例:
DataSpace SPACE 100 ;分配連續 100 字節的存儲單元並初始化爲 0 。
8、 MAP
語法格式:
MAP 表達式 { ,基址寄存器 }
MAP 僞指令用於定義一個結構化的內存表的首地址。 MAP 也可用 “ ^ ” 代替。
表達式可以爲程序中的標號或數學表達式,基址寄存器爲可選項,當基址寄存器選項不存在時,表達式的值即爲內存表的首地址,當該選項存在時,內存表的首地址爲表達式的值與基址寄存器的和。
MAP 僞指令通常與 FIELD 僞指令配合使用來定義結構化的內存表。
使用示例:
MAP 0x100 , R0 ;定義結構化內存表首地址的值爲 0x100 + R0 。
9、 FILED
語法格式:
標號 FIELD 表達式
FIELD 僞指令用於定義一個結構化內存表中的數據域。 FILED 也可用 “ # ” 代替。
表達式的值爲當前數據域在內存表中所佔的字節數。
FIELD 僞指令常與 MAP 僞指令配合使用來定義結構化的內存表。 MAP 僞指令定義內存表的首地址, FIELD 僞指令定義內存表中的各個數據域,並可以爲每個數據域指定一個標號供其他的指令引用。
注意 MAP 和 FIELD 僞指令僅用於定義數據結構,並不實際分配存儲單元。
使用示例:
MAP 0x100 ;定義結構化內存表首地址的值爲 0x100 。
A FIELD 16 ;定義 A 的長度爲 16 字節,位置爲 0x100
B FIELD 32 ;定義 B 的長度爲 32 字節,位置爲 0x110
S FIELD 256 ;定義 S 的長度爲 256 字節,位置爲 0x130
彙編控制( Assembly Control )僞指令
彙編控制僞指令用於控制彙編程序的執行流程,常用的彙編控制僞指令包括以下幾條:
— IF 、 ELSE 、 ENDIF
— WHILE 、 WEND
— MACRO 、 MEND
— MEXIT
1、 IF、ELSE、ENDIF
語法格式:
IF 邏輯表達式
指令序列 1
ELSE
指令序列 2
ENDIF
IF 、 ELSE 、 ENDIF 僞指令能根據條件的成立與否決定是否執行某個指令序列。當 IF 後面的邏輯表
達式爲真,則執行指令序列 1 ,否則執行指令序列 2 。其中, ELSE 及指令序列 2 可以沒有,此時,當
IF 後面的邏輯表達式爲真,則執行指令序列 1 ,否則繼續執行後面的指令。
IF 、 ELSE 、 ENDIF 僞指令可以嵌套使用。
使用示例:
GBLL Test ;聲明一個全局的邏輯變量,變量名爲 Test……
IF Test = TRUE
指令序列 1
ELSE
指令序列 2
ENDIF
2、 WHILE、WEND
語法格式:
WHILE 邏輯表達式
指令序列
WEND
WHILE 、 WEND 僞指令能根據條件的成立與否決定是否循環執行某個指令序列。當 WHILE 後面的邏輯
表達式爲真,則執行指令序列,該指令序列執行完畢後,再判斷邏輯表達式的值,若爲真則繼續執行,一直
到邏輯表達式的值爲假。
WHILE 、 WEND 僞指令可以嵌套使用。
使用示例:
GBLA Counter ;聲明一個全局的數學變量,變量名爲 Counter
Counter SETA 3 ;由變量Counter 控制循環次數
……
WHILE Counter < 10
指令序列
WEND
3、 MACRO、MEND
語法格式:
$ 標號 宏名 $ 參數 1 , $ 參數 2 ,……
指令序列
MEND
MACRO 、 MEND 僞指令可以將一段代碼定義爲一個整體,稱爲宏指令,然後就可以在程序中通過宏指令
多次調用該段代碼。其中, $ 標號在宏指令被展開時,標號會被替換爲用戶定義的符號,宏指令可以使用
一個或多個參數,當宏指令被展開時,這些參數被相應的值替換。
宏指令的使用方式和功能與子程序有些相似,子程序可以提供模塊化的程序設計、節省存儲空間並提高
運行速度。但在使用子程序結構時需要保護現場,從而增加了系統的開銷,因此,在代碼較短且需要傳遞的
參數較多時,可以使用宏指令代替子程序。
包含在 MACRO 和 MEND 之間的指令序列稱爲宏定義體,在宏定義體的第一行應聲明宏的原型(包含宏
名、所需的參數),然後就可以在彙編程序中通過宏名來調用該指令序列。在源程序被編譯時,彙編器將宏
調用展開,用宏定義中的指令序列代替程序中的宏調用,並將實際參數的值傳遞給宏定義中的形式參數。
MACRO 、 MEND 僞指令可以嵌套使用。
4、 MEXIT
語法格式:
MEXIT
MEXIT 用於從宏定義中跳轉出去。
其他常用的僞指令
還有一些其他的僞指令,在彙編程序中經常會被使用,包括以下幾條:
— AREA
— ALIGN
— CODE16 、 CODE32
— ENTRY
— END
— EQU
— EXPORT (或 GLOBAL )
— IMPORT
— EXTERN
— GET (或 INCLUDE )
— INCBIN
— RN
— ROUT
1、 AREA
語法格式:
AREA 段名屬性 1 ,屬性 2 ,……
AREA 僞指令用於定義一個代碼段或數據段。其中,段名若以數字開頭,則該段名需用 “ | ” 括起來
,如 |1_test| 。
屬性字段表示該代碼段(或數據段)的相關屬性,多個屬性用逗號分隔。常用的屬性如下:
— CODE 屬性:用於定義代碼段,默認爲 READONLY 。
— DATA 屬性:用於定義數據段,默認爲 READWRITE 。
— READONLY 屬性:指定本段爲只讀,代碼段默認爲 READONLY 。
— READWRITE 屬性:指定本段爲可讀可寫,數據段的默認屬性爲 READWRITE 。
— ALIGN 屬性:使用方式爲 ALIGN 表達式。在默認時, ELF (可執行連接文件)的代碼段和數據段
是按字對齊的,表達式的取值範圍爲 0 ~ 31 ,相應的對齊方式爲 2 表達式次方。
— COMMON 屬性:該屬性定義一個通用的段,不包含任何的用戶代碼和數據。各源文件中同名的
COMMON 段共享同一段存儲單元。
一個彙編語言程序至少要包含一個段,當程序太長時,也可以將程序分爲多個代碼段和數據段。
使用示例:
AREA Init , CODE , READONLY
該僞指令定義了一個代碼段,段名爲 Init ,屬性爲只讀
2、 ALIGN
語法格式:
ALIGN { 表達式 { ,偏移量 }}
ALIGN 僞指令可通過添加填充字節的方式,使當前位置滿足一定的對其方式 | 。其中,表達式的值用
於指定對齊方式,可能的取值爲 2 的冪,如 1 、 2 、 4 、 8 、 16 等。若未指定表達式,則將當前位
置對齊到下一個字的位置。偏移量也爲一個數字表達式,若使用該字段,則當前位置的對齊方式爲: 2 的
表達式次冪+偏移量。
使用示例:
AREA Init , CODE , READONLY , ALIEN = 3 ;指定後面的指令爲 8 字節對齊。
指令序列
END
3、 CODE16、CODE32
語法格式:
CODE16 (或 CODE32 )
CODE16 僞指令通知編譯器,其後的指令序列爲 16 位的 Thumb 指令。
CODE32 僞指令通知編譯器,其後的指令序列爲 32 位的 ARM 指令。
若在彙編源程序中同時包含 ARM 指令和 Thumb 指令時,可用 CODE16 僞指令通知編譯器其後的指令序
列爲 16 位的 Thumb 指令, CODE32 僞指令通知編譯器其後的指令序列爲 32 位的 ARM 指令。因此,在使
用 ARM 指令和 Thumb 指令混合編程的代碼裏,可用這兩條僞指令進行切換,但注意他們只通知編譯器其後
指令的類型,並不能對處理器進行狀態的切換。
使用示例:
AREA Init , CODE , READONLY
……
CODE32 ;通知編譯器其後的指令爲 32 位的 ARM 指令
LDR R0 ,= NEXT + 1 ;將跳轉地址放入寄存器 R0
BX R0 ;程序跳轉到新的位置執行,並將處理器切換到 Thumb 工作狀態
……
CODE16 ;通知編譯器其後的指令爲 16 位的 Thumb 指令
NEXT LDR R3,=0x3FF
……
END ;程序結束
4、 ENTRY
語法格式:
ENTRY
ENTRY 僞指令用於指定彙編程序的入口點。在一個完整的彙編程序中至少要有一個 ENTRY (也可以有
多個,當有多個 ENTRY 時,程序的真正入口點由鏈接器指定),但在一個源文件裏最多隻能有一個 ENTRY
(可以沒有)。
使用示例:
AREA Init , CODE , READONLY
ENTRY ;指定應用程序的入口點
……
5、 END
語法格式:
END
END 僞指令用於通知編譯器已經到了源程序的結尾。
使用示例:
AREA Init , CODE , READONLY
……
END ;指定應用程序的結尾
6、 EQU
語法格式:
名稱 EQU 表達式 { ,類型 }
EQU 僞指令用於爲程序中的常量、標號等定義一個等效的字符名稱,類似於 C 語言中的# define 。
其中 EQU 可用 “ * ” 代替。
名稱爲 EQU 僞指令定義的字符名稱,當表達式爲 32 位的常量時,可以指定表達式的數據類型,可以
有以下三種類型:
CODE16 、 CODE32 和 DATA
使用示例:
Test EQU 50 ;定義標號 Test 的值爲 50
Addr EQU 0x55 , CODE32 ;定義 Addr 的值爲 0x55 ,且該處爲 32 位的 ARM 指令。
7、 EXPORT(或GLOBAL)
語法格式:
EXPORT 標號 {[WEAK]}
EXPORT 僞指令用於在程序中聲明一個全局的標號,該標號可在其他的文件中引用。 EXPORT可用
GLOBAL 代替。標號在程序中區分大小寫, [WEAK] 選項聲明其他的同名標號優先於該標號被引用。
使用示例:
AREA Init , CODE , READONLY
EXPORT Stest ;聲明一個可全局引用的標號Stest……
END
8、 IMPORT
語法格式:
IMPORT 標號 {[WEAK]}
IMPORT 僞指令用於通知編譯器要使用的標號在其他的源文件中定義,但要在當前源文件中引用,而且
無論當前源文件是否引用該標號,該標號均會被加入到當前源文件的符號表中。
標號在程序中區分大小寫, [WEAK] 選項表示當所有的源文件都沒有定義這樣一個標號時,編譯器也不
給出錯誤信息,在多數情況下將該標號置爲 0 ,若該標號爲 B 或 BL 指令引用,則將 B 或 BL指令置爲
NOP 操作。
使用示例:
AREA Init , CODE , READONLY
IMPORT Main ;通知編譯器當前文件要引用標號Main,但Main 在其他源文件中定義……
END
9、 EXTERN
語法格式:
EXTERN 標號 {[WEAK]}
EXTERN 僞指令用於通知編譯器要使用的標號在其他的源文件中定義,但要在當前源文件中引用,如果
當前源文件實際並未引用該標號,該標號就不會被加入到當前源文件的符號表中。標號在程序中區分大小寫
, [WEAK] 選項表示當所有的源文件都沒有定義這樣一個標號時,編譯器也不給出錯誤信息,在多數情況下
將該標號置爲 0 ,若該標號爲 B 或 BL 指令引用,則將 B 或 BL指令置爲 NOP 操作。
使用示例:
AREA Init , CODE , READONLY
EXTERN Main ;通知編譯器當前文件要引用標號Main,但Main 在其他源文件中定義……
END
10、 GET(或INCLUDE)
語法格式:
GET 文件名
GET 僞指令用於將一個源文件包含到當前的源文件中,並將被包含的源文件在當前位置進行彙編處理。
可以使用 INCLUDE 代替 GET 。
彙編程序中常用的方法是在某源文件中定義一些宏指令,用 EQU 定義常量的符號名稱,用 MAP和
FIELD 定義結構化的數據類型,然後用 GET 僞指令將這個源文件包含到其他的源文件中。使用方法與 C 語
言中的 “ include ” 相似。
GET 僞指令只能用於包含源文件,包含目標文件需要使用 INCBIN 僞指令
使用示例:
AREA Init , CODE , READONLY
GET a1.s ;通知編譯器當前源文件包含源文件a1.s
GE T C:\a2.s ;通知編譯器當前源文件包含源文件C:\ a2.s ……
END
11、 INCBIN
語法格式:
INCBIN 文件名
INCBIN 僞指令用於將一個目標文件或數據文件包含到當前的源文件中,被包含的文件不作任何變動的
存放在當前文件中,編譯器從其後開始繼續處理。
使用示例:
AREA Init , CODE , READONLY
INCBIN a1.dat ;通知編譯器當前源文件包含文件a1.dat
INCBIN C:\a2.txt ;通知編譯器當前源文件包含文件C:\a2.txt……
END
12、 RN
語法格式:
名稱 RN 表達式
RN 僞指令用於給一個寄存器定義一個別名。採用這種方式可以方便程序員記憶該寄存器的功能。其中
,名稱爲給寄存器定義的別名,表達式爲寄存器的編碼。
使用示例:
Temp RN R0 ;將R0 定義一個別名Temp
13、 ROUT
語法格式:
{ 名稱 } ROUT
ROUT 僞指令用於給一個局部變量定義作用範圍。在程序中未使用該僞指令時,局部變量的作用範圍爲
所在的 AREA ,而使用 ROUT 後,局部變量的作爲範圍爲當前 ROUT 和下一個 ROUT 之間。
雜項僞操作
.arm .arm @ 定義以下代碼使用 ARM 指令集編譯
.code 32 .code 32 @作用同.arm
.code 16 .code 16 @作用同.thumb
.thumb .thumb @定義以下代碼使用 Thumb 指令集編譯
.section .section expr @定義域中包含的段。expr 可以使.text,.data.,.bss
嵌入式 ARM 體系結構與接口技術
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.text .text {subsection} @ 將 定 義 符 開 始 的 代 碼 編 譯 到 代 碼 段 或 代 碼 子 段
(subsection)
.data .data {subsection} @ 將 定 義 符 開 始 的 代 碼 編 譯 到 數 據 段 或 數 據 子 段
(subsection)
.bss .bss {subsection} @將變量存放到.bss 段或.bss 的子段(subsection)
.align .align{alignment}{,fill}{,max} @通過用零或指定的數據進行填充來使當前位置
與指定邊界對齊
.org .org offset{,expr} @指定從當前地址加上 offset 開始存放代碼,並且從當前地
址到當前地址加上 offset 之間的內存單元,用零或指定的數據進行填充
乘法指令
助記符 說明 操作
MUL R1,R2,R3 32位乘法 R1=R2×R3
MLA R1,R2,R3,R0 32位乘加 R1=R2×R3+R0
UMULL R0,R1,R5,R8 64位無符號乘法 (R1、R0)=R5×R8
UMLAL R0,R1,R5,R8 64位無符號乘加 (R1、R0)=R5×R8+(R1、R0)
SMULL R2,R3,R7,R6 64位有符號乘法 (R3、R2)=R7×R6
SMLAL R2,R3,R7,R6 64位有符號乘加 (R3、R2)=R7×R6+(R3、R2)
ARM異常處理機制
進入異常過程
1)將CPSR寄存器內容存入IRQ模式的SPSR寄存器中
2)修改CPSR寄存器:
將I位設置爲1(禁止IRQ中)
將T位設置爲0(進入ARM狀態)
設置MOD位,切換處理器模式至IRQ模式
3)將下一條指令的地址存入IRQ模式的lr寄存器中
4)將跳轉地址存入PC,實現跳轉
退出異常過程
1)將SPSR寄存器的值複製回CPSR寄存器
2)將lr寄存器的值減去一個常量後複製到PC寄存器,跳轉到被中斷的用戶程序
補充
寄存器列表後的^的作用可以讓 SPSR 的值恢復到 CPSR 中
ldmfd sp!, {r0, r1, r12, pc}^