ARM-V7架构（二）

本节主要介绍ARM指令：

 

GNU汇编语法：

GNU 汇编语法适用于所有的架构，并不是 ARM 独享的，GNU 汇编由一系列的语句组成，

每行一条语句，每条语句有三个可选部分，如下：

label：instruction @ comment

label 即标号，表示地址位置，有些指令前面可能会有标号，这样就可以通过这个标号得到指令的地址，标号也可以用来表示数据地址。注意 label 后面的“：”，任何以“：”结尾的标识符都会被识别为一个标号。

instruction 即指令，也就是汇编指令或伪指令。

@符号，表示后面的是注释，就跟 C 语言里面的“/*”和“*/”一样，其实在 GNU 汇编文件中我们也可以使用“/*”和“*/”来注释。

comment 就是注释内容。

比如如下代码：

add: MOVS R0, #0X12 @设置 R0=0X12

上面代码中“add:”就是标号，“MOVS R0,#0X12”就是指令，最后的“@设置 R0=0X12”就是注释。

 

用户可以使用.section 伪操作来定义一个段，汇编系统预定义了一些段名：

.text 表示代码段。

.data 初始化的数据段。

.bss 未初始化的数据段。

.rodata 只读数据段。

我们当然可以自己使用.section 来定义一个段，每个段以段名开始，以下一段名或者文件结尾结束，比如：

.section .testsection @定义一个 testsetcion 段

汇编程序的默认入口标号是_start，不过我们也可以在链接脚本中使用 ENTRY 来指明其它的入口点，下面的代码就是使用_start 作为入口标号：

.global _start _start: ldr r0, =0x12 @r0=0x12

上面代码中.global 是伪操作，表示_start 是一个全局标号，类似 C 语言里面的全局变量一样，常见的伪操作有：

.byte 定义单字节数据，比如.byte 0x12。

.short 定义双字节数据，比如.short 0x1234。

.long 定义一个 4 字节数据，比如.long 0x12345678。

.equ 赋值语句，格式为：.equ 变量名，表达式，比如.equ num, 0x12，表示 num=0x12。

.align 数据字节对齐，比如：.align 4 表示 4 字节对齐。

.end 表示源文件结束。

.global 定义一个全局符号，格式为：.global symbol，比如：.global _start。

 

GNU 汇编同样也支持函数，函数格式如下：

函数名:函数体返回语句

GNU 汇编函数返回语句不是必须的，如下代码就是用汇编写的 Cortex-A7 中断服务函数：

/* 未定义中断 */
Undefined_Handler:ldr r0, =Undefined_Handlerbx r0
/* SVC 中断 */
SVC_Handler:ldr r0, =SVC_Handlerbx r0
/* 预取终止中断 */
PrefAbort_Handler:ldr r0, =PrefAbort_Handler bx r0

上述代码中定义了三个汇编函数：Undefined_Handler、SVC_Handler 和PrefAbort_Handler。以函数 Undefined_Handler 为例我们来看一下汇编函数组成，“Undefined_Handler”就是函数名，“ldr r0, =Undefined_Handler”是函数体，“bx r0”是函数返回语句，“bx”指令是返回指令，函数返回语句不是必须的。

 

ARM-V7常用汇编

处理器内部数据传输指令

MOV指令：

mov指令常见的三种用法：

• 用于数据传送可以传送立即数，寄存器的值和移位操作产生的值
• 当目标寄存器是PC指针的时候，可以实现程序的跳转
• 当目标寄存器是pc指针的时候并且s位被设置，那么在执行跳转操作指令的同时会把SPSR寄存器的值恢复到CPSR中，所用于异常返回

mov r0,r0    /*空指令，耗时操作*/
mov r0,r0,lsl#3    /*左移操作，相当于r0=r0*8*/
mov pc,lr        /*退出到调用者，用于普通函数返回，PC即是R15*/
movs pc,lr        /*退出到调用者并恢复标志位，用于异常函数返回，加s表示影响cpsr，表示恢复到调用之前的位置*/

 

MVN指令：

mvn指令主要完成下面的功能：

• 向寄存器中传送一个负数
• 生成位掩码
• 求一个数的反码

mvn r0,#4    /*r0 = -5，立即数4取反为-5*/
mvn r0,#0    /*r0 = -1*/

 

MRS 指令：

MRS 指令用于将特殊寄存器(如 CPSR 和 SPSR)中的数据传递给通用寄存器，要读取特殊

寄存器的数据只能使用 MRS 指令！使用示例如下：

MRS R0, CPSR　　@将特殊寄存器 CPSR 里面的数据传递给 R0，即 R0=CPSR

 

MSR 指令：

MSR 指令和 MRS 刚好相反，MSR 指令用来将普通寄存器的数据传递给特殊寄存器，也就

是写特殊寄存器，写特殊寄存器只能使用 MSR，使用示例如下：

MSR CPSR, R0　　@将 R0 中的数据复制到 CPSR 中，即 CPSR=R0

 

存储器访问指令：

LDR 指令：

LDR 主要用于从存储加载数据到寄存器 Rx 中，LDR 也可以将一个立即数加载到寄存器 Rx中，LDR 加载立即数的时候要使用“=”，而不是“#”。

LDR R0, =0X0209C004 @将寄存器地址 0X0209C004 加载到 R0 中，即 R0=0X0209C004
LDR R1, [R0] @读取地址 0X0209C004 中的数据到 R1 寄存器中

 

STR 指令：

LDR 是从存储器读取数据，STR 就是将数据写入到存储器中，

LDR R0, =0X0209C004 @将寄存器地址 0X0209C004 加载到 R0 中，即 R0=0X0209C004
LDR R1, =0X20000002 @R1 保存要写入到寄存器的值，即 R1=0X20000002
STR R1, [R0] @将 R1 中的值写入到 R0 中所保存的地址中

 

压栈出栈指令：

在 A 函数中调用 B 函数，当 B 函数执行完以后再回到 A 函数继续执行。要想再跳回 A 函数以后代码能够接着正常运行，那就必须在跳到 B 函数之前将当前处理器状态保存起来(就是保存 R0~R15 这些寄存器值)，当 B 函数执行完成以后再用前面保存的寄存器值恢复R0~R15 即可。保存 R0~R15 寄存器的操作就叫做现场保护，恢复 R0~R15 寄存器的操作就叫做恢复现场。在进行现场保护的时候需要进行压栈(入栈)操作，恢复现场就要进行出栈操作。压栈的指令为 PUSH，出栈的指令为 POP，PUSH 和 POP 是一种多存储和多加载指令，即可以一次操作多个寄存器数据，他们利用当前的栈指针 SP 来生成地址，PUSH 和 POP 的用法如下所示：

PUSH <reg list>   /*将寄存器列表存入栈中*/
POP <reg list>     /*从栈中恢复寄存器列表*/

举例：

要将 R0~R3 和 R12 这 5 个寄存器压栈

PUSH {R0~R3, R12} @将 R0~R3 和 R12 压栈

push和pop的另外一种写法便是stmfd sp!和ldmfd sp!

 

跳转指令：

有多种跳转操作，比如：

①、直接使用跳转指令 B、BL、BX 等。

②、直接向 PC 寄存器里面写入数据。

 

B指令：

这是最简单的跳转指令，B 指令会将 PC 寄存器的值设置为跳转目标地址， 一旦执行 B 指令，ARM 处理器就会立即跳转到指定的目标地址。如果要调用的函数不会再返回到原来的执行处，那就可以用 B 指令，如下示例：

_start:ldr sp,=0X80200000 /*设置栈指针*/b main     /*跳转到 main 函数*/

上述代码就是典型的在汇编中初始化 C 运行环境，然后跳转到 C 文件的 main 函数中运行，上述代码只是初始化了 SP 指针，有些处理器还需要做其他的初始化，比如初始化 DDR 等等。因为跳转到 C 文件以后再也不会回到汇编了，所以在第 4 行使用了 B 指令来完成跳转。

 

BL指令：

BL 指令相比 B 指令，在跳转之前会在寄存器 LR(R14)中保存当前 PC 寄存器值，所以可以通过将 LR 寄存器中的值重新加载到 PC 中来继续从跳转之前的代码处运行，这是子程序调用一个基本但常用的手段。比如 Cortex-A 处理器的 irq 中断服务函数都是汇编写的，主要用汇编来实现现场的保护和恢复、获取中断号等。但是具体的中断处理过程都是 C 函数，所以就会存在汇编中调用 C 函数的问题。而且当 C 语言版本的中断处理函数执行完成以后是需要返回到irq 汇编中断服务函数，因为还要处理其他的工作，一般是恢复现场。这个时候就不能直接使用B 指令了，因为 B 指令一旦跳转就再也不会回来了，这个时候要使用 BL 指令，示例代码如下：

push {r0, r1}             /*保存 r0,r1*/
cps #0x13                 /*进入 SVC 模式，允许其他中断再次进去*/
bl system_irqhandler     /*加载 C 语言中断处理函数到 r2 寄存器中*/
cps #0x12                 /*进入 IRQ 模式*/
pop {r0, r1}         
str r0, [r1, #0X10]     /*中断执行完成，写 EOIR*/

 

算术运算和逻辑运算指令:

ADD指令：

add r0,r0,#3    /*保留r0中的0位和1位，丢弃其他的位*/
add r2,r1,r3    /*r2 = r1&r3*/
ands r0,r0,#0x01    /*r0 = r0&0x1，取出最低位数据*/

 

ORR指令：

逻辑或

 

SUB指令：

sub r0,r1,r2        /*r0 = r1-r2*/
sub r0,r1,#256      /*r0 = r1-256*/

其他的不一一说明，具体逻辑运算指令如下：