接觸嵌入式以來(lái)，匯編來(lái)來(lái)回回學(xué)了好幾遍，感覺(jué)還是有幾個(gè)地方不清楚，所以在這里做一下總結(jié)，基本的非常簡(jiǎn)單的指令就不多余介紹了，主要分享一些個(gè)人覺(jué)得雖然微不足道，但是對(duì)于理解ARM匯編有幫助的一些知識(shí)

在這里一定要說(shuō)一下，剛開(kāi)始學(xué)的時(shí)候步入了一個(gè)大坑，我以為我學(xué)的是ARM匯編，后來(lái)了解到了，原來(lái)是GNU匯編，怪不得我有些問(wèn)題去網(wǎng)上找的時(shí)候迷迷糊糊的，直到最近才糾正過(guò)來(lái)

所以首先就是介紹一下這兩種匯編有什么區(qū)別

ARM匯編與GNU匯編區(qū)別

ARM匯編開(kāi)發(fā)，有兩種開(kāi)發(fā)方式，一種是使用ARM匯編，一種是使用ARM GNU匯編。

兩種匯編開(kāi)發(fā)，使用的匯編指令是完全一樣的。

區(qū)別是宏指令，偽指令，偽操作不一樣。

有上述區(qū)別的原因就是 兩種開(kāi)發(fā)方式所使用的編譯工具不一樣。

在指令表示方面： ARM匯編指令都是大寫(xiě) GNU匯編指令都是小寫(xiě)

兩種常用的ARM的編譯開(kāi)發(fā)環(huán)境 ：

DS5、MDK、keil：ARM提供的集成開(kāi)發(fā)軟件。使用的是ARM提供的工具鏈進(jìn)行程序編譯。

GNU開(kāi)發(fā)環(huán)境： 由GNU的匯編器as，交叉編譯器gcc，和鏈接器ld等組成。

因?yàn)槲覀兪褂玫氖荊NU的交叉編譯工具鏈，所以我們使用GNU匯編。

雖說(shuō)我們使用GNU匯編，但我開(kāi)始學(xué)錯(cuò)了，記了好多ARM匯編的筆記，在這里也分享出來(lái)(主要是不能浪費(fèi)了)，然后會(huì)將ARM匯編與GNU匯編的異同列舉出來(lái)，大家對(duì)照著看完的話(huà)會(huì)有不一樣的收獲

完整匯編語(yǔ)句(適用于A(yíng)RM匯編與GNU匯編)

匯編語(yǔ)言局限于硬件平臺(tái) 以下面不同平臺(tái)舉例(68k為摩托羅拉的一個(gè)架構(gòu))

# 向一個(gè)寄存器中的一個(gè)值加100

x86: add eax, #100

68k: ADD #100,d0

ARM: add r0, r0, 100

ARM匯編指令格式

Operation{cond}{s} Rd, Rn, Operand2

# 一條匯編指令可分為6個(gè)部分，存在2個(gè)可選項(xiàng)

#1. Operation 表示操作指令

#2. {cond} 可選項(xiàng)，表示條件，例如 eq(相等)

#3. {s} 可選項(xiàng)，表示狀態(tài)，例如 n z 也就是上文提到的CPSR寄存器的標(biāo)志位

#4. Rd 英文rigister direction 即 目標(biāo)寄存器

#5. Rn 即 源寄存器

#6. 后續(xù)附加操作

接下來(lái)將上面的完整的匯編指令引申到32位的二進(jìn)制指令

所以匯編與二進(jìn)制指令是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系

# 可能有錯(cuò)誤，但意思是這么個(gè)意思

[7:0]表示 Operand2

[11：8] 表示 Rn

[15:12] 表示 Rd

[19:16] 表示 s

[24:20] 表示 cond

[27:25] 為保留

[31:28] 表示 Operation

匯編入口(只適用于A(yíng)RM匯編)

# 下面一行表示 名字叫做 (Example) 的 (只讀 READONLY) (代碼 CODE) (區(qū)域 AREA)

AREA Example, CODE, REANONLY

# 下面一行ENTRY 表示入口

ENTYR

# 下面一行 表示32位編碼,與16位的Thumb編碼對(duì)應(yīng)

CODE32

# 下面一行表示 固有l(wèi)abel標(biāo)號(hào)，表示代碼在這里開(kāi)始執(zhí)行

START 

匯編指令

# 下面一行 表示代碼結(jié)束

END

狀態(tài)碼status

這里也需要結(jié)合上文ARM體系結(jié)構(gòu)提到的CPSR寄存器

status碼也緊跟在操作碼以后

例如 MOVC 表示 先進(jìn)位再操作

尋址方式

單寄存器訪(fǎng)問(wèn)

立即數(shù)尋址

ADD R0,R0,#0X3F

立即數(shù)即代表一個(gè)數(shù)字， 立即數(shù)尋址表示在寄存器與一個(gè)數(shù)字之間操作

寄存器尋址

ADD R0,R1,R2 只在寄存器之間操作，不涉及內(nèi)存。

內(nèi)存靠地址尋找，寄存器靠名字尋找

寄存器間接尋址

ADD與MOV指令只能操作寄存器，不能操作內(nèi)存。

操作內(nèi)存使用LDR與STR指令 MOV指令 可以在寄存器之間傳輸數(shù)據(jù)，也可以將立即數(shù)傳輸?shù)郊拇嫫?p>

使用如下指令使數(shù)據(jù)在內(nèi)存與寄存器之間傳遞

LDR R0,[R1] 表示將R1對(duì)應(yīng)內(nèi)存的數(shù)據(jù)放到R0

STR R0,[R1] 表示將R0里面的數(shù)據(jù)放到R1對(duì)應(yīng)的內(nèi)存

c語(yǔ)言中指針的解引用也使用這種方式

寄存器移位尋址

ADD R3,R2,R1,LSL#2 表示R1左移兩位加上R2再賦值給R3，LSL表示左移

基址地址尋址

LDR R0,[R1,#4] 表示R1地址加4的地址處的值放到R0

LDR R0,[R1],#4 表示R1地址處的值取出再加4放到R0

LDR R0,[R1,R2] 表示R1加R2對(duì)應(yīng)的內(nèi)存地址的值放到R0

相對(duì)尋址

BL NEXT 表示跳轉(zhuǎn)到NEXT,并且保存跳轉(zhuǎn)前的地址到LR寄存器

相當(dāng)于計(jì)算pc指針的偏移量來(lái)進(jìn)行跳轉(zhuǎn)

多寄存器內(nèi)存訪(fǎng)問(wèn)

原型： STM LDM

變種：

STMIA xx {xx} 表示將后面連續(xù)寄存器地址的值寫(xiě)入前面所指的內(nèi)存中去

LDMIA xx {xx} 表示讀取前面所指內(nèi)存的值放到后面連續(xù)的寄存器中

這里一定要注意單寄存器與多寄存器的存取方向是正好相反的

數(shù)據(jù)塊模式：

A 表示 after 傳送前

B 表示 before 傳送后

I 表示 increase 自增4字節(jié)

D 表示 decrease 遞減4字節(jié)

IA 表示傳送前地址加4

IB 表示傳送后地址加4

DA 表示傳輸前地址減4

DB 表示傳輸后地址減4

默認(rèn)情況下：

STM = STMIA

LDM = LDRIA

堆棧模式： 也是多寄存器尋址的方式

但是多寄存器尋址的位置是任意的

ldria sp! {xxx} 表示在堆棧上連續(xù)讀取多個(gè)數(shù)據(jù)到寄存器

是一種壓棧和出棧的實(shí)現(xiàn)方式

跳轉(zhuǎn)指令

長(zhǎng)指令跳轉(zhuǎn)，直接操作pc寄存器

短指令跳轉(zhuǎn)，使用bl 或者 b 進(jìn)行跳轉(zhuǎn)

b與bl與bx

b相當(dāng)于c語(yǔ)言中的goto語(yǔ)句,不回到原來(lái)地方

bl相當(dāng)于將當(dāng)前地址放入lr寄存器，執(zhí)行完以后最后一句為mov pc, lr跳回原來(lái)的地址繼續(xù)執(zhí)行

bx表示帶模式跳轉(zhuǎn)，返回原有的模式(例如超級(jí)模式)

MRS 與 MSR 記憶方法

這是操作CPSR寄存器的兩個(gè)命令，具體使用方法不做過(guò)多介紹

MRS 表示 Move to Register from Status register英文的其中幾個(gè)簡(jiǎn)寫(xiě)

MSR 表示 Move to Status register from Register 英文的其中幾個(gè)簡(jiǎn)寫(xiě)

arm匯編偽指令

雖然匯編指令可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)以及跳轉(zhuǎn)等各種工作，但比較繁瑣 所以使用帶參數(shù)宏的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)一些偽指令
偽指令只在匯編器之前作用，匯編之后會(huì)翻譯成標(biāo)準(zhǔn)的匯編指令集
偽指令分為arm匯編偽指令與GNU匯編偽指令
下面均為 ARM匯編 偽指令
兩種偽指令對(duì)應(yīng)關(guān)系在后面表格列舉出來(lái)

.global 是GNU偽指令，表示全局的標(biāo)簽,對(duì)外導(dǎo)出

_start 是GNU偽指令，表示起始地址，類(lèi)似于我們之前提到的ENTYR

指令后綴

ldrb r0, [r1] 指令意思不變，操作數(shù)變?yōu)橐粋€(gè)字節(jié)(byte)(8位)

ldrh r0, [r1] 指令意思不變，操作數(shù)變?yōu)橐粋€(gè)半字(half word)16位

ldrs r0, [r1] 指令意思不變，操作數(shù)變?yōu)橛蟹?hào)數(shù)(signed)

movs r0, #0 默認(rèn)結(jié)果為零但不影響CPSR的Z位，加上s以后會(huì)影響CPSR標(biāo)志位

但是以下指令一定會(huì)影響標(biāo)志位

cmp r0, r1 等價(jià)于sub r0, r1, 比較結(jié)果是否為零,將CPSR中的 Z 標(biāo)志位置位

cmn r0, r1 等價(jià)于add r0, r1 判斷兩個(gè)數(shù)是否互補(bǔ)，比較結(jié)果是否為零,將CPSR中的 Z 標(biāo)志位置位

tst r0, #01 等價(jià)于 add r0, #01 用于測(cè)試某些位是否為1 ，將CPSR中的 Z 標(biāo)志位置位

teq r0, r1等價(jià)于 eor r0, r1 使用異或判斷兩個(gè)寄存器是否相等，將CPSR中的 Z 標(biāo)志位置位

條件執(zhí)行后綴

beq 如果條件成立再進(jìn)行跳轉(zhuǎn)，條件后綴成立取決于之前代碼的運(yùn)行結(jié)果。

上一句代碼執(zhí)行結(jié)果影響CPSR的標(biāo)志位

CPSR標(biāo)志位決定條件后綴是否成立

具體如下表格

GT表示 greater than

LT表示 lower than

E表示 equal

N表示 not

條件碼會(huì)緊跟在指令的后面，例如 BEQ表示相等再跳轉(zhuǎn)

GNU匯編中 ！

! 表示寄存器自增/自減

因?yàn)闂Ｊ窍蛳略鲩L(zhǎng)的。

STMDB SP! {R0-R3} 表示傳輸完一個(gè)數(shù)據(jù)以后，SP指針也會(huì)自減，相當(dāng)于 PUSH {R0-R3}

同理 LDMIA SP! {R0-R3} 相當(dāng)于 POP {R0-R3}

加上感嘆號(hào)以后相當(dāng)于sp的值會(huì)進(jìn)行實(shí)時(shí)更新，不然只是一個(gè)臨時(shí)變量在自加，不會(huì)改變sp指針的值。

換句話(huà)說(shuō)，加上感嘆號(hào)代表sp實(shí)時(shí)指向棧頂，但是不加的話(huà)，數(shù)據(jù)雖然保存到棧里，但指針還是指向原來(lái)的位置。

pc指針

由于三級(jí)流水線(xiàn)的關(guān)系

pc指向正在被取指的指令

真正被執(zhí)行的指令為pc - 8

arm偽指令與GNU偽指令的區(qū)別

swi

軟中斷指令，軟件模擬中斷用來(lái)實(shí)現(xiàn)操作系統(tǒng)中的系統(tǒng)調(diào)用

中斷向量表有一個(gè)軟中斷入口 編寫(xiě)操作系統(tǒng)的人才會(huì)用到，普通驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)基本用不到

mcr 與 mrc 記憶方法

協(xié)處理器操作指令

mrc 是 move to register from cp15 從cp15讀取數(shù)據(jù)

mcr 是 move to cp15 from register 向cp15寫(xiě)入數(shù)據(jù)

這樣記憶起來(lái)就特別容易，不至于弄亂順序

協(xié)處理器

coperation processor或者寫(xiě)成 coprocessor

• soC內(nèi)部另一個(gè)處理核心(不需要CPU參與)，協(xié)助CPU完成某些功能

• ARM設(shè)計(jì)上可以支持16個(gè)協(xié)處理器，但是我們常用的一般soC只實(shí)現(xiàn)其中的cp15(只實(shí)現(xiàn)了這一個(gè))

• 協(xié)處理器和MMU、cache、TLB(這三個(gè)概念可以查看之前的文章-ARM體系架構(gòu))等處理有關(guān)

偽指令

偽指令編譯以后不生成機(jī)器碼

偽指令與編譯器有關(guān)，因?yàn)槲覀兪褂玫氖荊NU工具鏈，所以我們使用GNU偽指令

符號(hào):

@用在行后注釋

以 : 結(jié)尾的是標(biāo)號(hào)

.點(diǎn)號(hào)在GNU匯編中表示當(dāng)前指令地址

# 下面表示一個(gè)死循環(huán)

flag:

b flag

# 下面也表示一個(gè)死循環(huán)

b .

立即數(shù)之前要加上#

GNU匯編偽指令

# 聲明 _start為外部鏈接屬性

.global _start

# 指定當(dāng)前段為代碼段

.section .text

# 數(shù)據(jù)類(lèi)型

.ascii 定義字符

.byte 定義字節(jié)

.short 定義兩個(gè)字節(jié)類(lèi)型數(shù)據(jù)，相當(dāng)于c語(yǔ)言中的unsigned short

.word 定義四個(gè)字節(jié)類(lèi)型數(shù)據(jù) 相當(dāng)于c語(yǔ)言中的unsigned int

.quad 定義八個(gè)字節(jié)類(lèi)型數(shù)據(jù) 

.float 定義四個(gè)字節(jié)類(lèi)型的數(shù)據(jù) 相當(dāng)于c語(yǔ)言中的float

# 以 2的n次方 進(jìn)行字節(jié)對(duì)齊

.align n

下面表示定義一個(gè)unsigned int 類(lèi)型變量 變量名為 a 變量值為123

a:

.word 123

ldr指令 與 ldr偽指令

ldr指令需要考慮合法立即數(shù)與非法立即數(shù) ldr偽指令不需要考慮立即數(shù)是否合法

ARM指令只有32位，包括指令標(biāo)記等，所以32位不能全部用來(lái)放數(shù)字

所以就有了合法立即數(shù)與非法立即數(shù)的區(qū)別

經(jīng)過(guò)任意位數(shù)移位后非零部分可以用8位表示的稱(chēng)為合法立即數(shù)

但我們使用的ldr 偽指令，他會(huì)自動(dòng)判斷是合法還是非法立即數(shù)，如果非法，它會(huì)自動(dòng)轉(zhuǎn)成合法立即數(shù)

偽指令與指令的區(qū)別在于立即數(shù)之前是=還是#

為 = 表示ldr偽指令

為 # 表示ldr指令

所以 99% 的情況下都會(huì)使用偽指令

寄存器改名

匯編語(yǔ)言的時(shí)候直接寫(xiě)這些寄存器的名字就可以

但是芯片廠(chǎng)商也可以自己改變寄存器的名字

方便廠(chǎng)商更加方便的定制

cotex A 系列引入的機(jī)制

四種棧

1. 空棧表示棧頂指針指向最后一個(gè)數(shù)據(jù)的下一個(gè)內(nèi)存位置，相當(dāng)于棧頂指針指向一個(gè)空元素

1. 滿(mǎn)棧表示棧頂指針指向棧頂?shù)淖詈笠粋€(gè)數(shù)據(jù)，相當(dāng)于指向一個(gè)元素

1. 增棧 表示棧的增長(zhǎng)是向內(nèi)存地址高的位置進(jìn)行增長(zhǎng)

1. 減棧 表示棧的增長(zhǎng)是向內(nèi)存低的位置進(jìn)行增長(zhǎng)

ARM體系結(jié)構(gòu)正常情況下都是滿(mǎn)減棧

c/c++程序中嵌入?yún)R編

格式： __asm [volatile] {instruction} 限制條件：

• 不能直接向pc賦值，程序跳轉(zhuǎn)使用b或者bl指令

• 在使用物理寄存器的時(shí)候，不能使用過(guò)于復(fù)雜的c表達(dá)式，比買(mǎi)你屋里寄存器中途

• 盡量使用R0-R7通用寄存器

C語(yǔ)言調(diào)用匯編(不常用)

1. 匯編export

2. c語(yǔ)言定義 extern function

3. c語(yǔ)言使用

c語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言之間傳遞參數(shù)是通過(guò)對(duì)應(yīng)的R0-R3來(lái)傳遞的，即R0第一個(gè)參數(shù)，以此類(lèi)推，多于4個(gè)參數(shù)是借助棧完成，函數(shù)返回值通過(guò)R0來(lái)傳遞，這個(gè)規(guī)定叫做ATPCS(ARM Thumb Procedure Call Standard)，具體見(jiàn)ATPCS規(guī)范

匯編調(diào)用c語(yǔ)言

1. c語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)函數(shù)

2. 匯編import導(dǎo)入函數(shù)名

3. bl 函數(shù)名