一. ARM 匯編概述

1. 匯編使用位置

匯編位置 : 

-- 啟動代碼 : Bootloader 初始化時對 CPU 和 協處理器 等進行初始化, 此時沒有建立起 C 語言運行環境, 這個時候使用匯編語言執行初始化操作;

-- 效率要求 : 匯編效率高, Linux 內核中, 對效率有特殊要求的地方需要匯編;

2. 匯編分類

(1) ARM 標準匯編

ARM 標準匯編簡介 : 

-- 使用場景 : 適用于ARM公司的匯編器, 適合在 Windows 平臺使用, 如ADS;

(2) GNU匯編

GNU 匯編簡介 : 

-- 使用場景 : 適用于 Linux 平臺交叉編譯工具鏈的匯編器;

3. ARM 匯編程序框架

ARM 匯編框架 : 

-- ARM 匯編框架示例 : 

.section .data
	< 初始化的數據>
.section .bss
	< 未初始化的數據>
.section .text
.global _start
_start:
	<匯編代碼>

-- 程序入口 : '_start:' 是匯編程序的入口, 相當于 main();

-- 標注入口 : 使用 '.global _start' 標注程序入口, 外部才可以識別這是程序入口;

-- 標明代碼段 : '.section .text' 標明這是一個代碼段;

-- 標明 bss 段 : 使用 '.section .bss' 標明bss段, 如果沒有 bss 段 和 數據段, 直接從 .text 開始;

4. 搭建匯編開發調試環境

(1) 匯編程序準備

程序代碼 : 

-- 定義代碼段 : .text ;

-- 定義程序入口 : .globl _start;

-- 代碼示例 : 

.text
.globl _start
_start:
	mov r1,#1
	mov r2,#2
	mov r3,#3

Makefile 代碼 :

-- 鏈接 elf 格式文件 : 設置程序起始位置 6410板子是 0x50008000 地址;

-- 在 arm-linux-ld 指定程序起始地址 : 在 -Ttext 50008000 即可;

-- 如果使用鏈接器腳本指定地址 : 注意第三行指定程序起始地址;

SECTIONS
{
	. = 0x50008000;

	. = ALIGN(4);
	.text :
	{
		led.o	(.text)
		*(.text)
	}

	. = ALIGN(4);
	.rodata : { *(SORT_BY_ALIGNMENT(SORT_BY_NAME(.rodata*))) }

	. = ALIGN(4);
	.data : { *(.data) }


	. = ALIGN(4);
	.bss (NOLOAD) : { *(.bss) . = ALIGN(4); }
}

-- 代碼示例 : 

all:start.o
	arm-linux-ld -Ttext 0x50008000 -o start.elf $^

%.o:%.S
	arm-linux-gcc -g -o $@ $^ -c

clean:
	rm -rf *.o *.elf

(2) 啟動 JLink 調試

JLink 調試啟動 : 

-- 確保驅動安裝 : 注意 要安裝 Windows 驅動;

-- 連接 JLink : 虛擬機右下角連接 JLink;

-- 啟動 JLinkGDBServer : 

[root@localhost JLink_Linux_V434a]# ./JLinkGDBServer 
SEGGER J-Link GDB Server V4.34a

JLinkARM.dll V4.34a (DLL compiled Aug 31 2011 11:51:40)

Listening on TCP/IP port 2331

J-Link connected
Firmware: J-Link ARM V8 compiled Aug 24 2011 17:23:32
Hardware: V8.00
S/N: 17935099
Feature(s): RDI,FlashDL,FlashBP,JFlash

J-Link found 2 JTAG devices, Total IRLen = 5
JTAG ID: 0x07B76F0F (ARM11)

(2) eclipse 調試環境

搭建 eclipse 調試環境 : 

-- 導入工程 : 選擇 Makefile Project With Existing Code;

-- 選擇導入的代碼位置 : 

-- clean 代碼 : 選擇 'Project' --> 'Clean';

-- build 工程 : 選擇 '菜單' --> Project --> Build All 選項即可;

-- 配置 Debug 調試參數 : 

-- 執行調試 : F6 單步調試走兩步, 可以再 Register 視圖中查看寄存器的值, 可以看到 r1 和 r2 被賦值為 1 和 2 了;

二. ARM 指令分類

ARM 匯編手冊 : 

GNU 匯編 與 ARM 標準匯編區別 : 上面的手冊是 ARM 標準匯編手冊, 我們寫的是 GNU 匯編手冊, 有一定區別;

-- 大小寫區別 : ARM 標準匯編 都是大寫的, GNU 匯編可以是小寫字母;

1. 算術和邏輯指令

(1) MOV 指令

MOV 指令簡介 : 賦值操作;

-- 語法格式 : MOV , ;

-- 語法解析 : dest 是目的寄存器, op1 可以是立即數, 也可以是寄存器, 地址等, 等價于 dest = op1;

匯編程序注釋 : 匯編中使用 '@' 符號添加注釋;

示例代碼 : 

.text
.global _start
_start:

@mov 指令范例
mov r1, #8	@將 8 賦值給 r1
mov r2, r1	@將 r1 中的值賦值給 r2
mov r3, #10	@將 10 賦值給 r3 寄存器

(2) MVN 指令

MVN 指令簡介 : 取反賦值操作;

-- 語法格式 : MVN , ;

-- 語法解析 : 將操作數 op1 取反后 賦值給 dest;

指令示例 : 

-- 代碼 : 

.text
.global _start
_start:

@mvn 指令范例
mvn r1, #0b10	@0b10 二進制數取反, 賦值給 r1
mvn r2, #5	@5 十進制數取反, 賦值給 r2
mvn r3, r1	@將 r1 寄存器的值, 賦值給 r3

(3) SUB 指令

SUB 指令簡介 : 減法操作;

-- 語法格式 : SUB , , ;

-- 語法解析 : dest 存放減法結果, op1 是減數, op2 是被減數, dest = op1 - op2;

-- 注意 : dest op1 都不能使用立即數, op2 可以使用立即數;

代碼示例 : 

.text
.global _start
_start:

@sub 指令范例
@sub r1, #4, #2 錯誤示例, 減數不能是立即數, 必須是寄存器
mov r2, #4
sub r1, r2, #4
mov r0, #1
sub r3, r1, r0

(4) ADD 指令

ADD 指令簡介 : 加法操作;

-- 語法格式 : ADD , , ;

-- 語法解析 : dest 存放加法結果, op1 和 op2 是相加的兩個數, dest = op1 + op2;

-- 注意 : dest op1 都不能使用立即數, op2 可以使用立即數;

代碼示例 : 

@add 指令范例
mov r2, #1
add r1, r2, #3

(5) AND 指令

AND 指令簡介 : 邏輯與操作;

-- 語法格式 : AND , , ;

-- 語法解析 : dest 存放邏輯與結果, op1 和 op2 是相與的兩個數, dest = op1 & op2;

-- 注意 : dest op1 都不能使用立即數, 必須使用寄存器, op2 可以使用立即數;

代碼示例 : 

.text
.global _start
_start:

@and 指令范例
mov r1, #5
and r2, r1, #0

mov r1, #5
mov r2, r1, #1

(6) BIC 指令

BIC 指令簡介 : 位清除指令操作;

-- 語法格式 : AND , , ;

-- 語法解析 : dest 存放位清除結果, op1 是被清除的對象, op2 是掩碼;

-- 示例 : 'bic r0, r0, #0b1011', 清除 r0 中的 第0, 1, 3 位, 其余位保持不變, 結果放入 r0 中;

-- 注意 : dest op1 都不能使用立即數, 必須使用寄存器, op2 可以使用立即數; 

-- 二進制表示 : 掩碼中 % 在標準匯編中表示二進制, 但是在 GNU 匯編中無法使用, GNU 匯編中使用 0b 代表二進制;

代碼示例 : 

.text
.global _start
_start:

@bic 指令范例
mov r1, #0b101011
bic r2, r1, #0b101	@將r1 的 0, 2 位清除

2. 比較指令

(1) CMP 指令

CMP 指令簡介 : 比較指令;

-- 語法格式 : CMP , ;

-- 語法解析 : 比較結果有三種 op1 > op2 (CPSR N = 0), op1 = op2 (CPSR Z = 1), op1 < op2 (CPSR N = 1), 結果放入 CPSR 寄存器;

代碼示例 : 

.text
.global _start
_start:

@cmp 指令范例
mov r1, #2
cmp r1, #1

mov r1, #2
cmp r1, #3

mov r1, #2
cmp r1, #2

(2) TST 指令

TST 指令簡介 : 比較指令;

-- 語法格式 : TST , ;

-- 語法解析 : op1 和 op2 按位與操作, 結果影響 CPSR 寄存器, 如果結果 不為 0, CPSR 的 Z = 0, 如果結果為0, Z = 1;

代碼示例 : 

.text
.global _start
_start:

@cmp 指令范例
mov r1, #0b101
tst r1, #0b001	@按位與結果是 0b1, 結果不為0, CPSR Z = 0

mov r1, #0b101
tst r1, #0b10	@按位與結果是 0, 結果不為

3. 分支指令

(1) B 指令

B 指令簡介 : 分支指令;

-- 語法格式 : B{條件} 地址;

-- 語法解析 : 如果滿足條件, 就跳轉到 地址 位置, 如果不滿足條件, 就執行下面的語句, 如果沒有條件, 就是 100% 執行;;

代碼示例 : 

-- 條件分析 : gt 是大于條件, 如果 r1 > r2 就走條件分支, 否則就繼續執行下一條;

.text

.global _start

_start:

@b 分支指令范例

mov r1, #6

mov r2, #5

cmp r1, r2 @比較 r1 和 r2 中的值

@b 后可以跟一個條件, {條件} 在 {} 中就是可加可不加, 如果沒有條件就是無條件100%執行

@gt 是大于條件指令, 如果條件滿足會跳轉到 branch1, 如果不滿足就執行下面的指令

bgt branch1

add r3, r1, r2

b end @這里為了不執行 branch1 操作, 直接跳轉到 end 執行

branch1:

sub r3, r1, r2

end:

nop

(2) BL 指令

BL 指令簡介 : 帶連接的分支指令;

-- 語法格式 : BL{條件} 地址;

-- 語法解析 : 如果滿足條件, 就跳轉到 地址 位置, 如果不滿足條件, 就執行下面的語句, 如果沒有條件, 就是 100% 執行;;

代碼示例 : 

.text

.global _start

_start:

@bl 帶連接的分支指令范例

mov r1, #2

cmp r1, #1

@此時跳轉到 func1, func1 執行完程序無法返回, 如果 使用 bl 跳轉, 程序會返回

@b func1

@此時使用 bl 跳轉到 func1 執行, func1 執行完畢后會返回執行下面的語句

bl func1

mov r1, #2

cmp r1, #3

func1:

mov r1, #2

cmp r1, #2

mov r1, #4

cmp r1, #6

4. 移位指令

(1) LSL 指令

LSL 指令簡介 : 邏輯左移指令;

-- 語法格式 : Rx, LSL#2;

-- 語法解析 : 將 Rx 寄存器中的值, 左移2 位;

代碼示例 :

.text
.global _start
_start:

@lsl 左移指令范例
mov r1, #0b1
@將 r1 中的值, 左移 2 位, 放入 r1 寄存器中
mov r1, r1, lsl#2

(2) ROR 指令

ROR 指令簡介 : 循環右移指令;

-- 語法格式 : Rx, ROR#2;

-- 語法解析 : 將 Rx 寄存器中的值 循環右移 2 位;

代碼示例 : 

.text
.global _start
_start:

@ror 循環右移指令范例
mov r1, #0b11
@結果是 ob1000...0001
mov r1, r1, ror#1

5. 程序狀態字訪問指令

程序狀態字 : CPSR 和 SPSR;

-- 注意 : 程序狀態字 不能使用 通用寄存器的語句 如 MOV 等訪問, 必須使用 程序狀態寄存器的 專用指令 讀寫;

代碼示例 : 

.text
.global _start
_start:

@mrs 指令范例
@rs 是 將 s -> r, sr 是 r -> s
mrs r0, cpsr	@將 cpsr 中的數據搬移到 r0 中
orr r0, #0b100	@將 cpsr 中的第三位置為1
msr cprs, r0

6. 存儲器訪問指令

(1) STR 指令

STR 指令簡介 : 將 寄存器中的值 保存到 內存中;

-- 語法格式 : str r0, 地址;

-- 語法解析 : 將 R0 寄存器中的值 保存到 內存地址中;;

代碼示例 : 

.text
.global _start
_start:

@str 指令范例
mov r0, #0xff
@將 r1 值改為 50000000 (OK-6410)
str r0, [r1]

-- 調試 : 添加地址監控, 在 Memory 視圖中進行監控;

(2) LDR 指令

LDR 指令簡介 : 將 寄存器中的值 保存到 內存中;

-- 語法格式 : ldr r0, 地址;

-- 語法解析 : 將 內存地址中 存放的值 加載入 r0 中;

代碼示例 : 

@ldr 指令范例
mov r0, #0xff
@將 r1 值改為 50000000 (OK-6410)
str r0, [r1]
ldr r0, [r1]

7. 以上所有代碼示例

以上所有代碼示例 : 便于調試學習;

.text

.global _start

_start:

@ldr 指令范例

mov r0, #0xff

@將 r1 值改為 50000000 (OK-6410)

str r0, [r1]

ldr r0, [r1]

@str 指令范例

mov r0, #0xff

@將 r1 值改為 50000000 (OK-6410)

str r0, [r1]

@mrs msr 指令范例

@rs 是 將 s -> r, sr 是 r -> s

mrs r0, cpsr @將 cpsr 中的數據搬移到 r0 中

orr r0, #0b100 程序入口, 用法 '.globol _start', 注意前面加上點;@將 cpsr 中的第三位置為1

msr cprs, r0

@ror 循環右移指令范例

mov r1, #0b11

@結果是 ob1000...0001

mov r1, r1, ror#1

@lsl 左移指令范例

mov r1, #0b1

@將 r1 中的值, 左移 2 位, 放入 r1 寄存器中

mov r1, r1, lsl#2

@bl 帶連接的分支指令范例

mov r1, #2

cmp r1, #1

@此時跳轉到 func1, func1 執行完程序無法返回, 如果 使用 bl 跳轉, 程序會返回

@b func1

@此時使用 bl 跳轉到 func1 執行, func1 執行完畢后會返回執行下面的語句

bl func1

mov r1, #2

cmp r1, #3

func1:

mov r1, #2

cmp r1, #2

mov r1, #4

cmp r1, #6

@b 分支指令范例

mov r1, #6

mov r2, #5

cmp r1, r2 @比較 r1 和 r2 中的值

@b 后可以跟一個條件, {條件} 在 {} 中就是可加可不加, 如果沒有條件就是無條件100%執行

@gt 是大于條件指令, 如果條件滿足會跳轉到 branch1, 如果不滿足就執行下面的指令

bgt branch1

add r3, r1, r2

b end @這里為了不執行 branch1 操作, 直接跳轉到 end 執行

branch1:

sub r3, r1, r2

end:

nop

@cmp 指令范例