ARM指令教程
ARM匯編程序特點: l 所有運算處理都是發(fā)生通用寄存器(一般是R0~R14)的之中.所有存儲器空間(如C語言變量的本質(zhì)就是一個存儲器空間上的幾個BYTE).的值的處理,都是要傳送到通用寄存器來完成.因此代碼中大量看到LDR,STR指令來傳送值. l ARM匯編語句中.當(dāng)前語句很多時候要隱含的使用上一句的執(zhí)行結(jié)果.而且上一句的執(zhí)行結(jié)果,是放在CPSR寄存器里,(比如說進(jìn)位,為0,為負(fù)…) CMP R0,R1 BNE NoMatch 比如上一句,BNE隱含的使用的上一句CMP執(zhí)行結(jié)果.NE后綴表示使用Z標(biāo)志位.兩句合起來的意思就是,如果R0,R1的值不相等,就跳轉(zhuǎn)到NoMatch處執(zhí)行. 注意,PC=R15,CPSR=R16,
ARM偽指令不是必須的,但是一個完整沒有偽指令幾乎很難寫出來. n 比如一個程序至少包含READONLY AREA和ENTRY,否則CPU都無法知道從哪里開始運行 l ARM的屬于RISC,指令并不多,但是可以帶后綴表示擴(kuò)展出不同用法,這里與X86匯編完全不同風(fēng)格 n 如BNE實際上是B指令的變種,本質(zhì)還同一類指令.只是多一個對CPSR的Z標(biāo)志位的判斷,。
ARM常用指令,偽指令
ARM常用指令并不太多,因此使用閱讀ARM匯編代碼,并不太困難.以下是使用頻率最高的指令和偽指令,并不是完整的指令集的教材。詳細(xì)指令參見參考資料。 l B,BL l MOV,MVN l LDR,STR l ADD,SUB,ADC,SBC,MUL l AND,ORR,XOR,TST,BIC l CMP l LDM/STM l nop 1. 跳轉(zhuǎn)語句 B,BL程序流程的跳轉(zhuǎn),，在 ARM 程序中有兩種方法可以實現(xiàn)程序流程的跳轉(zhuǎn)指令用于實現(xiàn) l 使用專門的跳轉(zhuǎn)指令 B l 直接向程序計數(shù)器PC 寫入跳轉(zhuǎn)地址值 n 這是幾乎是任何一種CPU必備的機器,PC表示CPU當(dāng)前執(zhí)行語句位置,改變PC的值,相當(dāng)于實現(xiàn)程序跳轉(zhuǎn) n 如實現(xiàn)類似C語言的Return 語句,就是用MOV PC,LR n 這里可以在任意4G的空間進(jìn)行跳轉(zhuǎn)
B指令(Branch)表示無條件跳轉(zhuǎn). B main ;跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號為main地代碼處
BL指令(Branch with Link)表示帶返回值的跳轉(zhuǎn). BL比B多做一步,在跳轉(zhuǎn)前,BL會把當(dāng)前位置保存在R14(即LR寄存器),當(dāng)跳轉(zhuǎn)代碼結(jié)束后,用MOV PC,LR指令跳回來,這實際上就是C語言執(zhí)行函數(shù)的用法, 匯編里調(diào)子程序都用BL,執(zhí)行完子函數(shù)后,可以用MOV PC,LR跳回來. BL delay ;執(zhí)行子函數(shù)或代碼段delay ,delay可以為C函數(shù).
與MOV PC,XXX能在4G空間跳轉(zhuǎn)不同,B語句只能32M空間跳轉(zhuǎn),(因為偏移量是一個有符號26bit的數(shù)值=32M)
2. 傳輸數(shù)據(jù)指令MOV,MVNn MOV(MOVE)指令可完成從另一個寄存器、被移位的寄存器或?qū)⒁粋€立即數(shù)加載到目的寄存器 MOV R0,R1 ; 把R1的值傳到R0 MOV R3,#3 ;把常數(shù)3傳給R3,MOV中用#表示常數(shù),這個值不能超過 n MVN( MOVE Negative)取反后再傳值,比MOV多了一步取反 MVN R0, #0 ;把0取反(即-1)傳給R0 MVN R1,R2 ;把R2的值取反傳給R1
3. 加載/存儲指令,LDR,STRn LDR,STR是用于寄存器和外部存儲器交換數(shù)據(jù)指令,注意與MOV的區(qū)別,后面只在寄存器或常數(shù)交換. u LDR/STR可以采用多種尋址方式,以下只舉出使用頻率最高幾種用法 n LDR(load)用于把一個32Bit的WORD數(shù)據(jù)從外部存儲空間裝入到寄存器中 LDR R0,[R1]; R1的值當(dāng)成地址,再從這個地址裝入數(shù)據(jù)到R0 (R0=*R1) LDR R1,=0x30008000 ; 把地址0x30008000的值裝入到R1中,LDR中用常數(shù)要用=打頭.(注意跟MOV的區(qū)別,MOV是#) ldr r0, =(0<<13)|(0<<12)|(0<<10)|(0<<9)|(0<<8)|(1<<6)|(1<<5)|(1<<4)|(1<<1)|(1<<0) 用位與的方法賦值
n STR(Store) 用于把一個寄存器的值存入外部存儲空間,是LDR的逆操作. STR R0,[R1] ; 把R0的值,存入到R1對應(yīng)地址空間上(*R1 = R0) STR R0,=0x30008000 ;把R0中值存入到地址0x30008000
S2C2440的中CPU內(nèi)核以外的模塊的控制寄存器空間也是屬于外部空間,所以也得用如下指令LDR R0,=GPFDAT
4. 算術(shù)運算指令,ADD/ADC,SUB/SBC ,MULn ADD加法指令 ADD R0,R1,R2; R0=R1+R2 ADD R0,R1,#3 ;R0=R1+3 n ADC帶進(jìn)位加法指令,即除了加兩個數(shù)以外,還要把CPSR的C值也要帶進(jìn)來 u 通常用于大數(shù)(超過32Bit整數(shù))相加,這時單用ADD不能處理,必須折成兩步,其中一步用ADC. u 以下是做64Bit的加法 ADDS R0,R1,R2; R0=R1+R2,ADDS中S表示把進(jìn)位結(jié)果寫入CPSR ADC R5,R3,R4 ;R5=R3+R4+C n SUB減法指令 SUB R0,R1,R2; R0=R1-R2 SUB R0,R1,#3 ;R0=R1-3 n SBC帶進(jìn)位減法指令,即除了加兩個數(shù)以外,還要把CPSR的C值也要帶進(jìn)來,類似ADC u 以下是做64Bit的減法 SUBS R0,R1,R2; R0=R1-R2,SUBS中S表示把進(jìn)位結(jié)果寫入CPSR SBC R5,R3,R4 ;R5=R3-R4-C n MUL 乘法指令 MUL R0,R1,R2; R0=R1*R2 MUL R0,R1,#3 ;R0=R1*3
5. 位操作指令 AND,ORR, TST,BICn AND位與指令 AND R0,R1,R2; R0=R1 & R2 AND R0,R1,#0xFF ;R0=R1 & 0xFF n ORR位或指令 ORR R0,R1,R2; R0=R1 | R2 ORR R0,R1,#0xFF ;R0=R1 | 0xFF n TST測試某一位是否為1,并把結(jié)果寫入CPSR,供下一句使用 TST R1,#0xffe; 等同于if(R1 & 0xffe) TST R1,#%1;測試最低位是否為1,%表示二進(jìn)制 n BIC清位操作 BIC R0,，R0,，＃0xF ； 等同于 R0 &=~(0xF) BIC R0,，R0,，＃％1011 ； 該指令清除 R0 中的位 0 1 3,，其余的位保持; %表示是二進(jìn)制,0x表示十六進(jìn)制
6. 比較指令 CMPn CMP比較兩個操作數(shù),并把結(jié)果存入CPSR供下一句語句使用 CMP R0,R1; 比較R0,R1
7. 多寄存器語句傳輸指令,LDM,STM類似于一次傳一個BUFFER到寄存器當(dāng)中,，或反過來.后面一般要接一個地址改變方法 n LDM 從BUFFER傳數(shù)據(jù)多個寄存器傳輸數(shù)據(jù)到 LDMIA R0! ,{R3-R9} ;加R0指向的地址上連續(xù)空間的數(shù)據(jù)，保存到R3-R9當(dāng)中,，!表示R0值更新,IA后綴表示按WORD遞增 LDMFD SP!,{R0-R7,PC}^;恢復(fù)現(xiàn)場,，異常處理返回,^表示不允許在用戶模式下使用,。 n STM 從寄存器列表向存儲空間傳值。 STMIA R1!,{R3-R9} ;將R3-R9的數(shù)據(jù)存儲到R1指向的地址上,，R1值更新,。 STMFD SP!,{R0-R7,LR}; 現(xiàn)場保存，將R0~R7,，LR入棧 stmfd sp!,{r8-r9} 8. ARM指令的變形大部分指令后位可以接 <cond>與S兩個特殊位來表示,對CPSR特殊的一些判斷 S,表示當(dāng)前指令執(zhí)行后把結(jié)果改寫CPSR subs,Adds <Cond>取決于具體條件,只有CPSR滿足指定條件時才指這一指令
BEQ 實際上B+ EQ的條件執(zhí)行. addne 表示ADD +NE 才開始加.
9. ARM指令的尋址方式尋址方式是根據(jù)指令中給出的地址碼來定位真實的地址,ARM中有9種尋址方法 l 寄存器尋址 直接用寄存器編號來尋址,最為常用 MOV R1,R2 ;R2->R1 l 立即數(shù)尋址 即指令中的地址碼是操作數(shù)本身,可以立即取出使用,立即數(shù)前帶一個#表示,否則表示一個地址 SUBS R0,R0,#1 ;R0 -1 ->R0 注意與SUBS R0,R0,1區(qū)別 l 寄存器偏移尋址 這是ARM特有的尋址模式,當(dāng)?shù)?操作數(shù)是寄存器,在執(zhí)行操作之前,可以做一次移位操作 MOV R0,R2,LSL #3 ;R2的邏輯左移3位,結(jié)果放入R0,即R0=R2*8 ANDS R1,R1,R2,LSL R3;RS的值左移R3位,然后和R1相與操作,結(jié)果放入R1 移位操作有LSL (邏輯左移),LSR(邏輯右移) ,ASR(算術(shù)右移),ROR(循環(huán)右移)RRX帶擴(kuò)展的循環(huán)右移
l 寄存器間接尋址 即寄存器中值是一個地址,用[]來取出定位到地址當(dāng)中 LDR R2,[R0] ;把R0的值當(dāng)成地址,取出相應(yīng)值,賦給R2 l 基址尋址 把寄存器的地址值加上一個偏移量 LDR R2,[R3,#0x0F]; R3中的值加上0x0F,從這個地址取出值賦給R@ l 相對尋址 基址尋址的變形,由PC寄存器提供基準(zhǔn)地址,指令中地址段作為偏移量.兩者相加即是有效地址,以下是BL采用相對尋址 BL NEXT … NEXT … MOV PC,LR ;從子程序返回 10. ADS ARM的偽指令類似于C語言的宏,由匯編程序預(yù)處理. l 符號定義指令 全局變量定義 GBLA ,GBLL,GBLS 局域變量定義 LCLA,LCLL,LCLS 變量賦值SETA,SETL,SETS 其中上述偽指令中,最后面的A表示給一個算術(shù)變量賦值,L表示用于給一個邏輯變量賦值,s表示給一個字符串賦值 GBLL codedbg; 聲明一個全局的邏輯變量 Codebg SETL {TRUE} ; 設(shè)置變量為{TRUE} LCLA bitno; 聲明一個算術(shù)變量 Bitno SETA 8 ;設(shè)變量值為8 l 數(shù)據(jù)定義偽指令 n SPACE 定義一個內(nèi)存空間,并用0初始化 {label } SPACE expr DataBuf SPACE 100 ;定義100字節(jié)長空間, unsigned char DataBuf[100]; n DCB 定義一個連續(xù)字節(jié)內(nèi)存空間,用偽指令的表達(dá)式expr來初始化.一般可以用定義數(shù)據(jù)表格,或文字字符串.(這時等同于SETS),用于初始二進(jìn)制BUFFER {label} DCB expr{,expr …} Dest DCB -120,20,36,55 ;等同于 unsigned char Dest[]={-120,20,36,55}; n DCU定義的一段字的內(nèi)存空間(DCB是字節(jié)),并用后面表達(dá)式初始化 _RESET DCU Reset ; 等同于 DWORD _RESET[]={Reset};
n MAP定一個結(jié)構(gòu)化內(nèi)存,相當(dāng)于定義一個C結(jié)構(gòu) n FILED 定義一個結(jié)構(gòu)化內(nèi)存的成員 MAP 0x00,R9 ; 定義內(nèi)存表,地址為R9 Timer FIELD 4 ; 定義數(shù)據(jù)域Timer,長為4字 Attrib FIELD 4 ; 定義數(shù)據(jù)域Attrib,長為4字 String FILED 100 ; 定義數(shù)據(jù)域String ,長為100字 相當(dāng)于C語言的定義： struct { DWORD Timer ; DWORD Attrib ; Char String[100]; } R9;
11. 雜項的偽指令n 字節(jié)對齊 ALIGN ALIGN; 聲明4字節(jié)對齊 n 定義一個數(shù)字常量定義 EQU NAME EQU expr {type} PLLCON EQU 0xE01FC080;定義PLLCON,類似于C的宏或C++的常量 n 包含文件 GET和INCLUDE INCLUDE lpc2106.inc n NOP 空指令 在匯編時會被ARM的空操作代替,，比如MOV R0,R0,，一般用于延時與占位。 n 聲明一個外部符符號 IMPORT,EXTERN IMPORT,EXTERN 向外部導(dǎo)入一個符號,一般是外部程序全局變量
n 條件編譯：[],。類似于C的#ifdef 之類定義,。 格式 :[ 條件表達(dá)式 滿足條件分支 | 不滿足條件分支 ] 示例1： [ ENTRY_BUS_WIDTH=32 ；類似#if ENTRY_BUS_WIDTH=32 b ChangeBigEndian ;DCD 0xea000007 ] ; 類似#endif 示例2： [ CLKDIV_VAL>1 ; 類似#if CLKDIV_VAL>1 bl MMU_SetAsyncBusMode |;類似#else bl MMU_SetFastBusMode ; default value. ]; 類似#endif 示例3 [ THUMBCODE 類似#ifdef THUMBCODE bx lr | ;類似#else mov pc,lr ] ;類似#endif n 段定義 AREA n 指令集定義 CODE16和CODE32 指示是Thumb 指令集(壓縮指令集,，每個指令16位),。還是普通32位指令集 n 匯編結(jié)束:END n 程序入口ENTRY
一個基本ARM程序結(jié)構(gòu) ARM匯編程序結(jié)構(gòu) 源代碼由文本文件組成.按照匯編的編譯器不同,分為兩大量,一類是ADS的匯編程序,一類是GNU匯編格式,兩者在指令集是完成一樣,但是在偽指令.程序結(jié)構(gòu)等方法各不同相同.本節(jié)主要是講解ADS匯編格式. ADS匯編程序,主要包含如下幾類程序 n 匯編源程序,后綴名是.S n 匯編包含文件,后綴名是.inc n 如果是與C混和編程..C,.h也能識別
ARM 匯編語句格式
[標(biāo)號] <指令|條件|S> <操作數(shù)> [;注釋]
l 所有標(biāo)號頂格寫,而指令和偽指令不能頂格寫 l 標(biāo)識符(標(biāo)號,指令)大小寫敏感,所以要在標(biāo)號和指令時書寫一致,一般偽指令,指令,寄存器名可以全部為大寫 l 注釋以;開頭,可以頂格寫 l 可以使用\來分行寫太長語句 l 變量,常量的定義必須在一行頂格寫
常量的書寫 l 數(shù)字常量 在程序中直接寫數(shù)字 ,十進(jìn)制 12,256,十六進(jìn)制 0x1228, l 字符常量 類似于C的定義,用SETS來定義字符常量 HELLO SETS “hello,the world!” l 邏輯常量 邏輯真為{TRUE},邏輯假為{FLASE} Testno SETS {TURE}
匯編程序的段定義 任何一個程序都要分段,C語言一般由編譯器自動分段,(分成.Text,.Data段之類),但在匯編程序這樣的底層程序中,由開發(fā)者自行分段. 它包含如下段 l 至少一個代碼段,并且代碼段是只讀的,對應(yīng)(.Text) l 數(shù)據(jù)段可以沒有,也可以有多個. l 每一個段用END結(jié)束
AREA 定義一個段 AREA 段名 屬性1, 屬性2, 例子:AREA Init，CODE,，READONLY l ENTRY 指明一個段的入口 l END結(jié)束一個段
ABC EQU 0x12 AREA Example,CODE,READONLY ENTRY START MOV R7,#10 MOV R6,#5 ADD R6,R6,R7 B END
ADS ARM匯編程序格式要求 1. 所有標(biāo)號要頂格寫. 2. 所有指令不能頂格寫,一般插入Tab鍵在行首 3. ADS ARM中,是大小寫敏感的.建議標(biāo)號,指令,偽指令,寄存器名全部為大寫 4. 注釋采用;打頭 5. 每個程序至少有一個AREA在代碼里(READONLY) 6. 每個段都要用END結(jié)束(不能頂格)
最常見幾個偽指令 AREA,EQU,DCB,END ,ENTRY,EXPORT,GOBEL,IMPORT,
常見偽定義 l DCB 定義字符中 Str DCB “hello, world “
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