一. ARM 汇编概述

1. 汇编使用位置

汇编位置 : 

-- 启动代码 : Bootloader 初始化时对 CPU 和 协处理器 等进行初始化, 此时没有建立起 C 语言运行环境, 这个时候使用汇编语言执行初始化操作;

-- 效率要求 : 汇编效率高, Linux 内核中, 对效率有特殊要求的地方需要汇编;

2. 汇编分类

(1) ARM 标准汇编

ARM 标准汇编简介 : 

-- 使用场景 : 适用于ARM公司的汇编器, 适合在 Windows 平台使用, 如ADS;

(2) GNU汇编

GNU 汇编简介 : 

-- 使用场景 : 适用于 Linux 平台交叉编译工具链的汇编器;

3. ARM 汇编程序框架

ARM 汇编框架 : 

-- ARM 汇编框架示例 : 

.section .data
	< 初始化的数据>
.section .bss
	< 未初始化的数据>
.section .text
.global _start
_start:
	<汇编代码>

-- 程序入口 : '_start:' 是汇编程序的入口, 相当于 main();

-- 标注入口 : 使用 '.global _start' 标注程序入口, 外部才可以识别这是程序入口;

-- 标明代码段 : '.section .text' 标明这是一个代码段;

-- 标明 bss 段 : 使用 '.section .bss' 标明bss段, 如果没有 bss 段 和 数据段, 直接从 .text 开始;

4. 搭建汇编开发调试环境

(1) 汇编程序准备

程序代码 : 

-- 定义代码段 : .text ;

-- 定义程序入口 : .globl _start;

-- 代码示例 : 

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

Makefile 代码 :

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

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

-- 如果使用链接器脚本指定地址 : 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); }
}

-- 代码示例 : 

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) 启动 JLink 调试

JLink 调试启动 : 

-- 确保驱动安装 : 注意 要安装 Windows 驱动;

-- 连接 JLink : 虚拟机右下角连接 JLink;

-- 启动 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 调试环境

搭建 eclipse 调试环境 : 

-- 导入工程 : 选择 Makefile Project With Existing Code;

-- 选择导入的代码位置 : 

-- clean 代码 : 选择 'Project' --> 'Clean';

-- build 工程 : 选择 '菜单' --> Project --> Build All 选项即可;

-- 配置 Debug 调试参数 : 

-- 执行调试 : F6 单步调试走两步, 可以再 Register 视图中查看寄存器的值, 可以看到 r1 和 r2 被赋值为 1 和 2 了;

二. ARM 指令分类

ARM 汇编手册 : 

GNU 汇编 与 ARM 标准汇编区别 : 上面的手册是 ARM 标准汇编手册, 我们写的是 GNU 汇编手册, 有一定区别;

-- 大小写区别 : ARM 标准汇编 都是大写的, GNU 汇编可以是小写字母;

1. 算术和逻辑指令

(1) MOV 指令

MOV 指令简介 : 赋值操作;

-- 语法格式 : MOV , ;

-- 语法解析 : dest 是目的寄存器, op1 可以是立即数, 也可以是寄存器, 地址等, 等价于 dest = op1;

汇编程序注释 : 汇编中使用 '@' 符号添加注释;

示例代码 : 

.text
.global _start
_start:

@mov 指令范例
mov r1, #8	@将 8 赋值给 r1
mov r2, r1	@将 r1 中的值赋值给 r2
mov r3, #10	@将 10 赋值给 r3 寄存器

(2) MVN 指令

MVN 指令简介 : 取反赋值操作;

-- 语法格式 : MVN , ;

-- 语法解析 : 将操作数 op1 取反后 赋值给 dest;

指令示例 : 

-- 代码 : 

.text
.global _start
_start:

@mvn 指令范例
mvn r1, #0b10	@0b10 二进制数取反, 赋值给 r1
mvn r2, #5	@5 十进制数取反, 赋值给 r2
mvn r3, r1	@将 r1 寄存器的值, 赋值给 r3

(3) SUB 指令

SUB 指令简介 : 减法操作;

-- 语法格式 : SUB , , ;

-- 语法解析 : dest 存放减法结果, op1 是减数, op2 是被减数, dest = op1 - op2;

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

代码示例 : 

.text
.global _start
_start:

@sub 指令范例
@sub r1, #4, #2 错误示例, 减数不能是立即数, 必须是寄存器
mov r2, #4
sub r1, r2, #4
mov r0, #1
sub r3, r1, r0

(4) ADD 指令

ADD 指令简介 : 加法操作;

-- 语法格式 : ADD , , ;

-- 语法解析 : dest 存放加法结果, op1 和 op2 是相加的两个数, dest = op1 + op2;

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

代码示例 : 

@add 指令范例
mov r2, #1
add r1, r2, #3

(5) AND 指令

AND 指令简介 : 逻辑与操作;

-- 语法格式 : AND , , ;

-- 语法解析 : dest 存放逻辑与结果, op1 和 op2 是相与的两个数, dest = op1 & op2;

-- 注意 : dest op1 都不能使用立即数, 必须使用寄存器, op2 可以使用立即数;

代码示例 : 

.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 指令简介 : 位清除指令操作;

-- 语法格式 : AND , , ;

-- 语法解析 : dest 存放位清除结果, op1 是被清除的对象, op2 是掩码;

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

-- 注意 : dest op1 都不能使用立即数, 必须使用寄存器, op2 可以使用立即数; 

-- 二进制表示 : 掩码中 % 在标准汇编中表示二进制, 但是在 GNU 汇编中无法使用, GNU 汇编中使用 0b 代表二进制;

代码示例 : 

.text
.global _start
_start:

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

2. 比较指令

(1) CMP 指令

CMP 指令简介 : 比较指令;

-- 语法格式 : CMP , ;

-- 语法解析 : 比较结果有三种 op1 > op2 (CPSR N = 0), op1 = op2 (CPSR Z = 1), op1 < op2 (CPSR N = 1), 结果放入 CPSR 寄存器;

代码示例 : 

.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 指令简介 : 比较指令;

-- 语法格式 : TST , ;

-- 语法解析 : op1 和 op2 按位与操作, 结果影响 CPSR 寄存器, 如果结果 不为 0, CPSR 的 Z = 0, 如果结果为0, Z = 1;

代码示例 : 

.text
.global _start
_start:

@cmp 指令范例
mov r1, #0b101
tst r1, #0b001	@按位与结果是 0b1, 结果不为0, CPSR Z = 0

mov r1, #0b101
tst r1, #0b10	@按位与结果是 0, 结果不为

3. 分支指令

(1) B 指令

B 指令简介 : 分支指令;

-- 语法格式 : B{条件} 地址;

-- 语法解析 : 如果满足条件, 就跳转到 地址 位置, 如果不满足条件, 就执行下面的语句, 如果没有条件, 就是 100% 执行;;

代码示例 : 

-- 条件分析 : gt 是大于条件, 如果 r1 > r2 就走条件分支, 否则就继续执行下一条;

.text

.global _start

_start:

@b 分支指令范例

mov r1, #6

mov r2, #5

cmp r1, r2 @比较 r1 和 r2 中的值

@b 后可以跟一个条件, {条件} 在 {} 中就是可加可不加, 如果没有条件就是无条件100%执行

@gt 是大于条件指令, 如果条件满足会跳转到 branch1, 如果不满足就执行下面的指令

bgt branch1

add r3, r1, r2

b end @这里为了不执行 branch1 操作, 直接跳转到 end 执行

branch1:

sub r3, r1, r2

end:

nop

(2) BL 指令

BL 指令简介 : 带连接的分支指令;

-- 语法格式 : BL{条件} 地址;

-- 语法解析 : 如果满足条件, 就跳转到 地址 位置, 如果不满足条件, 就执行下面的语句, 如果没有条件, 就是 100% 执行;;

代码示例 : 

.text

.global _start

_start:

@bl 带连接的分支指令范例

mov r1, #2

cmp r1, #1

@此时跳转到 func1, func1 执行完程序无法返回, 如果 使用 bl 跳转, 程序会返回

@b func1

@此时使用 bl 跳转到 func1 执行, func1 执行完毕后会返回执行下面的语句

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 指令简介 : 逻辑左移指令;

-- 语法格式 : Rx, LSL#2;

-- 语法解析 : 将 Rx 寄存器中的值, 左移2 位;

代码示例 :

.text
.global _start
_start:

@lsl 左移指令范例
mov r1, #0b1
@将 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 指令简介 : 循环右移指令;

-- 语法格式 : Rx, ROR#2;

-- 语法解析 : 将 Rx 寄存器中的值 循环右移 2 位;

代码示例 : 

.text
.global _start
_start:

@ror 循环右移指令范例
mov r1, #0b11
@结果是 ob1000...0001
mov r1, r1, ror#1

5. 程序状态字访问指令

程序状态字 : CPSR 和 SPSR;

-- 注意 : 程序状态字 不能使用 通用寄存器的语句 如 MOV 等访问, 必须使用 程序状态寄存器的 专用指令 读写;

代码示例 : 

.text
.global _start
_start:

@mrs 指令范例
@rs 是 将 s -> r, sr 是 r -> s
mrs r0, cpsr	@将 cpsr 中的数据搬移到 r0 中
orr r0, #0b100	@将 cpsr 中的第三位置为1
msr cprs, r0

6. 存储器访问指令

(1) STR 指令

STR 指令简介 : 将 寄存器中的值 保存到 内存中;

-- 语法格式 : str r0, 地址;

-- 语法解析 : 将 R0 寄存器中的值 保存到 内存地址中;;

代码示例 : 

.text
.global _start
_start:

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

-- 调试 : 添加地址监控, 在 Memory 视图中进行监控;

(2) LDR 指令

LDR 指令简介 : 将 寄存器中的值 保存到 内存中;

-- 语法格式 : ldr r0, 地址;

-- 语法解析 : 将 内存地址中 存放的值 加载入 r0 中;

代码示例 : 

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

7. 以上所有代码示例

以上所有代码示例 : 便于调试学习;

.text

.global _start

_start:

@ldr 指令范例

mov r0, #0xff

@将 r1 值改为 50000000 (OK-6410)

str r0, [r1]

ldr r0, [r1]

@str 指令范例

mov r0, #0xff

@将 r1 值改为 50000000 (OK-6410)

str r0, [r1]

@mrs msr 指令范例

@rs 是 将 s -> r, sr 是 r -> s

mrs r0, cpsr @将 cpsr 中的数据搬移到 r0 中

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

msr cprs, r0

@ror 循环右移指令范例

mov r1, #0b11

@结果是 ob1000...0001

mov r1, r1, ror#1

@lsl 左移指令范例

mov r1, #0b1

@将 r1 中的值, 左移 2 位, 放入 r1 寄存器中

mov r1, r1, lsl#2

@bl 带连接的分支指令范例

mov r1, #2

cmp r1, #1

@此时跳转到 func1, func1 执行完程序无法返回, 如果 使用 bl 跳转, 程序会返回

@b func1

@此时使用 bl 跳转到 func1 执行, func1 执行完毕后会返回执行下面的语句

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 @比较 r1 和 r2 中的值

@b 后可以跟一个条件, {条件} 在 {} 中就是可加可不加, 如果没有条件就是无条件100%执行

@gt 是大于条件指令, 如果条件满足会跳转到 branch1, 如果不满足就执行下面的指令

bgt branch1

add r3, r1, r2

b end @这里为了不执行 branch1 操作, 直接跳转到 end 执行

branch1:

sub r3, r1, r2

end:

nop

@cmp 指令范例