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ARM學(xué)習(xí)b,bl指令淺析

作者: 時間:2016-11-21 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
B或BL指令引起處理器轉(zhuǎn)移到“子程序名”處開始執(zhí)行。兩者的不同之處在于BL指令在轉(zhuǎn)移到子

程序執(zhí)行之前,將其下一條指令的地址拷貝到R14(LR,鏈接寄存器)。由于BL指令保存了下條指令的地

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201611/319307.htm

址,因此使用指令“MOV PC ,LR”即可實現(xiàn)子程序的返回。而B指令則無法實現(xiàn)子程序的返回,只能實

現(xiàn)單純的跳轉(zhuǎn)。用戶在編程的時候,可根據(jù)具體應(yīng)用選用合適的子程序調(diào)用語句。

AREA Init,CODE,READONLY

;該偽指令定義了一個代碼段,段名為Init,屬性只讀
ENTRY ;程序的入口點標(biāo)識

.

.

bl delay ;調(diào)用延遲

.

.

mov pc,lr ;返回

下面的在BLOG中看到覺得講得比較詳細(xì)就拷過來了

ARM匯編指令的一些總結(jié)
ARM匯編指令很多,但是真正常用的不是很多,而且需要認(rèn)真琢磨的又更少了。
比較有用的是MOV B BL LDR STR
還是通過具體匯編代碼來學(xué)習(xí)吧。
@ disable watch dog timer
mov r1, #0x53000000 //立即數(shù)尋址方式
mov r2, #0x0
str r2, [r1]
立即數(shù)尋址方式,立即數(shù)要求以“#”作前綴,對于十六進制的數(shù),還要求在#后面加上0x或者&。STR是

比較重要的指令了,跟它對應(yīng)的是LDR。ARM指令集是加載/存儲型的,也就是說它只處理在寄存器中的

數(shù)據(jù)。那么對于系統(tǒng)存儲器的訪問就經(jīng)常用到STR和LDR了。STR是把寄存器上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街付ǖ刂返?/p>

存儲器上。它的格式我個人認(rèn)為很特殊:
STR(條件) 源寄存器,<存儲器地址>
比如 STR R0, [R1] ,意思是R0-> [R1],它把源寄存器寫在前面,跟MOV、LDR都相反。
LDR應(yīng)該是非常常見了。LDR就是把數(shù)據(jù)從存儲器傳輸?shù)郊拇嫫魃?。而且有個偽指令也是LDR,因此我有

個百思不得其解的問題??催@段代碼:
mov r1, #GPIO_CTL_BASE
add r1, r1, #oGPIO_F
ldr r2,=0x55aa // 0x55aa是個立即數(shù)啊,前面加個=干什么?
對于當(dāng)中的ldr 那句,我就不明白了,如果你把=去掉,是不能通過編譯的。我查了一些資料,個人感

覺知道了原因:這個=應(yīng)該表示LDR不是ARM指令,而是偽指令。作為偽指令的時候,LDR的格式如下:
LDR 寄存器, =數(shù)字常量/Label
它的作用是把一個32位的地址或者常量調(diào)入寄存器。嗬嗬,那大家可能會問,
“MOV r2,#0x55aa”也可以啊。應(yīng)該是這樣的。不過,LDR是偽指令啊,也就是說編譯時編譯器會處理

它的。怎么處理的呢?——規(guī)則如下:如果該數(shù)字常量在MOV指令范圍內(nèi),匯編器會把這個指令作為MOV

。如果不在MOV范圍中,匯編器把該常量放在程序后面,用LDR來讀取,PC和該常量的偏移量不能超過

4KB。
然后說一下跳轉(zhuǎn)指令。ARM有兩種跳轉(zhuǎn)方式。
(1) mov pc <跳轉(zhuǎn)地址〉
這種向程序計數(shù)器PC直接寫跳轉(zhuǎn)地址,能在4GB連續(xù)空間內(nèi)任意跳轉(zhuǎn)。
(2)通過 B BL BLX BX 可以完成在當(dāng)前指令向前或者向后32MB的地址空間的跳轉(zhuǎn)(為什么是32MB呢?

寄存器是32位的,此時的值是24位有符號數(shù),所以32MB)。
B是最簡單的跳轉(zhuǎn)指令。要注意的是,跳轉(zhuǎn)指令的實際值不是絕對地址,而是相對地址——是相對當(dāng)前

PC值的一個偏移量,它的值由匯編器計算得出。
BL非常常用。它在跳轉(zhuǎn)之前會在寄存器LR(R14)中保存PC的當(dāng)前內(nèi)容。BL的經(jīng)典用法如下:
bl NEXT ; 跳轉(zhuǎn)到NEXT
……
NEXT
……
mov pc, lr ; 從子程序返回。
最后提一下Thumb指令。ARM體系結(jié)構(gòu)還支持16位的Thumb指令集。Thumb指令集是ARM指令集的子集,它

保留了32位代碼優(yōu)勢的同時還大大節(jié)省了存儲空間。由于Thumb指令集的長度只有16位,所以它的指令

比較多。它和ARM各有自己的應(yīng)用場合。對于系統(tǒng)性能有較高要求,應(yīng)使用32位存儲系統(tǒng)和ARM指令集;

對于系統(tǒng)成本和功耗有較高要求,應(yīng)使用16位存儲系統(tǒng)和ARM指令集。
對ARM異常(Exceptions)的理解
分類:技術(shù)筆記
畢設(shè)筆記
1.對ARM異常(Exceptions)的理解
所有的系統(tǒng)引導(dǎo)程序前面中會有一段類似的代碼,如下:
.globl _start ;系統(tǒng)復(fù)位位置
_start: b reset ;各個異常向量對應(yīng)的跳轉(zhuǎn)代碼
ldr pc, _undefined_instruction ;未定義的指令異常
ldr pc, _software_interrupt ;軟件中斷異常
ldr pc, _prefetch_abort ;內(nèi)存操作異常
ldr pc, _data_abort ;數(shù)據(jù)異常
ldr pc, _not_used ;未使用
ldr pc, _irq ;慢速中斷異常
ldr pc, _fiq ;快速中斷異常

從中我們可以看出,ARM支持7種異常。問題時發(fā)生了異常后ARM是如何響應(yīng)的呢?第一個復(fù)位異常很好

理解,它放在0x0的位置,一上電就執(zhí)行它,而且我們的程序總是從復(fù)位異常處理程序開始執(zhí)行的,因

此復(fù)位異常處理程序不需要返回。那么怎么會執(zhí)行到后面幾個異常處理函數(shù)呢?
看看書后,明白了ARM對異常的響應(yīng)過程,于是就能夠回答以前的這個疑問。
當(dāng)一個異常出現(xiàn)以后,ARM會自動執(zhí)行以下幾個步驟:
(1)把下一條指令的地址放到連接寄存器LR(通常是R14),這樣就能夠在處理異常返回時從正確的位置

繼續(xù)執(zhí)行。
(2)將相應(yīng)的CPSR(當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器)復(fù)制到SPSR(備份的程序狀態(tài)寄存器)中。從異常退出的時

候,就可以由SPSR來恢復(fù)CPSR。
(3) 根據(jù)異常類型,強制設(shè)置CPSR的運行模式位。
(4)強制PC(程序計數(shù)器)從相關(guān)異常向量地址取出下一條指令執(zhí)行,從而跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常處理程

序中。
至于這些異常類型各代表什么,我也沒有深究。因為平常就關(guān)心reset了,也沒有必要弄清楚。
ARM規(guī)定了異常向量的地址:
b reset ; 復(fù)位 0x0
ldr pc, _undefined_instruction ;未定義的指令異常 0x4
ldr pc, _software_interrupt ;軟件中斷異常 0x8
ldr pc, _prefetch_abort ;預(yù)取指令 0xc
ldr pc, _data_abort ;數(shù)據(jù) 0x10
ldr pc, _not_used ;未使用 0x14
ldr pc, _irq ;慢速中斷異常 0x18
ldr pc, _fiq ;快速中斷異常 0x1c
這樣理解這段代碼就非常簡單了。碰到異常時,PC會被強制設(shè)置為對應(yīng)的異常向量,從而跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的

處理程序,然后再返回到主程序繼續(xù)執(zhí)行。
這些引導(dǎo)程序的中斷向量,是僅供引導(dǎo)程序自己使用的,一旦引導(dǎo)程序引導(dǎo)Linux內(nèi)核完畢后,會使用

自己的中斷向量。
嗬嗬,這又有問題了。比如,ARM發(fā)生中斷(irq)的時候,總是會跑到0x18上執(zhí)行啊。那Linux內(nèi)核又怎

么能使用自己的中斷向量呢?原因在于Linux內(nèi)核采用頁式存儲管理。開通MMU的頁面映射以后,CPU所

發(fā)出的地址就是虛擬地址而不是物理地址。就Linux內(nèi)核而言,虛擬地址0x18經(jīng)過映射以后的物理地址

就是0xc000 0018。所以Linux把中斷向量放到0xc000 0018就可以了。
MMU的兩個主要作用:
(1)安全性:規(guī)定訪問權(quán)限
(2) 提供地址空間:把不連續(xù)的空間轉(zhuǎn)換成連續(xù)的。
第2點是不是實現(xiàn)頁式存儲的意思?

.globl _start ;系統(tǒng)復(fù)位位置
_start: b reset ;各個異常向量對應(yīng)的跳轉(zhuǎn)代碼
ldr pc, _undefined_instruction ;未定義的指令異常

……

_undefined_instruction :
.word undefined_instruction

也許有人會有疑問,同樣是跳轉(zhuǎn)指令,為什么第一句用的是 b reset;
而后面的幾個都是用ldr?

為了理解這個問題,我們以未定義的指令異常為例。

當(dāng)發(fā)生了這個異常后,CPU總是跳轉(zhuǎn)到0x4,這個地址是虛擬地址,它映射到哪個物理地址
取決于具體的映射。
ldr pc, _undefined_instruction
相對尋址,跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號_undefined_instruction,然而真正的跳轉(zhuǎn)地址其實是_undefined_instruction

的內(nèi)容——undefined_instruction。那句.word的相當(dāng)于:
_undefined_instruction dw undefined_instruction (詳見畢設(shè)筆記3)。
這個地址undefined_instruction到底有多遠(yuǎn)就難說了,也許和標(biāo)號_undefined_instruction在同一個

頁面,也許在很遠(yuǎn)的地方。不過除了reset,其他的異常是MMU開始工作之后才可能發(fā)生的,因此

undefined_instruction 的地址也經(jīng)過了MMU的映射。
在剛加電的時候,CPU從0x0開始執(zhí)行,MMU還沒有開始工作,此時的虛擬地址和物理地址相同;另一方

面,重啟在MMU開始工作后也有可能發(fā)生,如果reset也用ldr就有問題了,因為這時候虛擬地址和物理

地址完全不同。

因此,之所以reset用b,就是因為reset在MMU建立前后都有可能發(fā)生,而其他的異常只有在MMU建立之

后才會發(fā)生。用b reset,reset子程序與reset向量在同一頁面,這樣就不會有問題(b是相對跳轉(zhuǎn)的)

。如果二者相距太遠(yuǎn),那么編譯器會報錯的




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