ARM指令教程
本文引用地址：
http://m.butianyuan.cn/article/201611/319365.htmARM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.
lARM匯編語句中.當前語句很多時候要隱含的使用上一句的執(zhí)行結果.而且上一句的執(zhí)行結果,是放在CPSR寄存器里,(比如說進位,為0,為負…)
CMP R0,R1
BNE NoMatch
比如上一句,BNE隱含的使用的上一句CMP執(zhí)行結果.NE后綴表示使用Z標志位.兩句合起來的意思就是,如果R0,R1的值不相等,就跳轉到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
lARM的屬于RISC,指令并不多,但是可以帶后綴表示擴展出不同用法,這里與X86匯編完全不同風格
n如BNE實際上是B指令的變種,本質還同一類指令.只是多一個對CPSR的Z標志位的判斷。
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。詳細指令參見參考資料。
lB,BL
lMOV,MVN
lLDR,STR
lADD,SUB,ADC,SBC,MUL
lAND,ORR,XOR,TST,BIC
lCMP
lLDM/STM
lnop
1.跳轉語句B,BL
程序流程的跳轉，在ARM程序中有兩種方法可以實現(xiàn)程序流程的跳轉指令用于實現(xiàn)
l使用專門的跳轉指令B
l直接向程序計數(shù)器PC寫入跳轉地址值
n這是幾乎是任何一種CPU必備的機器,PC表示CPU當前執(zhí)行語句位置,改變PC的值,相當于實現(xiàn)程序跳轉
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的空間進行跳轉
B指令(Branch)表示無條件跳轉.
B main;跳轉到標號為main地代碼處
BL指令(Branch with Link)表示帶返回值的跳轉.
BL比B多做一步,在跳轉前,BL會把當前位置保存在R14(即LR寄存器),當跳轉代碼結束后,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空間跳轉不同,B語句只能32M空間跳轉,(因為偏移量是一個有符號26bit的數(shù)值=32M)
2.傳輸數(shù)據指令MOV,MVN
nMOV(MOVE)指令可完成從另一個寄存器、被移位的寄存器或將一個立即數(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
nMVN( 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,STR
nLDR,STR是用于寄存器和外部存儲器交換數(shù)據指令,注意與MOV的區(qū)別,后面只在寄存器或常數(shù)交換.
uLDR/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
nLDR(load)用于把一個32Bit的WORD數(shù)據從外部存儲空間裝入到寄存器中
LDR R0,[R1]; R1的值當成地址,再從這個地址裝入數(shù)據到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#)
ldrr0, =(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
nSTR(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.算術運算指令,ADD/ADC,SUB/SBC ,MUL
nADD加法指令
ADD R0,R1,R2; R0=R1+R2
ADD R0,R1,#3;R0=R1+3
nADC帶進位加法指令,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表示把進位結果寫入CPSR
ADC R5,R3,R4;R5=R3+R4+C
nSUB減法指令
SUB R0,R1,R2; R0=R1-R2
SUB R0,R1,#3;R0=R1-3
nSBC帶進位減法指令,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表示把進位結果寫入CPSR
SBC R5,R3,R4;R5=R3-R4-C
nMUL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,BIC
nAND位與指令
AND R0,R1,R2; R0=R1 & R2
AND R0,R1,#0xFF;R0=R1 & 0xFF
nORR位或指令
ORR R0,R1,R2; R0=R1 | R2
ORR R0,R1,#0xFF;R0=R1 | 0xFF
nTST測試某一位是否為1,并把結果寫入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,%表示二進制
nBIC清位操作
BICR0，R0，＃0xF；等同于R0&=~(0xF)
BICR0，R0，＃％1011；該指令清除R0中的位0 13，其余的位保持;%表示是二進制,0x表示十六進制
6.比較指令CMP
nCMP比較兩個操作數(shù),并把結果存入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到寄存器當中，或反過來.后面一般要接一個地址改變方法
nLDM從BUFFER傳數(shù)據多個寄存器傳輸數(shù)據到
LDMIA R0! ,{R3-R9};加R0指向的地址上連續(xù)空間的數(shù)據，保存到R3-R9當中，!表示R0值更新,IA后綴表示按WORD遞增
LDMFD SP!,{R0-R7,PC}^;恢復現(xiàn)場，異常處理返回,^表示不允許在用戶模式下使用。
nSTM從寄存器列表向存儲空間傳值。
STMIA R1!,{R3-R9};將R3-R9的數(shù)據存儲到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
stmfdsp!,{r8-r9}，把SP寄存器對慶的地址的值存到R8,R9當中.!表示最后的值寫入SP中。Fd表示
8.ARM指令的變形
大部分指令后位可以接與S兩個特殊位來表示,對CPSR特殊的一些判斷
S,表示當前指令執(zhí)行后把結果改寫CPSR
subs,Adds
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?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,結果放入R1
移位操作有LSL (邏輯左移),LSR(邏輯右移) ,ASR(算術右移),ROR(循環(huán)右移)RRX帶擴展的循環(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中
LDR R2,[R0];把R0的值當成地址,取出相應值,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};設置變量為{TRUE}
LCLA bitno;聲明一個算術變量
Bitno SETA 8;設變量值為8
l數(shù)據定義偽指令
nSPACE定義一個內存空間,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];
nDCB定義一個連續(xù)字節(jié)內存空間,用偽指令的表達式expr來初始化.一般可以用定義數(shù)據表格,或文字字符串.(這時等同于SETS),用于初始二進制BUFFER
{label} DCB expr{,expr …}
Dest DCB -120,20,36,55;等同于unsigned char Dest[]={-120,20,36,55};
nDCU定義的一段字的內存空間(DCB是字節(jié)),并用后面表達式初始化
_RESET DCU Reset;等同于DWORD _RESET[]={Reset};
nMAP定一個結構化內存,相當于定義一個C結構
nFILED定義一個結構化內存的成員
MAP 0x00,R9;定義內存表,地址為R9
TimerFIELD 4;定義數(shù)據域Timer,長為4字
AttribFIELD 4;定義數(shù)據域Attrib,長為4字
StringFILED 100;定義數(shù)據域String ,長為100字
相當于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
nNOP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
bChangeBigEndian;DCD 0xea000007
] ;類似#endif
示例2：[ CLKDIV_VAL>1;類似#if CLKDIV_VAL>1
blMMU_SetAsyncBusMode
|;類似#else
bl MMU_SetFastBusMode; default value.
];類似#endif
示例3[ THUMBCODE類似#ifdefTHUMBCODE
bx lr
| ;類似#else
movpc,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匯編結束:END
n程序入口ENTRY
一個基本ARM程序結構
ARM匯編程序結構
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.程序結構等方法各不同相同.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
[標號]<指令|條件|S> <操作數(shù)> [;注釋]
l所有標號頂格寫,而指令和偽指令不能頂格寫
l標識符(標號,指令)大小寫敏感,所以要在標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,十進制12,256,十六進制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(.Text)
l數(shù)據段可以沒有,也可以有多個.
l每一個段用END結束
AREA定義一個段
AREA段名屬性1,屬性2,
例子:AREAInit，CODE，READONLY
lENTRY指明一個段的入口
lEND結束一個段
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
lDCB定義字符中
Str DCB “hello, world “
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