Thumb指令集之： ARM和Thumb的混合編程

上面的例子分為4部分，通過(guò)下面的步驟編譯和運(yùn)行。

①使用文本編輯器，如notepad，輸入上面的代碼，并保存成文件addreg.s；

②在命令行中鍵入?yún)R編命令armasm–gaddreg.s；

③在命令行中鍵入鏈接命令armlinkaddreg.o-oaddreg；

④使用調(diào)試器（Debugger）（如，RealViewDebuggerorAXD）運(yùn)行映像文件?？梢允褂脝尾綀?zhí)行，觀察代碼在Thumb狀態(tài)下的執(zhí)行。

（5）ARMv5架構(gòu)下的狀態(tài)切換

在ARMv5體系結(jié)構(gòu)的指令集中，增加了下面兩條指令用于ARM和Thumb代碼互交。

·BLXaddress

該指令跳轉(zhuǎn)到指令中指定的地址處執(zhí)行程序并進(jìn)行程序狀態(tài)切換，該地址是“PC相關(guān)的”，地址范圍為±32MB（ARM狀態(tài)）或±4MB（Thumb狀態(tài)）。

·BLXregister

在該中格式的跳轉(zhuǎn)指令中寄存器Rm指定轉(zhuǎn)移目標(biāo)，Rm的第0位拷貝到CPSR中的T位，bit[31：0]移入PC。

使用上面兩條指令，在執(zhí)行程序跳轉(zhuǎn)之前，處理器自動(dòng)將返回連接寄存器LR的bit[0]位更新為CPSR寄存器的T位，所以無(wú)論處理器狀態(tài)是否發(fā)生變化，程序都能正確返回。

當(dāng)使用LDR、LDM及POP指令向PC寄存器中賦值時(shí)，寄存器CPSR中的Thumb位將被設(shè)置成PC寄存器的bit[0]，這時(shí)就實(shí)現(xiàn)了程序狀態(tài)的切換。這種方法在子程序的返回時(shí)非常有效，同樣的指令可以根據(jù)需要返回到ARM狀態(tài)或Thumb狀態(tài)。

連接器在對(duì)目標(biāo)代碼進(jìn)行連續(xù)時(shí)，將代碼中的地址標(biāo)號(hào)分為3類。

·ARM指令地址標(biāo)號(hào)。

·Thumb指令地址標(biāo)號(hào)。

·數(shù)據(jù)（Data）地址標(biāo)號(hào)。

當(dāng)連接器重定位Thumb代碼中的地址標(biāo)號(hào)時(shí)，地址標(biāo)號(hào)的bit[0]位將被自動(dòng)設(shè)置為1。這就意味著跳轉(zhuǎn)指令（這些指令包括BX、BLX和LDR）可以根據(jù)目標(biāo)地址正確的進(jìn)行狀態(tài)切換。

2．使用C和C++語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)互交

對(duì)于不同的C和C++源程序，可以有些程序中包含ARM指令，有些程序中包含Thumb指令，這些程序可以相互調(diào)用，只是在編譯這些程序時(shí)指定--apcs/interwork選項(xiàng)。當(dāng)使用了--apcs/interwork選項(xiàng)，編譯器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行一些相應(yīng)處理；連接器在檢測(cè)到程序中存在互交工作時(shí)，會(huì)生成一些用于程序狀態(tài)切換的代碼。

（1）代碼編譯

可以使用下面的指令，將C或C++程序編譯為可以執(zhí)行互交的目標(biāo)代碼。

armcc--c90--thumb--apcs/interwork

armcc--c90--arm--apcs/interwork

armcc--cpp--thumb--apcs/interwork

armcc--cpp--arm--apcs/interwork

使用--apcs/interwork選項(xiàng)對(duì)文件進(jìn)行編譯時(shí)，編譯器會(huì)進(jìn)行如下處理。

·對(duì)于葉子程序（leaffunction，即程序中沒(méi)有其他子程序調(diào)用的程序），編譯器將程序中的“MOVPC，LR”指令替換成“BXLR”指令，因?yàn)?ldquo;MOVPC”指令不能進(jìn)行狀態(tài)切換。

·對(duì)于非葉子程序，要進(jìn)行一系列的指令替換，如：

POP{r4,r5,pc}

替換為：

POP{r4,r5}

POP{r3}

BXr3

下面的例子顯示了一段帶子程序調(diào)用的C語(yǔ)言程序，使用--apcs/interwork選項(xiàng)進(jìn)行編譯時(shí)，對(duì)代碼產(chǎn)生的影響。

C語(yǔ)言源程序。

Voidfunc(void)

{

….

Sub()

..

}

使用armcc--apcs/interwork選項(xiàng)進(jìn)行編譯產(chǎn)生結(jié)果如下。

Func

STMFDsp!,{r4-r7,lr}

….

BLsub

….

LDMFDsp!,{r4-r7,lr}

BXlr

使用tcc--apcs/interwork選項(xiàng)進(jìn)行編譯產(chǎn)生結(jié)果如下。

PUSH{r4-r7,lr}

….

BLsub

….

POP{r4-r7}

POP{r3}

BX