常用ARM指令及汇编【二】

ARM汇编程序设计及一些格式要求说明

一般地，ARM源程序文件名的后缀名如下：
汇编文件： *.S
引入文件： *.INC
C程序 ：     *.c
头文件 ：    *.h

汇编语句格式：
[ 标号 ]  <指令 | 条件 | S >   <操作数>   [ ;注释]
1、所有标号必须在一行的顶格书写，其后面不要加：
2、所有指令均不能顶格书写
3、ARM汇编器对标识符大小写敏感，书写标号及指令时字母大小要一致，在ARM汇编程序中，一个ARM指令，伪指令，寄存器名可以全部为大写字母，也可以全部为小写字母，但不要大小写混合使用
4、注释使用 ;或者 @，@表示开始到此行结束，注释可以在一行顶格书写（对ADS汇编格式，只支持 ; ）
5、源程序中允许空行
6、如果单行太长，可以使用字符 / 将其分行， / 后不能有任何字符，包括空格
7、对于变量的设置，常量的定义，其标识符必须在一行的顶格书写

标号：在ARM汇编中，标号代表一个地址，根据标号生成方式，可以分为以下3种
1、基于PC的标号，例如： BL  LEDTEST
2、基于寄存器的标号，例如： MAP  0x00,R9
3、绝对地址，例如： LDR R0,=WTCON

局部标号：主要用于局部范围代码中，对宏定义也非常有用，格式如下：
N { routname }
N是局部标号，为 0 ~ 99
routname是局部标号作用范围的名称
局部标号引用格式： % {F | B }  {A | T}  N {routname }
其中：
% 表示局部标号引用操作
F 指示编译器只向前搜索
B 指示编译器只向后搜索
A 指示编译器搜索宏的所有嵌套层次
T 指示编译器搜索宏的当前层
应用举例如下：
       mov   r1, #16
0     subs  r1,r1, #1
       bne    %B0


宏定义及其作用：使用宏定义可以提高程序的可读性，简化程序代码和同步修改，宏首先要定义，然后再使用，当源程序被汇编时，汇编器将展开每一个宏调用，用宏定义体代表程序中的宏调用，并使用实际的参数值代替宏定义时的形式参数
宏定义应用举例如下：
.....
MACRO        ;宏定义
CALL  $FUNCTION , $DAT1 , $DAT2   ;宏名称为CALL，带有3个参数
IMPORT  $FUNCTION       ; 声明外部子程序
MOV   R0, $DAT1    ; 设置子程序参数，R0 = $DAT1
MOV   R1, $DAT2    ;
BL       FUNCTION  ;  调用子程序
MEND                       ; 宏定义结束
......

汇编预处理后，宏调用将被展开，程序清单如下：
......
IMPORT  FADD1
MOV    R0, #3
MOV    R1, #3
BL       FADD1


子程序的调用：使用BL指令进行调用，该指令会把返回的PC值保存在LR
示例如下：
        ......
        BL  DELAY
        ......
DELAY   ....
         MOV PC,LR

当子程序指令完毕后，使用 MOV, B/BX , STMFD 等指令返回，STMFD 要与 LDMFD配套使用
STMFD  SP! , {R0-R7, LR}
......
LDMFD  SP! , {R0-R7,PC }

ARM7TDMI (-S) 是没有BLX指令的，但可以通过以下几条程序实现其功能
ADR  R1 ,  DELAY+1
MOV  LR ,  PC  ; 保存返回地址到LR
BX      R1           ;  跳转并切换指令集
......
该程序要注意的是 3级流水线，PC执行到哪里是关键


特殊寄存器定义及应用：基于ARM核的芯片一般有片内外设，它们通过其特殊寄存器访问
示例如下：
WDTC   EQU  0xE000000    ;寄存器定义
              ....
                LDR  R0, =WDTC   ; 加载立即数要加 =
                MOV  R1,  #0x12
                STR  R1,  [R0]          ; WDTC = 0x12


散转功能是汇编程序常用的一种算法，其示例如下：
       CMP  R0, #MAXINDEX                  ; 判断索引号是否超过最大索引值
       ADDLO  PC , PC , R0 , LSL #2    ; 若没有超出，则跳转到相应位置
       B      ERROR                                   ; 若已经超出，则进行出错处理
       ; 散转表，对应索引号为 0 ~ N
       B     FUN1
       B     FUN2
       B     FUN3


查表操作是汇编程序常用的一种操作，其示例如下：
         LDR  R3,  =DISP_TAB           ;取得表头
         LDR  R2 , [R3, R5, LSL #2]   ;根据R5的值查表，取出相应的值
        ......
        ;下表为 0 - F 的自模
DISR_TAB     DCD  0xC0, 0xF9 , 0xA4 , 0x99 , 0x92 , 0xA1, 0xC6,  0x83
                        DCD   0x82. 0xF8 , 0x80 , 0x90 , 0x88 , 0x86, 0x8E , 0xFF


长跳转功能的实现：ARM的B 和 BL 指令不能全空间跳转，但通过对PC进行复制，实现32位地址的跳转
ADD  LR , PC , #4   ;保存返回地址，即RET_FUN
LDR  PC , [PC , # -4] ; 跳转到 LADR_FUN
DCD  LADR_FUN
RET_FUN ....

也可以使用伪指令 LDR  PC, =LADR_FUN 实现长跳转


汇编程序一个完整的例子：
ABC   EQU  0x12
            AREA Example , CODE , READONLY     ;声明一个代码段 Example
            ENTRY              ; 入口处
            CODE32
            ADR R0, THUMB_START + 1    ; 装载地址，并设置第0位为1
            BX   R0                                           ; 切换到THUMB状态
            CODE 16                                       ; 声明 16位代码
THUMB_START
             MOV  R1, #ABC
             ADD  R1, R1 , #0x10
             B    THUMB_START
             END


外围部件控制：在ARM核芯片中，其外围部件的控制寄存器，一般会设置“置位/复位”寄存器，这样可以方便的实现位操作，而不影响到其它位，操作示例如下：
LDR  R0 , =GPIO_BASE
MOV  R1 , #0x00
STR  R1 , [R0 , #0x04 ]
MOV  R1 ,  #0x10
STR  R1 ,  [R0 , #0x0C]
 

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C与汇编混合编程

在需要C与汇编混合编程时，可使用直接内存汇编的方法混合编程，或者将汇编文件以文件的形式加入项目中

内嵌汇编的语法：
__asm
{
      指令 [;指令]   /*注释*/
      ......
      [指令]
}

应用举例：
__inline  void  enable_IRQ(void)
{
      int  temp
      __asm           //嵌入汇编代码
      {
           MRS  tmp , CPSR             //读取CPSR的值
           BIC    tmp , tmp, #0x80    //IRQ中断禁止位I清零，即允许中断
           MSR  CPSR , tmp             //设置CPSR的值
      }
}


ARM编译器特定的关键词
__asm：告诉编译器下面的代码是用汇编写的
__inline：声明该函数在其被调用的地方展开
__irq：声明该函数可以被用做irq或者fiq异常的中断处理程序
__pure：声明一个函数，其结果仅仅依赖于其输入参数，而且它没有负效应
__int64：是long long 的同义词
__volatile：告诉编译器该对象可能在程序之外被修改
__weak：用于限定一个对象，该对象如果连接时不存在，不会报错


内嵌汇编的指令用法：
1、不能直接向PC寄存器赋值，程序跳转只能使用 B 或 BL指令实现，但是只有B可以使用C程序中的标号，BL不能
2、在内嵌汇编指令中，常量前面的 # 可以省略
3、所有的内存分配均由C编译器完成，内嵌汇编器不支持内嵌汇编程序用于内存分配的伪指令
以上的常见的注意事项

内嵌汇编器与 armasm 汇编器的差异
1、内嵌汇编器不支持通过 " . " 指示符 或 PC 获取 当前指令地址， 不支持 LDR Rn , =expr伪指令
2、使用 Mov  Rn , expr 指令向寄存器赋值，不支持标号表达式，不支持 ADR和ADRL，不支持BX，不能向PC赋值
3、N、Z、C 和V标志中的C不具有真实意义

内存汇编还有一些注意事项：
1、不要使用寄存器代替变量，尽管有时候寄存器明显对应某个变量
int  had_f (int x)
{
     __asm
       {
           ADD R0,R0, #1    //发生寄存器冲突，实际上x的值没有变化
       }
    return(x) ;
}


使用 IMPORT 伪指令来引入全局变量，并利用LDR 和 STR 指令根据全局变量的地址访问它们
下面例子是一个汇编代码的函数，它读取全局变量 glovbvar，将其加1后返回

         AREA  globats , CODE , READONLY
         EXPORT  asmsubroutime
         IMPORT   glovbvar
asmsubroutime
         LDR R1, =glovbvar
         LDR R0, [R1]
         ADD R0 , R0 , #1
         STR R0 , [R1]
         MOV PC , LR
         END



C与汇编相互调用

寄存器的使用规则为：子程序间通过寄存器R0 - R3 来传递参数，使用 R4 - R11来保存局部变量， R12用作过程调用中间临时寄存器，记作 IP， R13用作堆栈指针，R14作为链接寄存器，记作 LR，R15是程序计数器

子程序参数传递规则：当寄存器不超过4个时，使用 R0 - R3来传递参数，当超过4个时，可以使用堆栈来传递参数，入栈的顺序与参数顺序相反，即最后一个字数据先入栈

子程序结果返回规则：结果为一个32位的整数时，可以通过寄存器R0返回，如果是64位，通过R0和R1返回，对于位数更多的结果，需要通过内存来传递
 

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C语言调用汇编程序：在汇编程序中使用 EXPORT 伪指令声明本子程序，使其它程序可以调用子程序，在C语言程序中使用extern关键字声明外部函数（声明要调用的汇编子程序），即可调用此汇编子程序


C程序调用汇编程序例子如下：

被调用的汇编子程序代码：
        AREA  SCopy , CODE , READONLY
        EXPORT  strcopy   ; 声明strcopy ,以便外部程序引用
strcopy
        ;R0  为目标字符串的地址
        ; R1 为源字符串的地址
        LDRB R2,[R1] , #1  ; 读取字节数据，源地址加1
        STRB  R2,[R0], #1  ; 保存读取的1字节数据，目标地址加1
        CMP  R2, #0            ; 判断字符串是否复制完毕
        BNE   strcopy          ; 没有复制完毕，继续循环
        MOV   PC,LR           ; 返回
        END


调用汇编的C函数：

Code:

1. #include <stdio.h>   
2. extern void strcopy(char *d,const char *s)    //声明外部函数，即汇编子程序  
3. int main(void)   
4. {   
5.     const char *strcstr = "First String-source" ;    //定义字符串常量  
6.     char dststr[] = "Second string-destination";   //定义字符串变量  
7.     printf("Before copying:  /n");   
8.     printf("%s/n %s/n",srcstr,dststr);    //显示源字符串和目标字符串的内容  
9.     strcopy(dststr,srcstr);   
10.     printf("After copying: /n");   
11.     printf("%s/n %s/n",srcstr,dststr);   //显示复制后的结果  
12.     return 0;   
13. }  

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汇编程序调用C程序：
在汇编程序中使用IMPORT伪指令声明将要调用的C程序函数，在调用C程序时，要正确设置入口参数，然后使用BL调用

C程序函数代码：

Code:

1. int sum5(int a,int b,int c,int d,int e)   
2. {   
3.     return a+b+c+d+e;    //返回5个变量的和  
4. }  

汇编调用C程序：
        EXPORT  CALLSUM5
        AREA  Example , CODE , READONLY
        IMPORT sum5      ;  声明外部标号 sum5，即C函数 sum5()
CALLSUM5
        STMFD  SP!,{LR}  ;   LR寄存器入栈
        ADD R1,R0,R0     ;   设置sum5函数入口参数，R0为参数a
        ADD R3,R1,R2
        STR  R3,[SP #4]!  ;   参数e要通过堆栈传递
        ADD R3,R1,R1     ;   R3为参数d
        BL sum5               ;   调用sum5()，结果保存在R0中
        ADD SP,SP, #4    ;   修正SP指针
        LDMFD  SP!, {PC}  ; 子程序返回
        END


到此为止，自己将 ARM常用及汇编的内容给整理了一遍，也深入了对它们的了解，希望自己日后也能坚持下去，读好自己的专业！！