arm第八天(汇编指令之跳转指令)

ARM编程模型
ARM SVC：复位，执行SWI指令
快速中断FIQ：发生高优先级的中断
中断IRQ：发生低优先级的中断
中止：访问存储器发生非法情况
未定义：执行指令，不能识别
系统：与用户模式共用寄存器的特权模式
用户：多数应用程序与系统任务运行在模式

2，工作模式的分类
异常/非异常：
异常：管理，快速中断，中断，中止，未定义
非异常：系统，用户
特权/非特权
特权：管理，快速中断，中断，中止，未定义，系统
非特权：用户模式

3，工作模式之间是是否可以切换，如何切换？
工作模式之间可以切换
切换的方式有两种：
1，处理器自动切换：当发生异常，处理器自动进入对就的异常模式
2，指令切换

工作模式之间切换需要遵循的原则：
1，特权模式之间可以随意切换
2，可以从特权模式进入到用户模式，不能直接从用户模式切换到特权模式
3，如果用户模式切换到特权模式，可以通过调用SWI指令来完成。

4，ARM的运行状态

• ARM状态：执行ARM指令 ,一条指令32bit(4个字节)

• 字对齐
  0x20008000
  0x20008004
  0x20008008
  0x2000800C
  0x200080010
  0x200080014

  

• Thmub状态：执行Thumb指令，一条指令16bit(2个字节)
  半字对齐
  0x20008000
  0x20008002
  0x20008004
  0x20008006
  0x20008008

5，运行状态的切换

• 处理器自动切换

• 用指令切换

  6，寄存器
  在cortex-A8核心里
  所有的寄存器都是没有地址，如果要用，直接使用r0,r1,r2
  寄存器都是32bit
  Ro-R12通用寄存器
  R13(SP):栈顶指针，栈顶的地址，栈是内存的一个区域
  异常模式下，都有自己的栈，对应R13保存栈顶指针
  在异常发生时，CPU会自动切换到异常模式下，先保护现场
  ，将上一模式时，再将栈中保存的值依次出栈到对应的寄存器。
  R14(LR):存放返回地址
  R15(PC):只有一个，存放取指的指令地址

  执行一条指令，分三个阶段：
  取指
  解码
  执行

ARM寄存器
ARM支持的数据类型
内存的对齐方式：字、半字、字节
ARM存储格式：大端、小端

ARM指令：

汇编代码示例：

      .text      .code 32      .global start //标号 start:      mov r0,#10  // r0 = 10      ldr r1,=3   //伪指令      add r0,r0,r1 //      b  .      .end

ARM指令

• 分支跳转指令
  B
  B{cond}

示例

start:      cmp r0,r1  //比较r0-r1      beq  not_copy  //r0=r1相等时，跳转到not_copy执行。相当于c语言中的goto语句      mov r0,r1//r0 != r1时，r0=r1not_copy:     .....

跳转范围： PC（new） = PC(当前) + 32MB 或 PC(当前) - 32MB

24bit用来表示偏移量
1bit 符号位
23bit偏移量 2^20 = 1MB ==>8*2^20 = 8MB
arm指令地址的特点：字对齐，最后的2bit为0

bl 指令跳出去执行完以后，会跳转回来，而b指令则不会跳回来

bl 2000807 delay  //bl相当于函数的执行，执行以后，会跳回来

• 带链接的分支指令 bl
  BL{cond}

START:   MOV R0，#1    //R0=1   MOV R1，#2    //R1=2   //在执行BL指令时，CPU会自动将下一条指令的地址（B.）保存到LR寄存器，再跳转   BL  DoAdd  //相当于C语言中调用函数   B.DoAdd   ADD R0,R0,R1  //RO = R0 + R1   MOV PC,LR    //返回函数指令， PC = LR ，LR是存放返回地址的

• BX 指令，带状态切换的分支指令
  指令格式: BX{cond} Rm为寄存器
  跳转范围限制:
  绝对地址、4G范围
  如果指令指定的条件成立则：
  CPSR的T Flag = Rm[0]
  PC = Rm AND 0xfffffffe
  BX R0

  .CODE 32 //ARM_codeARM_code:  ADR R0,THUMB_code + 1 //THUMB_code + 1其实为：ADR R0,ARM_code,R0 = THUMB_code + 1  BX RO//带状态切换的跳转指令，在执行前会干以下两件事：  //1,CPSR[5] =  R0[0]，把当前状态改为了Thumb状态 ；CPSR[5] = 0为表示ARM状态，CPSR[5] = 1表示THUMB状态  //2,PC = R0 & 0xFFFFFFFE  ==>把R0的第0位清0（因为前加了一个1）  ...  .CODE 16 //THUMB_codeTHUMB_code:  ADR R0,ARM_code//理由同上  BX R0//1，CPSR[5] = R0[0],将当前状态改为ARM状态       //2,PC = R0 & 0xFFFFFFFE  ....

相对跳转：与当前PC相关
B BL
绝对跳转：
BX
BX: 指令是不带返回的，绝对跳转，调整范围4G，跳转到寄存器指定的地址
1,Rm[0]给CPSR的1位，改变当前程序状态
2，PC = R0 & 0xFFFFFFFE
BLX：既带状态又带返回
1，保存一条指定地址到LR
2,Rm[0]给CPSR的1位，改变当前程序状态
3，PC = R0 & 0xFFFFFFFE
B:相对跳转,PC（跳转） = PC(当前) +/- 偏移量（32MB）,跳过去不返回
BL:相对跳转,PC（跳转） = PC(当前) +/- 偏移量（32MB）,跳过去会返回
CPU会将下一条指令的地址给LR，然后跳转，通过手动返回，如：

    MOV PC,LR //手动返回，一般用于函数的调用

案例：
1，编写sub.s ,sub.s代码如下：

      .text  //代码段      .code 32 //ARM模式      .global do_sub  do_sub:      mov r1,#10 //把10赋值给r1      mov r0,#0x14       sub r0,r0,r1      b . //      .end

2,安装4.4.1交叉编译器，因为这个低版本的编译器里面有arm-linux-gdb调试工具
arm-0009q3.tar.bz2
编译器安装方法

• 首先下载解压

cd /home/tarenamkdir optcd optsudo tar jxvf /路径cd /home/tarena/opt/arm-2009q3/bin

• 配置环境变量

cd /home/tarenavi .bashrcPATH = /解压目录/.../bin:$PATH:.   #在.bashrc中最后一行添加这一句

修改完之后执行 “source .bashrc”让环境变量生效
arm-linux-gcc -v 查看最新的版本
查看是否存在arm-linux-gdb：
arm-linux-g

安装qemu软件包,用qemu在PC机模拟板子运行环境，这样的话，就可以在PC机上查看寄存器的值。
安装方法：
1，下载安装包
2，

cd  /mnt/hgfs/1408/qemu/qemusudo dpkg -i  *              //解压安装

至此，运行环境搭建完毕

开始编译sub.s文件
cd 到sub.s文件所在目录：

cd /mnt/hgfs/1408/subarm-linux-as -g -o sub.o sub.s   #编译，-g相当于在代码中添加调试信息arm-linux-ld -e do_sub -o sub sub.o #链接，do_sub是代码中的一个全局标号，代码从这开始执行qemu-arm -g 1234 sub #将sub程序在qemu虚拟环境中运行

执行完“qemu-arm -g 1234 sub ”后，在虚拟机中重新打开一个标签页，还是在相应的目录下面，执行：

arm-linux-gdb sub(gdb)targe remote localhost:1324(gdb)s  #s相当于单独执行(gdb)s   #直到运行到 “b  .”(gdb)info r   #查看寄存器