Cortex-A相关、汇编基础

Cortex-A 架构

1. Cortex-A架构有9种处理模式

除了 User(USR)用户模式以外，其它 8 种运行模式都是特权模式。
用户模式下是不能访问系统所有资源的，要想访问这些受限的资源就必须进行模式切换。但是用户模式是不能直接进行切换的，用户模式下需要借助异常来完成模式切换，当要切换模式的时候，应用程序可以产生异常，在异常的处理过程中完成处理器模式切换。
2. ARM 架构提供了 16 个 32 位的通用寄存器(R0~R15)供软件使用，此外，ARM 还提供了一个当
前程序状态寄存器 CPSR 和一个备份程序状态寄存器 SPSR
（1）R13 也叫做 SP，用来做为栈指针
（2）R14(LR)来存放当前子程序的返回地址。如果使用 BL 或者 BLX来调用子函数的话，R14(LR)被设置成该子函数的返回地址；若想返回程序原位置，在子函数中，将 R14(LR)中的值赋给R15(PC)即可完成子函数返回。
（3）程序计数器 R15。因为ARM 处理器是 3 级流水线，R15 (PC)值 = 当前执行的程序位置 + 8 个字节。
（4）CPSR和SPSR。当特定的异常中断发生时， SPSR 寄存器用来保存当前程序状态寄存器(CPSR)的值，当异常退出以后可以用 SPSR 中保存的值来恢复 CPSR。

ARM汇编基础

在进行嵌入式 Linux 开发的时候是绝对要掌握基本的 ARM 汇编，因为 Cortex-A 芯片一上电 SP 指针还没初始化（C 语言中的函数调用涉及到出栈入栈，这段内存由SP指针访问）， C 环境还没准备好，所以肯定不能运行 C 代码，必须先用汇编语言设置好 C 环境。
1. GNU 汇编语法
我们的汇编代码要符合 GNU 语法；GNU 汇编语法适用于所有的架构，并不是 ARM 独享的
每条语句有三个可选部分 label： instruction @ comment
label 即标号，表示地址位置，有些指令前面可能会有标号，这样就可以通过这个标号得到
指令的地址。注意 label 后面的“：”，任何以“：”结尾的标识符都会被识别为一个标号。
instruction 即指令，也就是汇编指令或伪指令
@符号，表示后面的是注释

比如如下代码：

add:
	MOVS R0, #0X12 @设置 R0=0X12
	
上面代码中“add:”就是标号，“MOVS R0,#0X12”就是指令，最后的“@设置 R0=0X12”就是注释。

注意！ ARM 中的指令、伪指令、伪操作、寄存器名等可以全部使用大写，也可以全部使用小写，但是不能大小写混用。
.text 表示代码段。
.data 初始化的数据段。
.bss 未初始化的数据段。
.rodata 只读数据段。
我们当然可以自己使用.section 来定义一个段，每个段以段名开始，以下一段名或者文件结尾结束，

比如：
.section .testsection @定义一个 testsetcion 段

汇编程序的默认入口标号是_start，不过我们也可以在链接脚本中使用 ENTRY 来指明其它的入口点，下面的代码就是使用_start 作为入口标号：

.global _start
_start:
	ldr r0, =0x12 @r0=0x12

上面代码中.global 是伪操作，表示_start 是一个全局标号，类似 C 语言里面的全局变量一样，常见的伪操作有：

.byte 定义单字节数据，比如.byte 0x12。
.short 定义双字节数据，比如.short 0x1234。
.long 定义一个 4 字节数据，比如.long 0x12345678。
.equ 赋值语句，格式为： .equ 变量名，表达式，比如.equ num, 0x12，表示 num=0x12。
.align 数据字节对齐，比如： .align 4 表示 4 字节对齐。
.end 表示源文件结束。
.global 定义一个全局符号，格式为： .global symbol，比如： .global _start。

2. Cortex-A7 常用汇编指令

1. 处理器内部数据传输指令

MOV 指令：将数据从一个寄存器拷贝到另外一个寄存器，或者将一个立即数传到寄存器里面

MOV R0， R1 @将寄存器 R1 中的数据传递给 R0，即 R0=R1
MOV R0, #0X12 @将立即数 0X12 传递给 R0 寄存器，即 R0=0X12

MRS 指令：用于将特殊寄存器(如 CPSR 和 SPSR)中的数据传递给通用寄存器。要读取特殊
寄存器的数据只能使用 MRS 指令！

MRS R0, CPSR @将特殊寄存器 CPSR 里面的数据传递给 R0，即 R0=CPSR

MSR 指令：用来将普通寄存器的数据传递给特殊寄存器

MSR CPSR, R0 @将 R0 中的数据复制到 CPSR 中，即 CPSR=R0

2. 存储器访问指令

ARM 不能直接访问存储器，比如 RAM 中的数据。我们用汇编来配置 芯片修改自身寄存器（例如GPIO、UART、RTC等寄存器）的时候需要借助存储器访问指令，一般先将要配置的值写入到 Rx(x=0~12)寄存器中，然后借助存储器访问指令将 Rx 中的数据写入到 I.MX6UL 寄存器
LDR 指令：将存储器数据读到R0-R15。LDR 也可以将一个立即数加载到寄存器 Rx中， LDR 加载立即数的时候要使用“=”，而不是“#”。在嵌入式开发中， LDR 最常用的就是读取 CPU 的寄存器值

LDR R0, =0X0209C004 @将寄存器地址 0X0209C004 加载到 R0 中，即 R0=0X0209C004
LDR R1, [R0] @读取地址 0X0209C004 中的数据到 R1 寄存器中

STR 指令：将R0-R15数据写入到存储器中

LDR R0, =0X0209C004 @将寄存器地址 0X0209C004 加载到 R0 中，即 R0=0X0209C004
LDR R1, =0X20000002 @R1 保存要写入到寄存器的值，即 R1=0X20000002
STR R1, [R0] @将 R1 中的值写入到 R0 中所保存的地址中

LDR 和 STR 都是按照字进行读取和写入的，也就是操作的 32 位数据，如果要按照字节、半字进行操作的话可以在指令“LDR”后面加上 B 或 H

3. 压栈和出栈指令
我们通常会在 A 函数中调用 B 函数，当 B 函数执行完以后再回到 A 函数继续执行。要想在跳回 A 函数以后代码能够接着正常运行，那就必须在跳到 B 函数之前将当前处理器状态保存起来(就是保存 R0~R15 这些寄存器值)，当 B 函数执行完成以后再用前面保存的寄存器值恢复R0~R15 即可。在进行现场保护的时候需要进行压栈(入栈)操作，恢复现场就要进行出栈操作。压栈的指令为 PUSH，出栈的指令为 POP。处理器的栈是向下增长的。
PUSH 压栈操作：

PUSH {R0~R3, R12} @将 R0~R3 和 R12 压栈  排最后面的寄存器R12是最先压入的

POP出栈

POP {LR} @先恢复 LR
POP {R0~R3,R12} @在恢复 R0~R3,R12    排在最前面的寄存器先出栈

PUSH 和 POP 的另外一种写法是“STMFD SP！”和“LDMFD SP!”

 STMFD SP!,{R0~R3, R12} @R0~R3,R12 入栈
 STMFD SP!,{LR} @LR 入栈

 LDMFD SP!, {LR} @先恢复 LR
 LDMFD SP!, {R0~R3, R12} @再恢复 R0~R3, R12

LDR 和 STR，这两个是数据加载和存储指令，但是每次只能读写存储器中的一个数据。 STM 和 LDM 就是多存储和多加载，可以连续的读写存储器中的多个连续数据。
FD 是 Full Descending 的缩写，即满递减的意思

4. 跳转指令
①、直接使用跳转指令 B、 BL、 BX 等。（B命令跳转后不会返回，BL跳转后还可以返回）
②、直接向 PC 寄存器里面写入数据。

5. 算数运算符指令

6. 逻辑运算符指令