arm汇编中的跳转指令

 

ARM汇编中，常有两种跳转方法：b跳转指令、ldr指令向PC赋值。

我自己经过归纳如下：

（1）b label
该 指令完成的操作是pc<-label，将label处的地址传给pc。b跳转指令是相对跳转，依赖当前PC的值，偏移量是通过该指令本身的 bit[23:0]算出来的，这使得使用b指令的程序不依赖于要跳到的代码的位置，只看指令本身。即该分支指令的二进制码的后24位的实际的值是相对当前 的 R15 的值的一个偏移量；而不是一个绝对地址。它的值由汇编器来计算，它是 24 位有符号数，左移两位后有符号扩展为 32 位，表示的有效偏移为 26 位(+/- 32 M)。

（2）ldr pc, =label
该指令是一条伪指令，将内存中的某个数据的位置（label处）赋给PC，同样依赖当前PC的值，但是偏移量是那个位置（label）的连接地址（运行时的地址），所以可以用它实现从Flash到RAM的程序跳转，说白了，pc是个地址数值。
伪指令LDR 常用于加载芯片外围功能部件的寄存器地址(32 位立即数),以实现各种
控制操作。
如：ldr    r0,=5e000000 ;将外围某IO端口寄存器的地址赋给r0，注意该立即数前面没有#。
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这里讲一下为什么会有ldr 伪指令
  
范例demo.s：

     .equ    STACK_BASE, 0x0c002000
.equ    STACK_SIZE, 0x00001000

.text
    ldr    sp, = STACK_BASE
    ldr    sl, = STACK_BASE - STACK_SIZE
    ldr    pc, =  entry

这是一个合法的汇编文件，它把堆栈基址设为0x0c002000，栈限设为0x0c001000，然后跳到entry所标识的C程序中执行。

下面我们假设符号“entry”的地址为0x0c000000。

我们如果把上面代码写成：

    .text
    mov    sp, #0x0c002000
    mov    sl, #0x0c001000
    mov    pc, #0x0c000000

汇编器会报错：
demo.s: Assembler messages:
demo.s:2: Error: invalid constant -- `mov sp,#0x0c002000'
demo.s:3: Error: invalid constant -- `mov sl,#0x0c001000' 

    说起这个错误的原因可就话长了，简而言之是因为RISC有一个重要的概念就是所有指令等长。在ARM指令集中，所有指令长度为4字节（Thumb指令是2 字节）。那问题就来了，4字节是不可能同时存的下指令控制码和32位立即数的，那么我要把一个32位立即数（比如一个32位地址值）传送给寄存器该怎么 办？
    RISC CPU提供一个通用的方法就是把地址值作为数据而不是代码，从存储器中相应的位置读入到寄存器中。像在代码一中，将所有读取的32位数据放到label标 注的内存地址中，使用ldr伪指令，从该内存处读出该数据。因此label相当于一个内存地址。如下，给出了代码一的反汇编代码： 让我们在Linux环境下执行下面的命令：
        arm-elf-as -o demo.o demo.s
        arm-elf-objdump -D demo.o

   结果：

    demo.o:     file format elf32 - littlearm

Disassembly of section .text:

00000000   < .text > :
0 :   e59fd004    ldr     sp, [pc, # 4 ]    ; c  < .text + 0xc >
4 :   e59fa004    ldr     sl, [pc, # 4 ]    ;  10   < .text + 0x10 >
8 :   e59ff004    ldr     pc, [pc, # 4 ]    ;  14   < .text + 0x14 >
c:   0c002000    stceq    0 , cr2, [r0]
10 :  0c001000    stceq    0 , cr1, [r0]
14 :  00000000     andeq   r0, r0, r0
Disassembly of section .data:

    0、4、8三行相当于是代码段，C，10，14相当于是数据段，伪指令的变量定义存储在这里。由于entry还没连上目标地 址，objdump反汇编会认为是0，我们先不管它。另外两条LDR伪指令变成了实际的LDR指令！但目标很奇怪，都是[pc, #4]。那好我们看看[pc, #4]是什么。
    我们知道pc中存放的是当前指令的下下条指令的位置，也就是.+8。那么上面的第一条指令ldr sp, [pc, #4]中的pc就是0x8，pc+4就是0xc，而[0xc]的内容正是0x0c002000；同理，第二条ldr指令也是如此。显然这里LDR伪指令采用的是RISC通用的方法。
    另外从反汇编的代码可以看出ldr伪指令中存储的是一个相对偏移量，该偏移量是相对当前pc值的一个偏移量。 
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（3）此外，有必要回味一下adr伪指令，U-boot中那段relocate代码就是通过adr实现当前程序是在RAM中还是flash中。
    ADR指令为小范围的地址读取伪指令.ADR指令将基于PC相对偏移的地址值读取到寄存器中.在汇编编译源程序时,ADR伪指令被编译器替换成一条合适的 指令.通常,编译器用一条ADD指令或SUB指令来实现该ADR伪指令的功能,若不能用一条指令实现,则产生错误,编译失败.
ADR 伪指令格式如下
        ADR{cond} register,exper  其中
                    register 加载的目标寄存器
                    exper 地址表达式.当地址值是非字地齐时,取值范围-255~255 字节之间;当地址是字对齐时,取值范围-1020~1020 字节之间.对于基于PC 相对偏移的地址 值时,给定范围是相对当前指令地址后两个字处(因为ARM7TDMI 为三级流水线).
ADR 伪指令举例如下;
LOOP MOV R1,#0xF0
…
ADR R2,LOOP ;将LOOP 的地址放入R2
ADR R3,LOOP+4
可以用ADR 加载地址,实现查表:
…
ADR R0,DISP_TAB ;加载转换表地址
LDRB R1,[R0,R2] ;使用R2 作为参数,进行查表
…
DISP_TAB
DCB 0Xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90

4 ldr pc,_label
  _label .word label
一般ldr pc,=label就被解释成上面这两条指令，但是从反汇编程序中可以看出由于偏移量仅为4k，_label的定义位置要和ldr指令相距在4k以内。借此可以实现大范围地址的跳转，完成从flash到sdram的跳转。