嵌入式之ARM汇编知识点

赶进度赶进度了 博客就不那么用心了 能粘贴复制课件的知识的就不手敲一遍了

1；指令与伪指令&&&&ARM风格和GNU疯

（汇编）指令是CPU机器指令的助记符，经过编译后会得到一串10组成的机器码，可以由CPU读取执行。

（汇编）伪指令本质上不是指令（只是和指令一起写在代码中），它是编译器环境提供的，目的是用来指导编译过程，经过编译后伪指令最终不会生成机器码

ARM官方的ARM汇编风格：指令一般用大写、Windows中IDE开发环境（如ADS、MDK等）常用。如： LDR R0, [R1]
GNU风格的ARM汇编：指令一般用小写字母、linux中常用。如：ldr r0, [r1]

总结：
指令是与cpu有关的 而伪指令是与编译器的环境有关的
因此对于不同系统环境的指令只有大小写的区别 而如果是不同系统的伪指令那么区别就很大了 因为它本身就是与编译器环境有关的 而指令只是与cpu有关

2； ARM汇编的特点
ARM汇编特点1：LDR/STR架构
ARM采用RISC架构，CPU本身不能直接读取内存，而需要先将内存中内容加载入CPU中通用寄存器中才能被CPU处理。
ldr（load register）指令将内存内容加载入通用寄存器。
str（store register）指令将寄存器内容存入内存空间中。
ldr/str组合用来实现 ARM CPU和内存数据交换

ARM汇编特点2：8种寻址方式

ARM汇编特点3：指令后缀

ARM汇编特点4：条件执行后缀

ARM汇编特点5：多级指令流水线

3；数据传输和跳转指令详解
3.1；数据处理指令&cpsr访问指令&跳转(分支)指令
mov(move) mov r1, r0 @两个寄存器之间数据传递
mov r1, #0xff @ 将立即数赋值给寄存器

mvn和mov用法一样，区别是mov是原封不动的传递，而mvn是按位取反后传递
按位取反的含义：
譬如r1 = 0x000000ff，然后mov r0, r1 后，r0 = 0xff 但是我mvn r0, r1后，r0=0xffffff00

and 逻辑与
orr 逻辑或
eor 裸机异或

bic 位清除指令，是位清除而不是全部清零。

bic r0,r1,#0x1f @ 将r1中的数的bit0到bit4清零后赋值给r0 0x1f = 0x0000001f=0x0000“`11111

比较指令：的目的就是为了修改更新CPSR里面的标志位 后面就可以根据条件执行后缀来看比较的结果

cmp cmp r0, r1 等价于 sub r2, r0, r1 (r2 = r0 - r1)
cmn cmn r0, r1 等价于 add r0, r1
tst tst r0, #0xf @测试r0的bit0～bit3是否全为0 也是位测试 真假01修改NZSV
teq 对两个数进行异或 相等就是0 不想等就是1
比较指令用来比较2个寄存器中的数
注意：比较指令不用后加s后缀就可以影响cpsr中的标志位。

cpsr和spsr的区别和联系：cpsr是程序状态寄存器，整个SoC中只有1个；
而spsr有5个，分别在5种异常模式下，作用是当从普通模式进入异常模式时，用来保存之前普通模式下的cpsr的，以在返回普通模式时恢复原来的cpsr。

b & bl & bx
b 直接跳转（就没打开算返回）
bl branch and link，跳转前把返回地址放入lr中，以便返回，以便用于函数调用
bx跳转同时切换到ARM模式，一般用于异常处理的跳转。

访存指令
ldr/str & ldm/stm & swp
单个字/半字/字节访问 ldr/str
多字批量访问 ldm/stm
swp r1, r2, [r0] @r0地址的值到r1 然后把r2回到员地方
swp r1, r1, [r0] 把以前 r1写入里面去，寄存器和内存的交换

ARM汇编中的立即数 #表示数字
合法立即数与非法立即数
ARM指令都是32位，除了指令标记和操作标记外，本身只能附带很少位数的立即数。因此立即数有合法和非法之分。
合法立即数：经过任意位数的移位后非零部分可以用8位表示的即为合法立即数
合法立即数： 0x000000ff 0x00ff0000 0xf000000f
非法立即数： 0x000001ff

软中断指令
swi（software interrupt）

软中断指令用来实现操作系统中系统调用

4：协处理器和协处理器指令详解
4.1什么是协处理器
SoC内部另一处理核心，协助主CPU实现某些功能，被主CPU调用执行一定任务。
ARM设计上支持多达16个协处理器，但是一般SoC只实现其中的CP15.（cp：coprocessor）
协处理器和MMU、cache、TLB等处理有关，功能上和操作系统的虚拟地址映射、cache管理等有关。

4.2协处理器cp15操作指令
mcr & mrc

mrc用于读取CP15中的寄存器
mcr用于写入CP15中的寄存器

5；ldm/stm与栈的处理
5.1为什么需要多寄存器访问指令
ldr/str每周期只能访问4字节内存，如果需要批量读取、写入内存时太慢，解决方案是stm/ldm提高访问的效率速率，批量处理
ldm(load register mutiple)
stm（store register mutiple）
stmia sp, {r0 - r12}
将r0存入sp指向的内存处（假设为0x30001000）；然后地址+4（即指向0x30001004），将r1存入该地址；然后地址再+4（指向0x30001008），将r2存入该地址······直到r12内容放入（0x3001030），指令完成。
一个访存周期同时完成13个寄存器的读写

5.2；8种后缀——画图理解
ia（increase after）先传输，再地址+4
ib（increase before）先地址+4，再传输
da（decrease after）先传输，再地址-4
db（decrease before）先地址-4，再传输
fd（full decrease）满递减堆栈
ed（empty decrease）空递减堆栈
fa（·······） 满递增堆栈
ea（·······）空递增堆栈
e空栈：栈指针指向空位，每次存入时可以直接存入然后栈指针移动一格；而取出时需要先移动一格才能取出（sp始终指向空）
f满栈：栈指针指向栈中最后一格数据，每次存入时需要先移动栈指针一格再存入；取出时可以直接取出，然后再移动栈指针
（sp始终指向值）
注意的是空栈始终是（sp始终指向空），满栈始终是（sp始终指向值）
a增栈：栈指针移动时向地址增加的方向移动的栈
d减栈：栈指针移动时向地址减小的方向移动的栈

5.3！的作用

ldmia r0, {r2 - r3}
ldmia r0！, {r2 - r3}

感叹号的作用就是r0的值在ldm过程中发生的增加或者减少最后写回到r0去，也就是说ldm时会改变r0的值。就是r0的值会变。

5.4；^的作用
ldmfd sp!, {r0 - r6, pc}
ldmfd sp!, {r0 - r6, pc}^

^的作用：在目标寄存器中有pc(有pc那么就是指令）时，会同时将spsr写入到cpsr，一般用于从异常模式返回。

5.5；总结
批量读取或写入内存时要用ldm/stm指令
各种后缀以理解为主，不需记忆，最常见的是stmia和stmfd
谨记：操作栈时使用相同的后缀就不会出错，不管是满栈还是空栈、增栈还是减栈

6；伪指令
6.1；伪指令的意义
伪指令不是指令，伪指令和指令的根本区别是经过编译后会不会生成机器码。
伪指令的意义在于指导编译过程。
伪指令是和具体的编译器相关的，我们使用gnu工具链，因此学习gnu环境下的汇编伪指令。

6.2；gnu汇编中的一些符号
@ 用来做注释。可以在行首也可以在代码后面同一行直接跟，和C语言中//类似
‘#’ 做注释，一般放在行首，表示这一行都是注释而不是代码。
：以冒号结尾的是标号 相对地址 标记这行的地址的 地址就是与标号绑定的
. 点号在gnu汇编中表示当前指令的地址
“#”立即数前面要加#或$，表示这是个立即数

6.3；常用gnu伪指令
.global _start @ 给_start外部链接属性
.section .text @ 指定当前段为代码段
.ascii .byte .short .long .word
.quad .float .string @ 定义数据
.align 4 2的四次方 @ 以16字节对齐
.balignl 16 0xabcdefgh @ 16字节对齐填充
.equ @ 类似于C中宏定义
.end @标识文件结束
.include @ 头文件包含
.arm / .code32 @声明以下为arm指令
.thumb / .code16 @声明以下为thubm指令

ldr 大范围的地址加载指令
adr 小范围的地址加载指令
adrl 中等范围的地址加载指令
nop 空操作

ARM中有一个ldr指令，还有一个ldr伪指令
一般都使用ldr伪指令而不用ldr指令

IRQ_STACK_START:
.word 0x0badc0de
等价于 unsigned int IRQ_STACK_START = 0x0badc0de;

.align 4 @ 16字节对齐
.align 2 @ 4字节对齐

.balignl 16, 0xdeadbeef @ 对齐 + 填充
b表示位填充；align表示要对齐；l表示long，以4字节为单位填充；16表示16字节对齐；0xdeadbeef是用来填充的原料。

0x00000008: .balignl 16, 0xdeadbeef
0x0000000c 0xdeadbeef
0x00000010: 下一条指令

ldr指令： ldr r0, #0xff
伪指令： ldr r0, =0xfffl @涉及到合法/非法立即数，涉及到ARM文字池
区别就是后面数的符号 一个是#一个是= 伪指令就不用去考虑立即数是不是合法还是不合法了 里面会进行处理

adr和ldr的差别：ldr加载的地址在链接时确定，而adr加载的地址在运行时确定；所以我们可以通过adr和ldr加载的地址比较来判断当前程序是否在链接时指定的地址运行。

6。4adr与ldr

adr编译时会被1条sub或add指令替代，而ldr编译时会被一条mov指令替代或者文字池方式处理；
adr总是以PC为基准来表示地址，因此指令本身和运行地址有关，可以用来检测程序当前的运行地址在哪里
ldr加载的地址和链接时给定的地址有关，由链接脚本决定。