国庆假期作业6
一、ARM的工作模式
1、非特权模式
user模式：非特权模式，大部分任务执行在这种模式
2、特权模式
异常模式：
FIQ : 当一个快速（fast) 中断产生时将会进入这种模式
IRQ : 当一个通用（normal) 中断产生时将会进入这种模式
Supervisor(svc) :当复位或软中断指令执行时将会进入这种模式
Abort : 当存取异常时将会进入这种模式
Undef : 当执行未定义指令时会进入这种模式
非异常模式：
System : 使用和User模式相同寄存器集的特权模式
二、汇编语言的相关语法
1、汇编语言的组成部分
1.伪操作：不参与程序的执行，但是用于告诉编译器程序该怎么编译
.text
.global .end .if .else .endif .data
2.汇编指令
编译器将一条汇编指令编译成一条机器码，在内存里一条指令占4字节内存，一条指令可以实现一个特定的功能
3.伪指令
不是指令，看起来像是一条指令，可以实现和指令类似的功能。一条伪指令实际上可能是由多条指令共同实现
4.注释
单行注释： @
多行注释 /* */
条件编译
.if 0
指令段
.else
指令段
.endif2.汇编指令的介绍
1.基本数据操作指令
数据搬移指令 =
数据移位指令 << >>
数据算数运算指令 + - * /
位运算指令 & | ~ ^
数据比较指令
2.跳转指令
3.内存读写指令
4.状态寄存器读写指令
5.软中断指令3.汇编指令的基本语法格式
指令的基本格式：
{}{s} , ,
解释：
：指令码
{}：条件码
{s}：状态位，如果在指令后面加上s，则运算的结果会影响CPSR的条件位
：目标寄存器
：第一操作寄存器 只能是寄存器
：第二操作数，可以是寄存器，也可以是立即数
按照指令码将第一操作寄存器和第二操作数进行运算，将运算后的结果保存在目标寄存器
注意：
1.一条汇编指令一般占一行
2.汇编不区分大写小写 三、汇编指令
1.数据搬移指令
{}{s} ,
解释：
：指令码
{}：条件码
{s}：状态位，如果在指令后面加上s，则运算的结果会影响CPSR的条件位
：目标寄存器
：第一操作数，可以是寄存器，也可以是立即数
按照指令码将第一操作数运算后的结果保存在目标寄存器
指令码功能：
mov:将第一操作数的值保存在目标寄存器
mvn:将第一操作数的值按位取反，将结果保存在目标寄存器 2、移位指令
2.1 格式以及指令码
格式：{}{s} , ,
解释：将第一操作寄存器的数值移位第二操作数指定的位数，将结果保存在目标寄存器中
指令码：
LSL：左移运算 低位补0
LSR:右移运算 高位补0
ROR:循环右移：低位移出的值补到高位 2.2 示例
1.左移
mov r0,#0XFF
lsl r1,r0,#0X4 @将R0的值左移4位保存在r1寄存器 R1结果：0XFF0
2.右移
mov r0,#0XFF
lsr r1,r0,#0X4 @将R0的值右移4位保存在r1寄存器 R1结果：0XF
3.循环右移
mov r0,#0XFF
ror r1,r0,#0X4 @将R0的值循环右移4位保存在r1寄存器 R1结果：0XF000000F
4.c风格写法
mov r0,#0XFF
ror r1,r0,#(0X1<<2) @将R0的值循环右移4位保存在r1寄存器 R1结果：0XF000000F3.位运算指令
3.1 格式以及功能码
格式：{}{s} , ,
解释：将第一操作寄存器和第二操作数进行位运算，将结果保存在目标寄存器中
指令码：
and:与 与0清0 与1不变
orr:或 或1置1 或0不变
eor:异或 相同为0 不同为1
bic:按位清零指令，想将哪一位设置为0，只需要用bic指令给这一位运算一个1即可 3.2 示例
1.and:
mov r0,#0XFF
and r1,r0,#0XF0 @R1结果为0XF0
2.ORR:
mov r0,#0XFF
orr r1,r0,#0XF000 @R1结果为0XF0FF
3.EOR:
ldr r0,=0xf0f0
EOr r1,r0,#0XFF @R1结果为0XF00F
0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111
0000 0000 0000 0000 1111 0000 1111 0000
结果：0000 0000 0000 0000 1111 0000 0000 1111 -》0XF00F
4.BIC
ldr r0,=0xFF
BIC r0,r0,#(0x1<<5) @将R0的值第5位清0 @R0结果为0XDF3.3 练习
LDR r1,=0X12345678 @将0X12345678存放在r1寄存器
0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000
1.将R1寄存器的第4位清0，其他位不变
and r1,r1,#(~(0X1<<4))
或者BIC R1,R1,#(0x1<<4)
2.将r1寄存器第7位置1，其他位不变
orr r1,r1,#(0X1<<7)
3.将r1寄存器[31：28]清0，其他位不变
and r1,r1,#(~(0Xf<<28))
或者BIC R1,R1,#(0xF<<28)
4.将r1寄存器[7:4]置1，其他位不变
orr r1,r1,#(0XF<<4)
5.将r1寄存器[15:11]设置为10101，其他位不变
@先清0
BIC R1,R1,#(0X1F<<11)
@再置位
orr r1,r1,#(0X15<<11)4.算数运算指令
4.1 格式以及指令码
格式：{}{s} , ,
解释：将第一操作寄存器的值和第二操作数进行算数运算，结果保存在目标寄存器中
add:加法运算
adc:进行加法运算时需要考虑CPSR的条件位
sub:减法运算
sbc:进行减法运算时需要考虑CPSR的条件位
mul:乘法运算 4.2 示例
1.ADD：加法
ex1: mov r1,#1
mov r2,#2
add r3,r1,r2@r3=r1+r2
ex:
mov r1,#0XFFFFFFFE
mov r2,#2
addS r3,r1,r2@r3=r1+r2 @运算的结果影响到条件位
2.SUB
mov r1,#0XFFFFFFFE
mov r2,#2
sub r3,r1,r2@r3=r1-r2
ex2:
mov r1,#0XFFFFFFFE
mov r2,#2
subs r3,r2,r1@r3=r2-r1
3.ADC
mov r1,#0XFFFFFFFE
mov r2,#2
ADDS r3,r2,r1 @r3=r1+r2
ADC R4,R2,#3 @R4=R2+3+cpsr(C位) 6
4.sbc:减法运算考虑条件位
mov r1,#0XFFFFFFFE
mov r2,#2
SUBS r3,r2,r1 @r3=R2-R1 4
sbC R4,R1,#3 @R4=R1-3-CPSR(C位取反)4.3 64位数据进行算数运算
原则：
一个 64位数保存在两个寄存器
高32位运算，低32位运算
mov r1,#0XFFFFFFFE @保存第一个数据的低32位
mov r2,#2@保存第一个数据的高32位
mov r3,#3 @保存第二个数据的低32位
mov r4,#4 @保存第2数据的高32位
@低32位运算要求影响条件位
ADDS R5,R1,R3@R5保存运算后结果的低32位
ADC R6,R2,R4@R6寄存器保存运算结果的高32位，需要考虑条件位
5.比较指令
格式：
cmp 第一操作数，第二操作寄存器
比较两个数据
cmp命令本质：实际上就是比较的两个数进行减法运算，并且减法运算的结果会影响到CPSR寄存器的条件位
通常比较指令完毕之后会使用条件码进行判断，根据判断的结果做不同的逻辑mov r1,#3
mov r2,#4
cmp r1,r2 @比较两个数
SUBHI r3,r1,r2 @如果r1>r2 进行减法运算
MULEQ r3,r1,r2@如果两数相等，进行乘法运算
ADDCC R3,R1,R2@如果r16. 跳转指令
格式：
{} 标签
功能：跳转到指定的标签下
指令码：
b:跳转时不影响LR寄存器的值
ex:.text
.global _start
_start:
mov r1,#3
mov r2,#4
b fun1 @程序跳转
mul r5,r1,r2
stop:
b stop
fun1:
add r4,r1,r2
.end
bl:跳转时影响LR寄存器的值
.text
.global _start
_start:
mov r1,#3
mov r2,#4
bl fun1 @程序跳转
mul r5,r1,r2
stop:
b stop
fun1:
add r4,r1,r2
mov pc,lr @程序返回
.end
7.单寄存器内存读写指令
向内存中写：
str:向内存中写一个字(4字节)的数据
strh:向内存写半个字（2字节）的数据
strb:向内存写一个字节的数据
从内存读：
ldr:从内存读取一个字的数据
ldrh:从内存读取半个字的数据
ldrb:从内存读取一个字节的数据 mov r1,#0XFFFFFFFF
ldr r2,=0X40000000
@向内存写入
str r1,[r2]
@从内存读
ldr r3,[r2]8.批量寄存器的内存读写方式
mov r1,#1
mov r2,#2
mov r3,#3
mov r4,#4
mov r5,#5
ldr r6,=0X40000000
stm r6,{r1,r2,r3,r4,r5} @将r1-r6寄存器的值写道r6指向的连续内存中
ldm r6,{r7,r8,r9,r10,r11}@从r6指向的连续内存中读取数据保存到r7-r11寄存器中四、栈内存读写
1、栈的类型
增栈：压栈结束后，栈顶往地址大的方向增长
减栈：压栈结束后，栈顶往地址小的方向增长
空栈：压栈结束后，栈顶区域没有有效数据
满栈：压栈结束后，栈顶区域存放有效数据
空增栈（EA）/空减栈(ED)/满增栈(FA)/满减栈(FD)
ARM使用的栈是满减栈
2、满减栈压栈的出栈操作
ex1：
ldr sp,=0X40000020 @指定顶地址
mov r1,#1
mov r2,#2
mov r3,#3
mov r4,#4
mov r5,#5
push {r1-r5} @压栈
pop {r6-r10} @将栈顶元素数值出栈
ex2:
ldr sp,=0X40000020 @指定顶地址
mov r1,#1
mov r2,#2
mov r3,#3
mov r4,#4
mov r5,#5
STMDB sp!,{r1-r5} @压栈
LDMIA sp!,{r6-r10} @将栈顶元素数值出栈
EX3:
ldr sp,=0X40000020 @指定顶地址
mov r1,#1
mov r2,#2
mov r3,#3
mov r4,#4
mov r5,#5
STMfd sp!,{r1-r5} @压栈
LDMfd sp!,{r6-r10} @出栈
4.栈实例---叶子函数的调3、栈实践，叶子函数的调用过程
.text
.global _start
_start:
ldr sp,=0X40000020 @初始化栈
b main
main:
mov r1,#1
mov r2,#2
bl func
add r3,r1,r2
b main
func:
@压栈保护现场
stmfd sp!,{r1,r2}
mov r1,#3
mov r2,#4
sub r4,r2,r1
@出栈恢复现场
ldmfd sp!,{r1,r2}
mov pc,lr @返回main函数
wh:
b wh
.end
4、非叶子函数的调用过程
.text
.global _start
_start:
ldr sp,=0X40000020 @初始化栈
b main
main:
mov r1,#1
mov r2,#2
bl func
add r3,r1,r2
b main
func:
@压栈保护现场
stmfd sp!,{r1,r2,lr}
mov r1,#3
mov r2,#4
bl fun1
sub r4,r2,r1
@出栈恢复现场
ldmfd sp!,{r1,r2,lr}
mov pc,lr @返回main函数
fun1:
@压栈保护现场
stmfd sp!,{r1,r2}
mov r1,#4
mov r2,#5
mul r5,r1,r2
@出栈恢复现场
ldmfd sp!,{r1,r2}
mov pc,lr
wh:
b wh
.end