D5. ARM指令集仿真环境搭建-ARM体系结构与接口技术-嵌入式学习LV9

DAY5. ARM指令集仿真环境搭建

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如果出现图片无法查看可能是网络问题，我用的GitHub+图床保存的图片，可以参考我另外一篇文章GitHub的使用方法含网络问题解决
GitHub使用教程含网络问题_github加速器_肉丸子QAQ的博客-CSDN博客

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ARM指令集仿真环境搭建资料含教程说明-Linux文档类资源-CSDN文库

1. ARM指令集导学

1.1 汇编的本质

• 汇编

每条汇编都会唯一对应一条机器码，且CPU能直接识别和执行，

即汇编中所有的指令都是CPU能够识别和执行的，

汇编中寄存器的使用、栈的分配与使用、程序的调用、参数的传递等都需要自己维护

• C语言

每条C语句都要被编译器编译成若干条汇编指令才能被CPU识别和执行

即C语句中的指令CPU不一定能直接识别，需要编译器进行“翻译”

C中寄存器的使用、栈的分配与使用、程序的调用、参数的传递等都是编译器来分配和维护

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1.2 学习目的

• 底层开发可能会读/写汇编代码

• 理解CPU是怎样执行程序的

• 理解C的本质，用汇编的思想写出高效的C代码

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2. Keil仿真环境搭建

2.1 仿真

• 硬件仿真

  通过硬件接口将CPU和内存中实际的信息读出来

• 软件仿真

  通过软件模拟CPU内部运行程序的状态

2.2环境搭建步骤

• Keil

  Keil MDK是用于基于ARM Cortex-M 微控制器的完整软件开发环境。它集成了uVision IDEC/C++编译器、调试器以及其他中间组件，支持众多芯片供应商，易于学习和使用

安装步骤

1. keil安装

1. 双击‘MDK454’开始安装（若电脑上已安装了其他版本的 Keil，最好先卸载，因为后 续可能会有冲突）

我的电脑安装了keil5做stm32开发，这里建议：如果你也正在使用keil5，建议暂时删掉后再用我分享的软件开发，如果不想删除原来的的话，我建议将软件和keil5安装在不同盘里面然后一切按照默认就行（非常不建议）

2. 单击“Next”

3. 如图勾选对应的选项，然后单击“Next”

4. 如图单击“Browse”选择安装路径（不要有中文路径），然后单击“Next”

5. 如图先填写相关信息（随意即可，全填空格），然后单击“Next”开始安装，等待安装结束

6. 单击“Next”

7. 单击“Finish”完成安装

若弹出该对话框，单击“不安装”即可

8. 安装完成后即可在桌面看到如图图标，右击图标以管理员身份运行该程序

9. 打开后单击界面左上角的“File”选项，然后单击“License Management…”

10. 在弹出的对话框中复制如图所示的 CID，该界面先不要关

11. 双击打开‘keygen’（打开之前最好把电脑声音调小，因为这个软件会发出非常‘悦耳’ 的声音）

12. 如图所示，在弹出的界面中选择“Target”为“ARM”，然后将复制的 CID 粘贴到对应的 位置，单击“Generate”生成 License，然后将生成的 License 拷贝到 Keil 界面中对应的位 置，然后单击“Add Lic”，若显示“LIC Added Successfully”表示破解成功，然后关 闭这两个对话框即可（若不破解代码超过 32K 后将不能编译），至此 Keil 集成开发环境安装 完成

2. 交叉编译工具链安装-Windows

这里还需要再安装交叉编译工具不使用keil自带的编译器

1. Keil 中虽然已经集成了编译器，但在实际开发中 ubuntu 环境下使用较多的编译器是 gcc， 所以这里我们在 Windows 下也安装 gcc 交叉编译器，然后在 Keil 中引用 gcc 进行编译。 右击‘arm-2011.09-70-arm-none-linux-gnueabi’然后单击“属性”

2. 在弹出的对话框中按照下图进行设置

3. 设置完成后右击‘arm-2011.09-70-arm-none-linux-gnueabi’然后以管理员身份运行该 程序

4. 单击“Next”

5. 勾选“I accept …”，然后单击“Next”

6. 单击“Next”

7. 这里使用默认的“Typical”方式，然后单击“Next”

8. 这里使用默认的安装路径，单击“Next”！！！！！！！！！！！方便后续设置

9. 单击“Next”

10. 单击“Next”

11. 单击“Install”开始安装（安装之前先将电脑上的杀毒软件关闭）

12. 安装完成后单击“Next”

13. 单击“Done”完成安装

3. 汇编工程创建说明

1. 在任意路径下创建一个文件夹用于后续存放我们的工程（名字任意）

2. 双击打开 Keil

3. 在 Keil 界面下单击“Project”然后单击“New uVision Project…”创建一个新的工程

4. 在弹出的对话框中选择工程的存储目录（选择步骤 1 创建的文件夹）然后单击“打开”

5. 输入要创建的工程的名字（不要有中文），然后单击“保存”将新建的工程保存到该目录

6. 在弹出的对话框中选择我们要使用的处理器，因为我们是软件仿真所以这里选择一个基 于 ARM 的处理器即可；这里我们选择“Samsung”下的“S3C2410”处理器，选中后右侧 会显示该处理器的相关信息，然后单击“OK”

这里如果你不用我这个版本，就可能会出现没有这个选项，我用的keil5实测没有找到

7. Keil 会为我们选择的处理器自动生成一段汇编启动代码，这里我们单击“否”不使用其 生成的启动代码

8. 我们新建的工程中还没有任何文件，单击“New”图标新建一个文件

9. 如图单击“保存”图标，然后在弹出对话框中输入文件的名字（不要用中文，汇编代码 使用.s 后缀），然后单击保存

10. 我们虽然新建了汇编文件，但是这个文件和我们的工程并没有任何关系，所以我们需要 将我们创建的文件添加到工程中；如图先展开“Target 1”，然后右击“Source Group 1”， 然后单击“Add Files to Group ‘Source Group 1’…”

11. 因为默认只显示.c 文件，所以在弹出的对话框中先选择文件类型为“All Files(.)”，然后 选中我们创建的汇编文件，然后单击“Add”添加文件到工程，最后单击“Close”

12. 回到主界面展开“Source Group 1”即可看到我们的文件了，右的编辑区可以编辑文件

13. 因为我们要使用自己安装的 gcc 编译器，所以这里需要指定下编译器的信息，如图单击 对应的图标，在弹出的对话框中选择“Folders/Extensions”，然后勾选“Use GNU Compiler” 使用 GNU 的编译器（弹出对话框选‘是’即可），然后在“GNU-Tool-Prefix”位置输入编 译器前缀“arm-none-linux-gnueabi-”，然后在“GNU-Tool Folder”位置选择编译器路径 “C:\Program Files (x86)\CodeSourcery\Sourcery_CodeBench_Lite_for_ARM_GNU_Linux” 最后单击“OK”完成设置

    

14. 如图单击“Target Options…”图标，在弹出的对话框中单击“Linker”，设置“Text Start” 即代码的起始地址为“0x00000000”，然后单击“OK”，这样我们写的代码的起始地址就是 从 0x00000000 开始存储

15. 如图所示，在编辑区可编辑汇编代码（可参考图中进行编辑），编辑完成后单击“保存”， 然后再点击“编译”即可编译汇编代码，在对话框的下方可以看到编译信息（警告和错误）， 编译无误后我们可以单击“Debug”进行程序的仿真和调试

.text				@表示当前段为代码段
.global _start		@声明_start为全局符号
_start:				@汇编程序的入口

	MOV R1,#1		@汇编程序
	
stop:				@死循环，防止程序跑飞
	B stop
	
.end				@汇编程序的结束

注 1：每次修改完代码之后必须先保存再进行编译

注 2：若编译后有以下警告信息，再次单击编译即可消除 Warning: arm-asm.s: Warning: end of file in comment; newline inserted

16. 如图所示为程序仿真界面，单击“复位”可复位程序，单击“单步运行”可单步调试， 单击“Debug”可退出仿真界面，在寄存器信息栏中我们可以看到程序运行过程中寄存器中 的值，在汇编源码栏中我们可以看到程序源码以及当前程序运行的位置，在反汇编栏我们可 以看到汇编代码对应的机器码以及内存地址等信息，在内存信息栏我们可以看到指定内存地 址中的内容，还有很多其他选项这里不再一一赘述… …

3. ARM指令概述

C语言

1. 语句
    a++;
2. 注释：不参与编译
    //
3. 预编译指令：带#号不参与编译但是会告诉编译器怎么编译
#if 0
...
#else 
    ...
#endif

汇编

@1. 汇编的符号
@	1.指令：能够编译生成一条32bit机器码，并且能够被cpu识别和执行
@	2.伪指令：（3x3---》3+3+3）：cpu不能直接认识，但是能通过编译器翻译成若干条指令，！！伪指令不是指令！！
@	3.伪操作：不会生成指令只是在编译的

ARM

@1. 数据处理指令： 进行数学运算，逻辑运算
@2. 跳转指令： 实现程序的跳转，本质就是修改PC寄存器
@3. Load/Srore指令：访问（读写）内存
@4. 状态寄存器传送指令：用于访问（读取）CPSR寄存器
@5. 软中断指令：触发软中断
@6. 协处理器指令： 操控协处理器的指令

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4. 作业

1.简述C语言和汇编语言的本质区别是什么

• 汇编

每条汇编都会唯一对应一条机器码，且CPU能直接识别和执行，

即汇编中所有的指令都是CPU能够识别和执行的，

汇编中寄存器的使用、栈的分配与使用、程序的调用、参数的传递等都需要自己维护

• C语言

每条C语句都要被编译器编译成若干条汇编指令才能被CPU识别和执行

即C语句中的指令CPU不一定能直接识别，需要编译器进行“翻译”

C中寄存器的使用、栈的分配与使用、程序的调用、参数的传递等都是编译器来分配和维护