lv11 嵌入式开发 ARM指令集上 5

1 导学

1.1 指令集

指令

能够指示处理器执行某种运算的命令称为指令（如加、减、乘 ...）    

指令在内存中以机器码（二进制）的方式存在    

每一条指令都对应一条汇编    

程序是指令的有序集合

指令集

处理器能识别的指令的集合称为指令集

不同架构的处理器指令集不同

指令集是处理器对开发者提供的接口

1.2 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

1.3 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

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 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 IDE     C/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

2.3 环境搭建

2.3.1.安装Keil集成开发环境（keil v4.54)  

Keil 安装说明

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 ）

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），然后单击“ Next ”开始安装

安装过程可能需要几分钟... ...

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 ， 该界面先不要关闭

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

2.3.2 安装gcc交叉编译工具链  (arm-2011.09-70-arm-none-linux-gnueabi)

交叉编译工具链 -Windows 安装说明

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 ”

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 ）

安装过程可能需要几分钟的时间 ......

12. 安装完成后单击“ Next ”

13. 单击“ Done ”完成安装

2.3.3 创建汇编工程，熟悉仿真环境的使用

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 ”

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

keil会给很多芯片提供现成代码，我们自己需要写汇编，所以不需要了。

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

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 ... ...

0x00000000是内存地址 E3A01001是编译后的二进制机器码，展开为2进制的话是32位

2.3.4 总结 

keil的编译器与gcc编译器编译的代码不一样，所以还要装一个gcc编译器

gcc x86，是x86Ubuntu下可以运行的

arm gcc， 是arm处理器上可以运行的

3 汇编指令