GNU ARM汇编
目 录
1 GNU ARM汇编...3
1.1 基本语法...3
1.2 GNU ARM汇编伪指令...3
2 ATPCS约定...3
2.1 寄存器使用规定...3
3 汇编与C语言对照...5
1 GNU ARM汇编
不同的汇编器对汇编语言的语法要求不一样。目前常用的ARM汇编环境有以下两种：
u ARMASM：ARM公司的汇编器，适合在Windows平台下使用
u GNU ARM ASM：GNU交叉编译工具链中的汇编器，适合于Linux开发平台。
本文主要讨论GNU ARM语法
1.1 基本语法
在GNU ARM汇编中，一行语句的基本格式如下：
标签：指令 @注释
解释如下：
u 标签可以代表“标签处的代码”也可以代表“标签处的数据的地址” 。
u 指令包括两种：ARM指令、汇编伪指令。
应用举例：
.text @ 代码段开始
.global add @ 声明add为全局标签，这样它就可以在其它文件中使用
add: @ 标签
add r0, r0, r1 @ 将两个参数相加，结果放在r0中
mov pc, lr @函数调用返回
1.2 GNU ARM汇编伪指令
伪指令均是以小数点开头。
此处略去具体的GNU ARM汇编伪指令，如需参考建议阅读何永琪主编的《嵌入式Linux系统实用开发》4.4节相关内容（原书P158页）。
2 ATPCS约定
在汇编语言与C语言混合编程的情况下，或者是各个源文件不是由同一个编译器进行编译的情况下，所有的汇编代码的生成（或编写）都必须遵循统一调用接口规范，这才能保证链接出来的程序功能是正确（即所写的汇编代码可直接与C语言相互调用）。
2.1 寄存器使用规定
ATPCS对通用寄存器的用途做了一些规定，并且根据不同用途为寄存器定义了别名，如下表2-1-1所示。
表2-1-1 通用寄存器的用途与别名
| 寄存器 |
别名 |
用途 |
| r0 |
A1 |
函数参数和返回值 |
| r1 |
A2 |
函数参数和返回值 |
| r2 |
A3 |
函数参数 |
| r3 |
A4 |
函数参数 |
| r4 |
V1 |
变量 |
| r5 |
V2 |
变量 |
| R6 |
V3 |
变量 |
| r7 |
V4 |
变量 |
| R8 |
V5 |
变量 |
| r9 |
V6, sb |
变量，或静态数据基址 |
| r10 |
V7, sl |
变量，或栈限制 |
| r11 |
V8, fp |
变量，或帧指针 |
| r12 |
Ip |
函数调用中间临时寄存器 |
| r13 |
Sp |
栈指针 |
| r14 |
Lr |
链接寄存器 |
| r15 |
Pc |
程序计数器 |
r0 - r3 这4个寄存器用来传递函数调用第1到第4个参数，更多的参数则必须需要通过栈来传递。而r0同时用来存放函数调用的返回值。被调用的子程序在返回前无须恢复这些寄存器的内容。
r4 – r11 这8个寄存器可作为一般的临时变量使用（即局部变量），子程序进入时必须保存这些寄存器的值，在返回前必须返回前必须恢复这些寄存器的值【以便恢复上一个局部变量的值】。其中，r11(fp)是函数的帧指针。函数在栈中保存的所有的局部信息，包括返回地址、局部变量等构成了函数的帧。fp指向函数帧的第一个字，在函数执行过程中，fp保存不变。
r12(ip) 在函数调用时，用保存栈指针的临时寄存器。
r13(sp)
r14(lr) 用于保存子程序的返回地址。
r15(pc) 程序计数器，不能用作其它用途。
应用举例，见表2-1-2：
| 原sp（调用新函数前的栈指针） |
Data(有数据) |
4 |
| fp(由于调用新的函数，而导致栈延长，这是新延长的栈开始的地方，我们称之为函数帧的指针，所有的信息。变量从这里开始存入) |
Pc |
0（新函数开始的地方） |
|
|
Lr（内含子程序返回地址） |
-4 |
|
|
ip(原sp) |
-8 |
|
|
fp(原fp) |
-12 |
|
|
a1 |
-16 |
|
|
a2 |
-20 |
| Sp |
a3 |
-24 |
3 汇编与C语言对照
汇编语言的结构：
① 开头声明
② 数据初始化
④函数（入栈、操作、出栈）
③ 被初始化的数据的地址（文字池）
注意：②和③联系比较大，但为了让③处在不会被执行的地方，所以将③放在④之后。
下面的例子是一个算术运算的汇编与C的对照，首先是C语言
/*文件名：test.c*/
/*说明：算术运算*/
int v1 = 1;
static int v2 = 2;
int main(void)
{
int vr;
int v3 = 3, v4 = 4;
vr = (v1 + v2 ) – ( v3 + v4 )
return vr;
}
以下为汇编语言的内容（请结合表2-1-2理解本程序）：
.file “test.c”
.global v1 @声明v1为全局标签
.data @ 数据段开始
.align 2 @地址与4的倍数对齐
.type v1, %object @v1标签代表数据对象
.size v1, 4 @对象v1的长度为4
v1：
.word 1 @存放v1的初始值1
.align 2 @地址与4的倍数对齐
.type v2, %object @v2标签代表数据对象
.size v2, 4 @对象v2的长度为4
v2：
.word 2 @存放v2的初始值2
.text @ 代码段开始
.align 2
.global main @ 声明main为全局标签
.type main, %function @ main标签代表函数
main：
@ args = 0, pretend = 0, frame = 12
@ frame_needed = 1, uses_anonymous_args = 0
@入栈及开辟存放局部变量的空间
mov ip, sp @暂时用ip保存栈指针
stmfd sp!, {fp, ip, lr, pc} @入栈
sub fp, ip, #4 @ fp指向入栈的第一个元素(函数帧的开始)
sub sp, ip, #12 @在栈上开辟3个整形数的空间，用于存放局部变量
@给v3,v4赋初值
mov r3, #3
str r3, [fp, #-20] @将v3赋值为3
mov r3, #4
str r3, [fp, #-24] @将v4赋值为4
@计算表达式v1+v2，将结果放到r1中
ldr r3, .L2 @将变量v1的地址加载到r3
ldr r2, .L2+4 @将变量v2的地址加载到r2
ldr r1, [r3, #0] @将变量v1的值加载到r1
ldr r3, [r2, #0] @将变量v2的值加载到r3
add r1, r1, r3 @ v1+v2的结果放到r1中
@计算表达式(v3+v4)，将结果放到r3中
ldr r2, [fp, #-20] @将变量v3的值加载到r2上
ldr r3, [fp, #-24] @将变量v4的值加载到r3上
add r3, r2, r3 @ (v1+v2)+(v3+v4)的结果放到r3中
@将(v1+v2)-(v3+v4)的值放到r3中，保存，返回
rsb r3, r3, r1 @将(v1+v2) - (v3+v4)的值放到r3之中
str r3, [fp, #-16] @将结果保存到vr中
ldr r3, [fp, #-16] @将vr的值加载到r3中
mov r0, r3 @将(v1+v2) - (v3+v4)的值放到r0中返回
@出栈
sub sp, fp, #12 @重设栈指针准备返回
ldmfd sp, {fp, sp, pc} @返回
.L3：
.align 2
.L2
.word v1 @变量v1的地址，即标号v1【使.L2获得v1的指针】
.word v2 @变量v2的地址，即标号v2
.size main, .-main @ main函数的大小，当前位置减去main标号处
.ident “GCC: (GNU) 3.4.4”
这里有点4需要注意的：
① 全局变量都被放在数据段上，数据段中保存的其实是变量的初始值
② 未用static声明的变量会被声明为.global，表示他可以链接到其它文件。
③ 加载全局变量实际上使用的是文字池的方法，即将变量地址放在代码段中某个不会执行到的位置，使用时先加载变量的地址，然后通过变量的地址得到变量的值。
④ 每条汇编指令只能执行一个简单的运算，计算的中间结果使用寄存器保存。如果表达式非常复杂以至于无法用寄存器保存所有的中间结果，则还会在栈上开辟局部变量来保存。【非静态的局部变量都放在栈上，通过帧指针和偏移量的方式来访问。帧指针（fp）在开始时设好，整个函数执行期间不会该变（而期间sp会改变）。