指令、伪操作、伪指令和宏指令区别

汇编语言程序中的语句可以由指令、伪指令和宏指令组成。

指令:每一条指令都对应一种CPU操作。

伪指令又称为伪操作,它是在对源程序汇编期间由汇编程序处理的操作,它们可以完成如处理器选择、定义程序模式、定义数据、分配存储区、指示程序结束等功能。

宏指令是由用户按照宏定义格式编写的一段程序,其中语句可以是指令、伪指令,甚至是已定义的宏指令。

伪指令和指令的区别在于,每一条指令必须生成机器代码,然后在程序运行期间由CPU来执行其操作;而伪指令是在汇编期间由汇编程序执行的操作命令,除了数据定义及存储器分配伪指令分配存储器空间外,其它伪指令不生成目标码。和各种指令一样,伪指令也是程序设计不可缺少的工具。

宏是伪指令,宏的作用是把一个复杂的或者是不直观的语句或是组合用一个简单的、易记的形式表示,当编译器遇到源程序中的宏时,就把它定义的内容原封不动的copy过来。如果程序中使用100次宏,这段代码就被复制100次。因此,使用多次调用能使源程序变短,而不能使运行代码变短(子程序调用可以,但也增大系统开销)。

ARM汇编伪指令详解
2007-07-03 21:01

ARM汇编程序分析过程中,比较难理解的是他的伪操作、宏指令和伪指令。在读vivi时遇到很多不懂的,所以在此对引导程序中出现伪操作、宏指令和伪指令进行总结,

 

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     一、GET option.s

 

// GET和INCLUDE功能相同
功能:引进一个被编译过的文件。
格式:GET     filename
其中:fiename     汇编时引入的文件名,可以有路径名。
     GET符号在汇编时对宏定义,EQU符号以及存储映射时是很有用的,在引入文件汇编完以后,汇编将从GET符号后开始。在被引入的文件中可能有GET符号再引入其他的文件。GET符号不能用来引入目标文件。

 

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     二、INTPND EQU 0x01e00004

 

//EQU可以用“*”代替,在阅读源程序时注意。
功能:对一个数字常量赋予一个符号名。
格式:name     EQU    expression
其中:name    符号名。Expression     寄存器相关或者程序相关的固定值。
     使用EQU定义常量,与C语言中用#define定义一个常量相同。
例:num    EQU    2     ; 数字2赋予符号num

 

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     三、GBLL     THUMBCODE
         [ {CONFIG} = 16
             THUMBCODE SETL {TRUE}
             CODE32
         |  
             THUMBCODE SETL {FALSE}
         ]

         [ THUMBCODE
             CODE32    ;for start-up code for Thumb mode
         ]

 

//其中[=IF ,|=ELSE ,]= ENDIF, CODE32 表明一下操作都在ARM状态。这些都是伪操作这段理解为设定THUMCODE的值,然后确定,用户的程序是在ARM状态还是THUM状态。

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     四、MACRO


         $HandlerLabel HANDLER $HandleLabel
         $HandlerLabel
         sub sp,sp,#4 ;decrement sp(to store jump address)
         stmfd sp!,{r0} ;PUSH the work register to stack
         ldr r0,=$HandleLabel;load the address of HandleXXX to r0
         ldr r0,[r0] ;load the contents(service routine start address) of HandleXXX
         str r0,[sp,#4] ;store the contents(ISR) of HandleXXX to stack
         ldmfd sp!,{r0,pc} ;POP the work register and pc(jump to ISR)
         MEND

 

//MACRO……MEND
功能:标志一下宏的定义。
格式:MACRO
      Macro_prototype
      MEND
宏表达式的格式如下:
{$label}    macroname     {$ parameter{,parameter2}…}
其中:
$ label    参数,在宏使用时,被给定的符号替代。
Macroname    宏的名称,并不一定以一条指令或者符号名开始。
$parameter     在宏使用时,被替代的参数,格式为:$parameter=“default value”
    在宏体中,参数如:$parameter和变量一样使用,在被宏引用时,被赋于新值,参数必须用“$”符号加于区别。$label在宏定义内部符号 时很有用,可以看作宏的参数。使用“|”符号作为使用一个参数缺省值的变量,如果使用的是一个空格符串,将省去该变量。在使用内部标志的宏定义中,将内部 标志定义为带后缀的标志,将会很有用。如果在扩展中空间不够,可以作为参数和后继文字之间或者参数之间使用圆点隔开,但在文本和后继参数之间不能使用圆点。宏可以定义局部变量的范围。宏还可以嵌套使用。
例:
MACRO
$label     xmac     $p1,$p2
           LCLS    err
$labell,loopl
           BGE     $pl
$labell,loop2
           BL      $p1
           BEG       $p1
           BEG       $labell,loop2
MEND

 

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     五、$和$$

 

//$临时变量替换,若程序中需要用字符$则用$$来表示,通常情况下,包含在两个||之间的$并不表示进行变量替换,但是如果|线是在双引号内,则将进行变量替换。用“.”来分割出变量名的用法,
GBLS STR1
GBLS STR2
STR1 SETS "AAA"
STR2 SETS "BBB$$STR1.CCC"   //汇编后STR2的值为bbAAACCC

 

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     六、 IMPORT   Main     ; The main entry of mon program

 

//该伪操作告诉编译器当前的符号不是在本文件中定义的,在本源文件中可能引用该符号,而不论该源文件是否使用该符号,该符号都将被加入到本源文件中。
格式:
IMPORT symbol {[WEAK]}
     symbol 引用的符号的名称,他是区分大小写的,[WEAK]指定这个选项后,如果symbol所在的源文件中没有被定义,编译器也不会报错。他和EXTERN作用相同,不同之处在于,如果本源文件没有实际引用该符号,该符号将不会被加入到本源文件的符号表中。


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     七、AREA     Init,CODE,READONLY
        ENTRY

 

//功能:指示汇编器汇编一段新的代码或新的数据区。
格式:

name   给出的特定段名。以数字开头,必须加竖线,否则,将报错,例如:|1_Data-Area|。某些名字已保留,如:|C$$code|已经被C编译器用作代码,或者用作与C库相连的代码段。
Attr     段名属性,下列属性是有效的:
ALIGN=expression
缺省状态下,AOF段将按4个字节对准,expression可以是2~31之间的整数,该段将按2(上标为expression)字节对准。例如,espression等于

10,该段将按1KB对准。

 

CODE         特定机器指令,缺省为READONLY。
COMDEF       通用段定义。该AOF段可能包括代码和数据,但必须与其他段名相区别。
COMMON       通用数据段,无须再注释定义任何代码和数据,通常由链接器初始化为零。
DATA         包含数据,但是不包含指令,缺省为READWRITE
INTERWORK    表明代码段可以适用ARM/Thumb interworking功能。
NOINIT       表明数据段可以初始化为零,只包含指示符。
PIC          表明定位独立段,可以不修改情况下,在任意地址执行。
READONLY     表明该段可读可写。

 

汇编时,必须至少有一个AREA指示符。使用AREA符号可以将源程序区分,但是必须不重名。通常需要独立的AOF段做为代码或者数据段,较大程序 可以分为多个代码段。AOF段可以定义局部标签的范围,可以使用ROUT符号。如果没有任何的AREA指示符定义,汇编器将会产生名为|$$$$$$$| 的AOF段和一条诊断信息,将限制由于缺少指示符而产生的错误信息,但是并不一定会成功汇编。

 

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     八、LTORG

 

//LTORG是在此指令出现的地方放一个文本池(literal pool). 在ARM汇编中常用到
     ldr    r0, =instruction      将地址instruction载入r0
     此时编译器将ldr尽可能的转变成mov或mvn指令。 如果转变不成, 将产生一个ldr指令,通过pc相对地址从一块保存常数的内存区读出instruction的值。此内存区既是文本池。一般的, 文本池放在END指令之后的地方。但是, 如果偏移地址大于4k空间, ldr指令会出错(因为ldr的相对偏移地址为12-bit的值). 此时使用LTORG放到会出错的ldr指令附近,以解决此问题。编译器会收集没有分配的ldr的值放到此文本池中

。所以必须在LDR指令前后4KB的范围内用LTORG显式地在代码段中添加一个文字池。

 

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     九、LDR r0,=WTCON ;watch dog disable
       LDR r1,=0x0

 

功能:将一个32位常量或地址读取至寄存器。
格式:
LDR{condition} register,=[expression|Label-expression]
其中:
condition              可选的条件代码。
register               读取的寄存器。
expression             数字常量:
     如果该数字常量在MOV或MVN指令的范围中,汇编器会产生合适的指令;
     如果该数字量不在MOV或MVN指令的范围中,汇编器把该常量于程序后,用程序相关的LDR伪指令读取,PC与该常量的偏移量不得超过4KB。
Label-expression       程序相关的或外部的表达式。汇编器将其存放在程序后的常量库(称为文字池(literal pool))中,用程序相关的LDR伪指令读取,PC与与该常量的偏移量不得超过4KB。

LDR伪指令的使用有两个目的:
      对于不能被MOV和MVN指令所读取的立即数,将其变成常量,进行读取。
      将一个程序相关的或外部的表达式读取进寄存器中。
例:
LDR   R1, =0xfff
LDR   R2, =place

 

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     十、DCD 0x11110090

;Bank0=OM[1:0], Bank1~Bank7=16bit, bank2=8bit;

 

//DCD或“&”
功能: 分配一个或多个字,从4个字节边界开始。
格式:
{label}DCD   expression{,expression}…
其中:
expression     可以是:
一个数学表达式;
一个程序相关的表达式。

如果在Thumb代码中,使用DCD符号定义带标志的数据时则必须使用DATA符号。
     按4个字节对准时,DCD符号会在第一个字节之前插入3个字节的空字符,如果无须对准的话,可以使用DCDU符号。
例:
datal    DCD     1,5,20
data2    DCD     mem06
data3     DCD   glb+4

 

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     十一、ALIGN

 

//功能:从1个字边界开始。
格式:
ALIGN   {expression   {,offset-expression} }
其中:
     expression     2(上标为0)到2(上标为31)之间的任意数幂,当前按2(上标为n)字节对准,如果该参数没有指定,ALIGN将按字对准。
     Offset-expression   定义expression指定的对准方式的字节偏移量。

使用ALIGN符号,保证程序正确对准。对于Thumb地址,使用ALIGN符号保证其按字对准,例如:ADR   Thuub伪指令只能读取字对准的地址。
     在代码段出现数据定义符时,使用ALIGE符号。当在代码段使用数据定义符(DCB,DCW,DCWU,DCDU和%),程序计数器PC并不一定按字对准。

汇编器会在下一条指令时插入3个字节,保证:
     ARM状态下按字对准;
     Thumb状态下按半字对准。
     在Thumb状态下,可以使用ALIGN2对Thumb代码按半字对准。
     使用ALIGN状态下,还可以充分利用一些ARM处理器的Cache,例如,ARM940T有一个每行4字的Cache,使用ALIGN16按16字节对准,从而最大限度使用Cache。

 

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     十二、^ _ISR_STARTADDRESS

 

//MAP与"^"
     MAP用于定义一个结构化的内存表(StorageMAP)的首地址。此时,内存表的位置计数器{VAR}(汇编器的内置变量)设置成该地址值。MAP可以用”^”代替。
语法:MAP   expr {,base-register}
     其中,expr为数字表达式或者是程序中已经定义过的标号。Base-register为一个寄存器。当指令中没有Base-register时, expr为结构化内存表的首地址。此时,内存表的位置计数器{VAR}设置成该地址值。当指令中包含这一项时,结构化内存表的首地址为expr和Base -register寄存器内容的和。
使用说明:MAP伪操作和FIELD伪操作配合使用来定义结构化的内存表结构。

举例:MAP伪操作
MAP   fun   ;fun就是内存表的首地址
MAP    0x100,R9   ;内存表的首地址为 R9+0x100

 

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      十三、HandleReset # 4
         HandleUndef # 4
         HandleSWI # 4

 

//FIELD和"#"
FIELD 用于定义一个结构化的内存表中的数据域。FIELD 可用“#”代替。
语法:{label} FIELD expr
其中:{label}为可选的。当指令中包含这一项时,label的值为当前内存表的位置计数器{VAR}的值。汇编编译器处理了这条FIELD伪操作后。

内存表计数器的值将加上expr.expr表示本数据域在内存中所占的字节数。

使用说明:MAP伪操作和FIELD伪操作配合使用来定义结构化的内存表结构。MAP伪操作定义内存表的首地址。FIELD伪操作定义内存表的数据域的字节长度,并可以为每一格数据域指定一个标号,其他指令可以引用该标号。

MAP伪操作中的Base-registe寄存器值队以其后所有FIELD伪操作定义的数据域是默认使用的,直到遇到新的包含Base-registe项的MAP伪操作需要特别注意的是,MAP伪操作和FIELD伪操作仅仅是定义数据结构,他们并不实际分配内存单元。由MAP伪操作和FIELD伪操作配合 定义的内存表有3种:基于绝对地址的内存表,基于相对地址的内存表和基于PC的内存表。

举例:基于绝对地址的内存表

用伪操作序列定义一个内存表,其首地址为固定的地址8192(0X2000),该内存表中包括5个数据域。   

     Consta长度为4个字节;constb长为4个字节,x长为8字节;y长为8字节;string长为16字节。这种内存表成为基于绝对地址的内存表。

MAP   8192 ; //内存表的首地址8192(0x2000)
Consta FIELD 4 ; //consta 长为4字节,相对位置为0
Constb FIELD 4; //constb长为4字节,相对位置为4
X    FIELD   8; // X长为8字节,相对位置为8
Y     FIELD 8; // y长为8字节,相对位置为16
String FIELD 16 ;// String为16字节,相对位置为24

在指令中,可以这样引用内存表中的数据域;

LDR R0,consta; //将consta地址处对应内存加载到R0上面的指令仅仅可以访问LDR指令前后4KB地址范围的数据域。

举例:相对绝对地址的内存表

下面的伪操作序列定义一个内存表,其首地址为0与R9寄存器值得和,该内存表中包含5个数据域。这种表称为相对地址的内存表。

MAP 0,R9;//内存表的首地址寄存器R9的值
Consta FIELD 4 ; //consta 长为4字节,相对位置为0
Constb FIELD 4; //constb长为4字节,相对位置为4
X    FIELD   8; // X长为8字节,相对位置为8
Y     FIELD 8; // y长为8字节,相对位置为16
String FIELD 16;// String为16字节,相对位置为24

可以通过下面的指令访问地址范围超过4KB的数据;

ADR   R9, Field ;   //伪指令
LDR   R5,Constb;//相当于LDR R5,[R9,#4]

在这里,内存表中的数据都是相对于R9寄存器的内容,而不是相对于一个固定的地址。通过在LDR中指定不同的基址寄存器的值,定义的内存表结构可以在程序中有多个实例。可多次使用LDR指令,用以实现不同的程序实例。

举例:基于PC的内存表

Data    SPACE 100 ; //分配100字节的内存单元,并初始化为0
MAP Data;//内存表的首地址为Datastruc内存单元
Consta FIELD 4 ; //consta 长为4字节,相对位置为0
Constb FIELD 4; //constb长为4字节,相对位置为4
X    FIELD   8; // X长为8字节,相对位置为8
Y     FIELD 8; // y长为8字节,相对位置为16
String FIELD 16;// String为16字节,相对位置为24

可以通过下面的指令访问范围不超过4kb的数据;

LDR R5,constb ;相当于 LDR R5,[PC,offset]

 

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