ARM汇编

 

一、处理器内部数据传输指令

　　使用处理器做的最多事情就是在处理器内部来回的传递数据，常见的操作有：

　　①、将数据从一个寄存器传递到另外一个寄存器。

　　②、将数据从一个寄存器传递到特殊寄存器，如 CPSR 和 SPSR 寄存器。

　　③、将立即数传递到寄存器。

　　数据传输常用的指令有三个：MOV、MRS 和 MSR，这三个指令的用法如表所示：

　　分别来详细的介绍一下如何使用这三个指令：

　　MOV 指令

　　MOV 指令用于将数据从一个寄存器拷贝到另外一个寄存器，或者将一个立即数传递到寄存器里面，使用示例如下： 

 

　　MRS 指令

　　MRS 指令用于将特殊寄存器(如 CPSR 和 SPSR)中的数据传递给通用寄存器，要读取特殊

寄存器的数据只能使用 MRS 指令！使用示例如下：

　　MSR 指令

　　MSR 指令和 MRS 刚好相反，MSR 指令用来将普通寄存器的数据传递给特殊寄存器，也就

是写特殊寄存器，写特殊寄存器只能使用 MSR，使用示例如下：

二、存储器访问指令

　　ARM 不能直接访问存储器

　　LDR 指令

　　LDR 主要用于从存储加载数据到寄存器 Rx 中，LDR 也可以将一个立即数加载到寄存器 Rx中，LDR 加载立即数的时候要使用“=”，而不是“#”。在嵌入式开发中，LDR 最常用的就是读取 CPU 的寄存器值，有个寄存器 GPIO1_GDIR，其地址为 0X0209C004，我们现在要读取这个寄存器中的数据，示例代码如下： 

　　 

　　STR 指令

　　LDR 是从存储器读取数据，STR 就是将数据写入到存储器中，同样以寄存器GPIO1_GDIR 为例，现在我们要配置寄存器 GPIO1_GDIR 的值为 0X2000002，示例代码如下： 

　　LDR 和 STR 都是按照字进行读取和写入的，也就是操作的 32 位数据，如果要按照字节、半字进行操作的话可以在指令“LDR”后面加上 B 或 H，比如按字节操作的指令就是 LDRB 和STRB，按半字操作的指令就是 LDRH 和 STRH。 

三、压栈和出栈指令 

　　我们通常会在 A 函数中调用 B 函数，当 B 函数执行完以后再回到 A 函数继续执行。要想在跳回 A 函数以后代码能够接着正常运行，那就必须在跳到 B 函数之前将当前处理器状态保存起来(就是保存 R0~R15 这些寄存器值)，当 B 函数执行完成以后再用前面保存的寄存器值恢复R0~R15 即可。保存 R0~R15 寄存器的操作就叫做现场保护，恢复 R0~R15 寄存器的操作就叫做恢复现场。在进行现场保护的时候需要进行压栈(入栈)操作，恢复现场就要进行出栈操作。压栈的指令为 PUSH，出栈的指令为 POP，PUSH 和 POP 是一种多存储和多加载指令，即可以一次操作多个寄存器数据，他们利用当前的栈指针 SP 来生成地址，PUSH 和 POP 的用法如表

　　假如我们现在要将 R0~R3 和 R12 这 5 个寄存器压栈，当前的 SP 指针指向 0X80000000，处理器的堆栈是向下增长的，使用的汇编代码如下： 

　　压栈完成以后的堆栈如图所示：

 

　　上图就是对R0~R3,R12进行压栈以后的堆栈示意图，此时的SP指向了0X7FFFFFEC，假如我们现在要再将 LR 进行压栈，汇编代码如下： 

 

 

　　对 LR 进行压栈完成以后的堆栈模型如图 所示：

 

　　上图 就是分两步对 R0~R3,R2 和 LR 进行压栈以后的堆栈模型，如果我们要出栈的话就是使用如下代码： 

 

　　出栈的就是从栈顶，也就是 SP 当前执行的位置开始，地址依次减小来提取堆栈中的数据到要恢复的寄存器列表中。PUSH 和 POP 的另外一种写法是“STMFD SP！”和“LDMFD SP!”，

 　　因此上面的汇编代码可以改为： 

 

　　STMFD 可以分为两部分：STM 和 FD，同理，LDMFD 也可以分为 LDM 和 FD。看到 STM和 LDM 有没有觉得似曾相识(不是 STM32 啊啊啊啊)，前面我们讲了 LDR 和 STR，这两个是

数据加载和存储指令，但是每次只能读写存储器中的一个数据。STM 和 LDM 就是多存储和多加载，可以连续的读写存储器中的多个连续数据。

　　FD 是 Full Descending 的缩写，即满递减的意思。根据 ATPCS 规则,ARM 使用的 FD 类型的堆栈，SP 指向最后一个入栈的数值，堆栈是由高地址向下增长的，也就是前面说的向下增长的堆栈，因此最常用的指令就是 STMFD 和 LDMFD。STM 和 LDM 的指令寄存器列表中编号小的对应低地址，编号高的对应高地址。 

四、跳转指令 

　　有多种跳转操作，比如：

　　①、直接使用跳转指令 B、BL、BX 等。

　　②、直接向 PC 寄存器里面写入数据。

　　上述两种方法都可以完成跳转操作，但是一般常用的还是 B、BL 或 BX，用法如表

　　我们重点来看一下 B 和 BL 指令，因为这两个是我们用的最多的，如果要在汇编中进行函数调用使用的就是 B 和 BL 指令：

　　B 指令

　　这是最简单的跳转指令，B 指令会将 PC 寄存器的值设置为跳转目标地址， 一旦执行 B 指令，ARM 处理器就会立即跳转到指定的目标地址。如果要调用的函数不会再返回到原来的执行

处，那就可以用 B 指令，如下示例：

 

上述代码就是典型的在汇编中初始化 C 运行环境，然后跳转到 C 文件的 main 函数中运行，上述代码只是初始化了 SP 指针，有些处理器还需要做其他的初始化，比如初始化 DDR 等等。

因为跳转到 C 文件以后再也不会回到汇编了，所以在第 4 行使用了 B 指令来完成跳转。 

 BL 指令

　　BL 指令相比 B 指令，在跳转之前会在寄存器 LR(R14)中保存当前 PC 寄存器值，所以可以通过将 LR 寄存器中的值重新加载到 PC 中来继续从跳转之前的代码处运行，这是子程序调用

一个基本但常用的手段。比如 Cortex-A 处理器的 irq 中断服务函数都是汇编写的，主要用汇编来实现现场的保护和恢复、获取中断号等。但是具体的中断处理过程都是 C 函数，所以就会存

在汇编中调用 C 函数的问题。而且当 C 语言版本的中断处理函数执行完成以后是需要返回到irq 汇编中断服务函数，因为还要处理其他的工作，一般是恢复现场。这个时候就不能直接使用

B 指令了，因为 B 指令一旦跳转就再也不会回来了，这个时候要使用 BL 指令，示例代码如下： 

　　上述代码中第 5 行就是执行 C 语言版的中断处理函数，当处理完成以后是需要返回来继续执行下面的程序，所以使用了 BL 指令。 

五、算术运算指令

　　汇编中也可以进行算术运算， 比如加减乘除，常用的运算指令用法如表所示：

　　在嵌入式开发中最常会用的就是加减指令，乘除基本用不到。 

六、逻辑运算指令

　　我们用 C 语言进行 CPU 寄存器配置的时候常常需要用到逻辑运算符号，比如“&”、“|”等逻辑运算符。使用汇编语言的时候也可以使用逻辑运算指令，常用的运算指令用法如表所示：