01-ARM架构汇编
一、基础概念铺垫
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RISC：ARM芯片属于精简指令集计算机(RISC：Reduced Instruction Set Computing)，它所用的指令比较简单，有如下特点：
① 对内存只有读、写指令
② 对于数据的运算是在CPU内部实现
③ 使用RISC指令的CPU复杂度小一点，易于设计
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对于上图所示的乘法运算a = a * b，
在RISC中要使用4条汇编指令：
① 读内存a
② 读内存b
③ 计算a*b
④ 把结果写入内存
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寄存器：在CPU内部，使用寄存器保存下图a、b、a+b值，ARM架构常用 32 位寄存器（R0-R15），其中：
- R0-R7：通用寄存器（函数调用时常用 R0-R3 传递参数）
- R13（SP）：栈指针寄存器（指向栈顶）
- R14（LR）：链接寄存器（保存函数返回地址）
- R15（PC）：程序计数器（指向当前执行指令的下一条）
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xPSR 是一个 32 位寄存器，主要用于保存程序运行中的状态信息，包括运算结果的标志、当前执行状态、中断信息等。它由三个部分组成，可单独访问也可整体访问：
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APSR（应用程序状态寄存器）：保存算术 / 逻辑运算产生的标志位（与条件码直接相关），是 xPSR 中最常用的部分。关键标志位（32 位中的高 4 位，bit31-bit28）：
- N（Negative，位 31）：负标志。运算结果为负数（最高位为 1）时置 1，否则置 0。
- Z（Zero，位 30）：零标志。运算结果为 0 时置 1，否则置 0。
- C（Carry，位 29）：进位 / 借位标志。
- 加法时结果产生进位（无符号数溢出）置 1；
- 减法时结果产生借位（无符号数不够减）置 1；
- 移位指令中，最后移出的位会存入 C。
- V（Overflow，位 28）：溢出标志。有符号数运算时结果超出表示范围（溢出）置 1，否则置 0。
例如：执行
ADD R0, R1, R2后，APSR 的 N/Z/C/V 会根据 R1+R2 的结果自动更新。 -
IPSR（中断程序状态寄存器）：保存当前正在服务的中断号（仅在中断处理时有效），用于标识当前响应的是哪个中断。
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EPSR（执行程序状态寄存器）：保存与指令执行相关的状态，例如：
- Thumb 状态标志（Cortex-M 只支持 Thumb 指令集，此位固定为 1）；
- 异常返回地址的相关信息等。
- 条件码：ARM 指令可加条件后缀（如
EQ、NE），根据 CPSR（当前程序状态寄存器）的标志位执行，实现条件判断（类似高级语言的if）。
二、数据处理指令
1. MOV：数据移动（寄存器→寄存器 / 立即数→寄存器）
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格式：
MOV{条件} 目标寄存器, 源数据 -
功能：将源数据（立即数或寄存器值）复制到目标寄存器
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示例：
MOV R0, #10 ; R0 = 10（立即数10存入R0，#表示立即数） MOV R1, R0 ; R1 = R0（将R0的值复制到R1） MOVNE R2, #0 ; 若条件为NE（不相等），则R2=0（带条件的移动）
2. ADD/SUB：加法 / 减法
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格式：
ADD{条件} 目标寄存器, 操作数1, 操作数2（SUB格式相同） -
功能：
目标 = 操作数1 ± 操作数2（操作数可以是寄存器或立即数） -
示例：
ADD R3, R1, R2 ; R3 = R1 + R2 ADD R4, R0, #5 ; R4 = R0 + 5 SUB R5, R3, #2 ; R5 = R3 - 2 SUB R0, R0, #1 ; R0 = R0 - 1
3. CMP：比较（影响标志位，用于条件判断）
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格式：
CMP 操作数1, 操作数2 -
功能：计算
操作数1 - 操作数2，结果不保存，但会更新 CPSR (程序状态寄存器)的标志位（Z：零标志，N：负标志等），供后续条件指令使用。 -
示例：
CMP R0, R1 ; 比较R0和R1的值 ; 若R0=R1，Z标志置1；若R0>R1，C标志置1；若R0<R1，N标志置1
三、跳转指令（控制程序流程）
1. B：无条件跳转（不保存返回地址）
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格式：
B{条件} 目标标签 -
功能：直接跳转到
目标标签处执行，不保存当前地址（无法返回）。 -
示例：
B loop ; 无条件跳转到loop标签 BEQ exit ; 若CMP结果为相等（Z=1），则跳转到exit（带条件的跳转）
2. BL：带链接的跳转（保存返回地址，用于函数调用）
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格式：
BL{条件} 目标标签 -
功能：跳转前将当前 PC（下一条指令地址）存入 LR（R14），再跳转到目标标签，用于函数调用（可通过
BX LR返回）。 -
示例：
BL func ; 调用func函数（返回地址存入LR） ... ; func执行完后，通过BX LR返回这里继续执行
3. BX/BLX：跳转并切换指令集（Thumb/ARM）
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格式：
BX 寄存器（BLX类似，同时保存返回地址） -
功能：跳转到寄存器指向的地址，若寄存器最低位为 1，切换到 Thumb 指令集；为 0 则保持 ARM 指令集。
BX LR是函数返回的常用方式。 -
示例：
BX LR ; 从函数返回（跳转到LR保存的地址）
四、内存访问指令（ARM 是 “加载 - 存储” 架构，只能通过这些指令访问内存）
1. LDR：从内存加载数据到寄存器
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格式：
LDR{条件} 目标寄存器, [源寄存器, 偏移量] -
功能：从
源寄存器+偏移量指向的内存地址，读取数据到目标寄存器。 -
示例：
LDR R0, [R1] ; R0 = 内存[R1]（R1指向的内存数据加载到R0） LDR R2, [R3, #4] ; R2 = 内存[R3+4]（偏移4字节的内存数据加载到R2） LDR R4, [R5, R6] ; R4 = 内存[R5+R6]（寄存器偏移）
2. STR：将寄存器数据存储到内存
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格式：
STR{条件} 源寄存器, [目标寄存器, 偏移量] -
功能：将源寄存器的值，写入
目标寄存器+偏移量指向的内存地址。 -
示例：
STR R0, [R1] ; 内存[R1] = R0（R0的值存入R1指向的内存） STR R2, [SP, #-4]! ; 先SP=SP-4，再内存[SP] = R2（栈操作常用，!表示更新SP）
五、栈操作指令（函数调用时保存 / 恢复寄存器）
1. PUSH：将寄存器压入栈（SP 减小）
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格式：
PUSH {寄存器列表} -
功能：将列表中的寄存器值依次压入栈（栈是向下生长的，SP 自动减小）。
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示例：
PUSH {R0, R1, LR} ; 将R0、R1、LR的值压入栈（保存现场）
2. POP：从栈中弹出数据到寄存器（SP 增大）
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格式：
POP {寄存器列表} -
功能：从栈顶依次弹出数据到列表中的寄存器（SP 自动增大）。
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示例：
POP {R0, R1, PC} ; 从栈中恢复R0、R1的值，最后将栈顶值存入PC（实现返回）
六、常用条件码（指令后缀）
ARM 指令可加条件后缀，根据 CPSR 标志位决定是否执行，常用如下：
| 条件码 | 含义（标志位） | 对应场景 |
|---|---|---|
EQ |
相等（Z=1） | if (a == b) |
NE |
不相等（Z=0） | if (a != b) |
GT |
大于（N=0 且 Z=0） | if (a > b) |
LT |
小于（N=1） | if (a < b) |
AL |
总是执行（默认，可省略） | 无条件执行 |
示例：
CMP R0, #10 ; 比较R0和10
BEQ equal ; 若相等（Z=1），跳转到equal
BNE not_equal ; 若不相等（Z=0），跳转到not_equal
equal:
MOV R1, #0
not_equal:
MOV R1, #1
七、C函数的反汇编
C函数：
int add(volatile int a, volatile int b)
{
volatile int sum;
sum = a + b;
return sum;
}
让Keil生成反汇编：
为例方便复制，制作反汇编的指令如下：
fromelf --text -a -c --output=xxx.dis xxx.axf
C函数add的反汇编代码如下：
i.add
add
0x08002f34: b503 .. PUSH {r0,r1,lr}
0x08002f36: b081 .. SUB sp,sp,#4
0x08002f38: e9dd0101 .... LDRD r0,r1,[sp,#4]
0x08002f3c: 4408 .D ADD r0,r0,r1
0x08002f3e: 9000 .. STR r0,[sp,#0]
0x08002f40: bd0e .. POP {r1-r3,pc}
- 第一列（地址）：指令在单片机内存（通常是 Flash）中的存储地址（如
0x08002f34），CPU 通过这个地址找到要执行的指令（PC 寄存器会指向这个地址）。 - 第二列（机器码）：二进制指令的十六进制形式（16 进制比二进制简短，方便显示），例如
b503对应的二进制是10110101 00000011，这串二进制是 CPU 能直接解析的 “命令”。 - 第三列（汇编码）：机器码的助记符，用汇编（如
PUSH、ADD）表示指令功能，让开发者能理解这条指令在做什么（比如PUSH {r0,r1,lr}表示 “将 r0、r1、lr 寄存器压入栈”）。
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