ARM体系结构与编程(第2版)_教程文件.ppt

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1、ARM体系结构与编程(第2版)_ppt第第2章章ARM指令分类及其寻址方式指令分类及其寻址方式在本章中，将介在本章中，将介绍ARM指令分指令分类以及各以及各类指令指令对应的的寻址方式。址方式。22.1.3ARM指令的条件码域指令的条件码域条件条件码共有共有16个，各条件个，各条件码的含的含义和助和助记符如表符如表2.1所示。可条件所示。可条件执行的指令可以在其助行的指令可以在其助记符的符的扩展展域加上条件域加上条件码助助记符，从而在特定的条件下符，从而在特定的条件下执行。行。参见教材P2362.2ARM指令的寻址方式指令的寻址方式ARM指令的指令的寻址方式有以下几种，分址方式有以下几种，分别进

2、行行讨论：数据处理指令的操作数的寻址方式。字及无符号字节的Load/Store指令的寻址方式。杂类Load/Store指令的寻址方式。批量Load/Store指令的寻址方式。协处理器Load/Store指令的寻址方式。72.2.1数据处理指令的操作数的寻址方式数据处理指令的操作数的寻址方式通常数据通常数据处理指令的格式如下所示：理指令的格式如下所示：S,其中的符号及参数其中的符号及参数说明如下。明如下。：是指令助记符，如ADD表示算术加操作指令。：表示指令执行的条件。S：决定指令的操作是否影响CPSR的值。：表示目标寄存器。：表示包含第1个操作数的寄存器。：表示第2个操作数。82.2.1数据处

3、理指令的操作数的寻址方式数据处理指令的操作数的寻址方式通常有下面通常有下面3种格式。种格式。(1)立即数方式。(2)寄存器方式。(3)寄存器移位方式。数据数据处理指令操作数的具体理指令操作数的具体寻址方式有下面址方式有下面11种。种。#,LSL#,LSL,LSR#,LSR,ASR#,ASR,ROR#,ROR,RRX92.2.2字及无符号字节的字及无符号字节的Load/Store指令的寻址方式指令的寻址方式各种各种类型的型的Load/Store指令的指令的寻址方式由两部分址方式由两部分组成。一部分成。一部分为一个的基址寄存器；另一部分一个的基址寄存器；另一部分为一个一个地址偏移量。基址寄存器可以

4、地址偏移量。基址寄存器可以为任一个通用寄存器；任一个通用寄存器；地址偏移量可以有以下地址偏移量可以有以下3种格式：种格式：立即数。寄存器。寄存器及一个移位常数。同同样，寻址方式的地址址方式的地址计算方法有如下算方法有如下3种：种：偏移量方法。事先更新方法。事后更新方法。102.2.2字及无符号字节的字及无符号字节的Load/Store指令的寻址方式指令的寻址方式LDR指令的指令的语法格式如下所示：法格式如下所示：LDRBT,其中，其中，表示第表示第2个操作数的内存个操作数的内存地址，共有如下地址，共有如下9种格式：种格式：,#+/,+/,+/，#,#+/!,+/!,+/，#!,#+/,+/,+

5、/，#112.2.3杂类杂类Load/Store指令的寻址方式指令的寻址方式这里所里所说的的杂类Load/Store指令，包括操作数指令，包括操作数为半字半字(无符无符号数或号数或带符号数符号数)数据的数据的Load/Store指令；操作数指令；操作数为带符号符号的字的字节数据的数据的Load指令；双字的指令；双字的Load/Store指令。指令。这类指指令的令的语法格式法格式为：LDR|STRH|SH|SB|D,其中，其中，是指令中内存是指令中内存单元的元的寻址方式，址方式，具体有以下具体有以下6种格式：种格式：,#+/,+/,#+/!,+/!,#+/,+/122.2.4批量批量Load/S

6、tore指令的寻址方式指令的寻址方式一条批量一条批量Load/Store指令可以指令可以实现在一在一组寄存器和寄存器和一一块连续的内存的内存单元之元之间传输数据。其数据。其语法格式如法格式如下：下：DM|STM!,其中，指令中寄存器和内存其中，指令中寄存器和内存单元的元的对应关系关系满足足这样的的规则，即，即编号低的寄存器号低的寄存器对应于内存中的低地于内存中的低地址址单元，元，编号高的寄存器号高的寄存器对应于内存中的高地址于内存中的高地址单元，元，中存放地址中存放地址块的最低地址的最低地址值。132.2.4批量批量Load/Store指令的寻址方式指令的寻址方式表示地址的表示地址的变化方式，

7、有以化方式，有以下下4种方式。种方式。IA(IncrementAfter)：事后递增方式。IB(IncrementBefore)：事先递增方式。DA(DecrementAfter)：事后递减方式。DB(DecrementBefore)：事先递减方式。批量批量Load/Store指令的指令的编码格式如下：格式如下：142.2.4批量批量Load/Store指令的寻址方式指令的寻址方式1.事后事后递增方式增方式IA2.事先事先递增方式增方式IB3.事后事后递减方式减方式DA4.事先事先递减方式减方式DB5.对应于于栈操作的操作的寻址方式址方式152.2.5协处理器协处理器Load/Store指令的

8、寻址方式指令的寻址方式一条一条协处理器理器Load/Store指令可以在指令可以在ARM处理器和理器和协处理理器之器之间传输批量数据。其批量数据。其语法格式如下：法格式如下：L,其中，其中，表示地址的表示地址的变化方式，有以下化方式，有以下4种格式：种格式：,#+/*4,#+/*4!,#+/*4,协处理器理器Load/Store指令的指令的编码格式如下所示。格式如下所示。162.2.5协处理器协处理器Load/Store指令的寻址方式指令的寻址方式1.偏移量偏移量,#+/*42.事先更新事先更新,#+/*4!3.事先更新事先更新,#+/*44.非索引非索引,17第第3章章ARM指令集介绍指令集

9、介绍在本章中，将在本章中，将详细介介绍各各ARM指令，并指令，并给出一些典型的出一些典型的ARM功能代功能代码段。段。193.1ARM指令集指令集ARM指令集可以分指令集可以分为6类，即跳，即跳转指令、数据指令、数据处理理指令、程序状指令、程序状态寄存器寄存器(PSR)传输指令、指令、Load/Store指令、指令、协处理器指令和异常中断理器指令和异常中断产生指生指令。令。为了更清楚地描述了更清楚地描述这些指令，将一些大些指令，将一些大类的指令的指令进一步分一步分为几个小几个小类分分别讲述。述。203.1.1跳转指令跳转指令在在ARM中，有两种方式可以中，有两种方式可以实现程序的跳程序的跳转：

10、一种是跳：一种是跳转指令；另一种是直接向指令；另一种是直接向PC寄存器寄存器(R15)中写入目中写入目标地址地址值。在在ARM版本版本5以前的体系中，以前的体系中，传送到送到PC寄存器中的目寄存器中的目标地地址址值的低两位的低两位bits1:0被忽略，跳被忽略，跳转指令只能在指令只能在ARM指令指令集中集中执行，即程序不能从行，即程序不能从ARM状状态切切换到到Thumb状状态。非非T系列版本系列版本5的的ARM体系不含体系不含Thumb指令，当程序指令，当程序试图切切换到到Thumb状状态时，将，将产生未定生未定义指令异常中断。指令异常中断。ARM的跳的跳转指令可以从当前指令向前或向后指令可

11、以从当前指令向前或向后32MB的地址空的地址空间跳跳转。这类跳跳转指令有以下指令有以下4种。种。B：跳转指令。BL：带返回的跳转指令。BLX：带返回和状态切换的跳转指令。BX：带状态切换的跳转指令。213.1.1跳转指令跳转指令1.B(跳跳转指令指令)及及BL(带返回的跳返回的跳转指令指令)2.BLX(1)3.BLX(2)4.BX指令指令223.1.2数据处理指令数据处理指令数据数据处理指令又可大致分理指令又可大致分为3类：数据：数据传送指令，送指令，如如MOV；算；算术逻辑运算指令，如运算指令，如ADD、SUB和和AND等；比等；比较指令，如指令，如TST。数据数据处理指令包括以下指令。理指

12、令包括以下指令。MOV：数据传送指令。MVN：数据求反传送指令。CMP：比较指令。CMN：基于相反数的比较指令。TST：位测试指令。TEQ：相等测试指令。ADD：加法指令。SUB：减法指令。233.1.2数据处理指令数据处理指令RSB：逆向减法指令。ADC：带位加法指令。SBC：带位减法指令。RSC：带位逆向减法指令。AND：逻辑与操作指令。BIC：位清除指令。EOR：逻辑异或操作指令。ORR：逻辑或操作指令。243.1.3乘法指令乘法指令ARM有两有两类乘法指令：一乘法指令：一类为32位的乘法指令，即位的乘法指令，即乘法操作的乘法操作的结果果为32位；另一位；另一类为64位的乘法指令，位的乘

13、法指令，即乘法操作的即乘法操作的结果果为64位。两位。两类指令共有以下指令共有以下6条。条。MUL：32位乘法指令。MLA：32位带加数的乘法指令。SMULL：64位有符号数乘法指令。SMLAL：64位带加数的有符号数乘法指令。UMULL：64位无符号数乘法指令。UMLAL：64位带加数的无符号数乘法指令。253.1.4杂类的算术指令杂类的算术指令在在ARMv5及以上的版本中，包含一条特及以上的版本中，包含一条特别的指令的指令CLZ，用，用于于计算操作数最高端算操作数最高端0的个数。的个数。这条指令主要用于以下两种条指令主要用于以下两种场合：合：计算操作数规范化(使其最高位为1)时需要左移的位

14、数。确定一个优先级掩码中的最高优先级(最高位的优先级)。CLZ前前导0个数个数计数指令数指令CLZ指令用于指令用于计算寄存器中操作数最高端算寄存器中操作数最高端0的个数。如果操的个数。如果操作数的作数的bit31为1，则指令返回指令返回0；如果操作数；如果操作数为0，则指令指令返回返回32。指令的指令的编码格式格式263.1.5状态寄存器访问指令状态寄存器访问指令ARM中有两条指令用于在状中有两条指令用于在状态寄存器和通用寄存器寄存器和通用寄存器之之间传送数据。送数据。关于状关于状态寄存器，寄存器，这里里仅强调以下几点。以下几点。(1)状态寄存器中，有些位是当前没有使用的，但在ARM将来的版本

15、中有可能使用这些位，因此用户程序不要使用这些位。(2)程序不能通过直接修改CPSR中的T控制位直接将程序状态切换到Thumb状态，必须通过BX等指令完成程序状态的切换。(3)通常修改状态寄存器是通过“读取修改写回”的操作序列来实现的。(4)状态寄存器访问指令包括以下两条。MRS：状态寄存器到通用寄存器的传送指令。MSR：通用寄存器到状态寄存器的传送指令。273.1.6Load/Store内存访问指令内存访问指令Load指令用于从内存中指令用于从内存中读取数据放入寄存器中；取数据放入寄存器中；Store指令用于将寄存器中的数据保存到内存。指令用于将寄存器中的数据保存到内存。ARM有两大有两大类的

16、的Load/Store指令：一指令：一类用于操作用于操作32位的字位的字类型数据以及型数据以及8位无符号的字位无符号的字节类型数据；型数据；另一另一类用于操作用于操作16位半字位半字类型的数据以及型的数据以及8位的有位的有符号字符号字节类型的数据。型的数据。Load/Store内存内存访问指令的一个操作数放在寄存指令的一个操作数放在寄存器中，另一个操作数的器中，另一个操作数的寻址方式参址方式参见2.2节。283.1.6Load/Store内存访问指令内存访问指令用于操作用于操作32位的字位的字类型数据以及型数据以及8位无符号的字位无符号的字节类型数据型数据的的Load/Store指令有以下指令

17、。指令有以下指令。LDR：字数据读取指令。LDRB：字节数据读取指令。LDRBT：用户模式的字节数据读取指令。LDRH：半字数据读取指令。LDRSB：有符号的字节数据读取指令。LDRSH：有符号的半字数据读取指令。LDRT：用户模式的字数据读取指令。STR：字数据写入指令。STRB：字节数据写入指令。STRBT：用户模式字节数据写入指令。STRH：半字数据写入指令。STRT：用户模式字数据写入指令。293.1.7批量批量Load/Store内存访问指令内存访问指令批量批量Load内存内存访问指令可以一次从指令可以一次从连续的内存的内存单元中元中读取数据，取数据，传送到指令中的内存列表中的各个送

18、到指令中的内存列表中的各个寄存器中。寄存器中。批量批量Store内存内存访问指令可以将指令中寄存器列表指令可以将指令中寄存器列表中的各个寄存器中的各个寄存器值写入到内存中，内存的地址由指写入到内存中，内存的地址由指令中的令中的寻址模式确定。址模式确定。批量批量Load/Store内存内存访问指令的指令的语法格式如下：法格式如下：LDM|STMRn!,其中，操作数的其中，操作数的寻址方式参址方式参见2.2节。303.1.7批量批量Load/Store内存访问指令内存访问指令批量批量Load/Store内存内存访问指令主要有以下几条。指令主要有以下几条。LDM(1)：批量内存字数据读取指令。LDM

19、(2)：用户模式的批量内存字数据读取指令。LDM(3)：带状态寄存器的批量内存字数据读取指令。STM(1)：批量内存字数据写入指令。STM(2)：用户模式的批量内存字数据写入指令。313.1.8信号量操作指令信号量操作指令信号量用于信号量用于进程程间的同步和互斥。的同步和互斥。对信号量的操作信号量的操作通常要求是一个原子操作，即在一条指令中完成信通常要求是一个原子操作，即在一条指令中完成信号量的号量的读取和修改操作。取和修改操作。ARM提供了如下两条指令提供了如下两条指令来完成信号量的操作。来完成信号量的操作。SWP：交换指令。SWPB：字节交换指令。323.1.9异常中断产生指令异常中断产生

20、指令ARM有两条异常中断有两条异常中断产生指令。生指令。SWI：软中断指令。SWI用于产生SWI异常中断，ARM正是通过这种机制实现在用户模式中对操作系统中特权模式的程序的调用。BKPT：断点中断指令。BKPT在ARMv5及以上的版本中引入，主要用于产生软件断点，供调试程序使用。333.1.10ARM协处理器指令协处理器指令ARM支持支持16个个协处理器。理器。ARM协处理器可以部分地理器可以部分地执行一条指令，然后行一条指令，然后产生异常中生异常中断，如像除法运算除数断，如像除法运算除数为0的情况。所有的情况。所有这些操作均由些操作均由ARM协处理器决定，理器决定，ARM处理器并不参与理器并

21、不参与这些操作。同些操作。同样，ARM协处理器指令中的理器指令中的协处理器的寄存器理器的寄存器标识符以及操作符以及操作类型助型助记符也有各种不同的符也有各种不同的实现定定义，程序，程序员可以通可以通过宏来宏来定定义这些指令的些指令的语法格式。法格式。ARM协处理器指令包括以下理器指令包括以下3类：用于ARM处理器初始化ARM协处理器的数据处理操作。用于ARM处理器的寄存器和ARM协处理器的寄存器间的数据传送操作。用于在ARM协处理器的寄存器和内存单元之间传送数据。343.1.10ARM协处理器指令协处理器指令这些指令包括以下些指令包括以下5条。条。CDP：协处理器数据操作指令。LDC：协处理器

22、数据读取指令。STC：协处理器数据写入指令。MCR：ARM寄存器到协处理器寄存器的数据传送指令。MRC：协处理器寄存器到ARM寄存器的数据传送指令。353.2一些基本的一些基本的ARM指令功能段指令功能段本本节介介绍一些基本的一些基本的ARM指令代指令代码段。通段。通过对这些些代代码段的分析，段的分析，进一步理解相关的一步理解相关的ARM指令的用法，指令的用法，逐步学逐步学习如何使用如何使用ARM指令指令编写高效率的程序。本写高效率的程序。本节主要包括以下几部分的内容：主要包括以下几部分的内容：算术逻辑运算指令的应用。跳转指令的应用。Load/Store指令的应用。批量Load/Store指令

23、的应用。信号量指令的应用。与系统相关的一些指令的应用。363.2.1算术逻辑运算指令的应用算术逻辑运算指令的应用1.位操作指令位操作指令应用用举例例2.实现乘法的指令段乘法的指令段举例例3.64位数据运算位数据运算举例例4.转换内存中数据存内存中数据存储方式的指令段方式的指令段一种是字数据中的高位数据存放在高地址处，低位数据存放在低地址处另一种是字中高位数据存放在低地址处，低位数据存放在高地址处373.2.2跳转指令的应用跳转指令的应用1.子程序子程序调用用2.条件条件执行行3.条件判断条件判断语句句4.循循环语句句5.多路分支程序多路分支程序语句句383.2.3Load/Store指令的应用

24、指令的应用1.链表操作表操作2.简单的串比的串比较3.长跳跳转4.多路跳多路跳转393.2.4批量批量Load/Store指令的应用指令的应用1.简单的的块复制复制2.子程序子程序进入和退出入和退出时数据的保存和恢复数据的保存和恢复403.2.5信号量指令的应用信号量指令的应用信号量用于信号量用于实现对临界区数据界区数据访问的同步。下面的的同步。下面的代代码说明了在明了在ARM中如何中如何实现这一一过程。代程。代码中用中用进程程标识符来表示各信号量的所有者，代符来表示各信号量的所有者，代码执行前行前进程的程的标识符保存在符保存在R1中，信号量的地址保存在中，信号量的地址保存在R0中。当信号量中

25、。当信号量值为0时，表示与，表示与该信号量相关的信号量相关的临界区可用；当信号量界区可用；当信号量值为1时，表示当前有，表示当前有进程程正在正在查看看该信号量的信号量的值。如果当前。如果当前进程程查看的信号看的信号量正忙，当前量正忙，当前进程将一直等待程将一直等待该信号量。信号量。为了避免了避免当前当前进程的程的查询操作阻塞操作系操作阻塞操作系统的的进程程调度，可度，可以在下一次以在下一次查询之前完成操作系之前完成操作系统中的系中的系统调用，用，使当前使当前进程休眠一段程休眠一段时间。参见教材P116413.2.6与系统相关的一些指令代码段与系统相关的一些指令代码段1.SWI中断中断处理程序示

26、例理程序示例2.IRQ中断中断处理程序示例理程序示例3.进程切程切换423.3Thumb指令介绍指令介绍在在ARM体系体系结构中，构中，ARM指令集中的指令是指令集中的指令是32位指令，其位指令，其执行效率很高。行效率很高。对于存于存储系系统数据数据总线为16位的位的应用系用系统，ARM体系提供了体系提供了Thumb指令集。指令集。Thumb指令集是指令集是对ARM指令集的一个子集指令集的一个子集进行重新行重新编码而得到的，其指令而得到的，其指令长度度为16位。在位。在ARM体系的体系的T变种种(TVariant)的版本中，同的版本中，同时支持支持ARM指令集和指令集和Thumb指令集，而且遵

27、守一定的指令集，而且遵守一定的调用用规则时，Thumb子程序和子程序和ARM子程序可以相互子程序可以相互调用。用。通常在通常在处理器理器执行行ARM程序程序时，称，称处理器理器处于于ARM状状态；在在处理器理器执行行Thumb程序程序时，称，称处理器理器处于于Thumb状状态。注意注意处理器状理器状态和和处理器模式指的是不同的概念。理器模式指的是不同的概念。Thumb指令集并没有改指令集并没有改变ARM体系底体系底层的程序的程序设计模型，模型，只是在只是在该模型上增加了一些限制条件。模型上增加了一些限制条件。Thumb指令集中的指令集中的数据数据处理指令的操作数仍然是理指令的操作数仍然是32位

28、的，指令位的，指令寻址地址也是址地址也是32位的。位的。433.3Thumb指令介绍指令介绍处理器理器执行行Thumb指令指令时，可以使用的整数寄存器，可以使用的整数寄存器通常通常为R0R7，有些指令，有些指令还使用到了程序使用到了程序计数器数器寄存器寄存器PC(R15)、程序返回寄存器、程序返回寄存器LR(R14)以及以及栈指指针寄存器寄存器SP(R13)。在。在Thumb状状态下，下，读取取R15寄存器寄存器时，位，位0值为0，位，位31:1包含了程序包含了程序计数数器的器的值；在向；在向R15寄存器写入数据寄存器写入数据时时，位，位0被忽被忽略，位略，位31:1被被设置成当前程序置成当前

29、程序计数器的数器的值。Thumb指令集没有提供指令集没有提供访问CPSR/SPSR寄存器的寄存器的指令。指令。处理器根据理器根据CPSR寄存器中的寄存器中的T位来确定指令位来确定指令类型：型：当T位为0时，指令为ARM指令。当T位为1时，指令为Thumb指令。44第第4章章ARM汇编语言程序设计汇编语言程序设计本章介本章介绍如何如何编写写ARM和和Thumb汇编语言程序，言程序，同同时介介绍ARM汇编编译器器armasm的使用方法。的使用方法。464.1伪伪操操作作伪操作不像机器指令那操作不像机器指令那样在在计算机运行期算机运行期间由机器由机器执行，它行，它是在是在汇编程序程序对源程序源程序汇

30、编期期间由由汇编程序程序处理的。宏是一理的。宏是一段独立的程序代段独立的程序代码。在程序中通。在程序中通过宏指令宏指令调用用该宏。当程序宏。当程序被被汇编时，汇编程序将程序将对每个宏每个宏调用用进行展开，用宏定行展开，用宏定义体体取代源程序中的宏指令。本取代源程序中的宏指令。本节介介绍以下以下类型的型的ARM伪操作操作和宏指令：和宏指令：符号定义(SymbolDefinition)伪操作。数据定义(DataDefinition)伪操作。汇编控制(AssemblyControl)伪操作。数据帧描述(FrameDescription)伪操作。信息报告(Reporting)伪操作。其他(Miscel

31、laneous)伪操作。474.1.1符号定义伪操作符号定义伪操作符号定符号定义(SymbolDefinition)伪操作用于定操作用于定义ARM汇编程序中的程序中的变量，量，对变量量进行行赋值以及定以及定义寄存器名称。包括以下寄存器名称。包括以下伪操作。操作。GBLA、GBLL及GBLS：声明全局变量。LCLA、LCLL及LCLS：声明局部变量。SETA、SETL及SETS：给变量赋值。RLIST：为通用寄存器列表定义名称。CN：为协处理器的寄存器定义名称。CP：为协处理器定义名称。DN及SN：为VFP的寄存器定义名称。FN：为FPA的浮点寄存器定义名称。484.1.2数据定义伪操作数据定义

32、伪操作数据定数据定义(DataDefinition)伪操作包括以下具体的操作包括以下具体的伪操作。操作。LTORG：声明一个数据缓冲池(LiteralPool)的开始。MAP：定义一个结构化的内存表(StorageMap)的首地址。FIELD：定义结构化的内存表中的一个数据域(Field)。SPACE：分配一块内存单元，并用0初始化。DCB：分配一段字节的内存单元，并用指定的数据初始化。DCD及DCDU：分配一段字的内存单元，并用指定的数据初始化。DCDO：分配一段字的内存单元，并将各单元的内容初始化成该单元相对于静态基值寄存器的偏移量。494.1.2数据定义伪操作数据定义伪操作DCFD及DC

33、FDU：分配一段双字的内存单元，并用双精度的浮点数据初始化。DCFS及DCFSU：分配一段字的内存单元，并用单精度的浮点数据初始化。DCI：分配一段字节的内存单元，用指定的数据初始化，指定内存单元中存放的是代码，而不是数据。DCQ及DCQU：分配一段双字的内存单元，并用64位的整数数据初始化。DCW及DCWU：分配一段半字的内存单元，并用指定的数据初始化。DATA：在代码段中使用数据。现已不再使用，仅用于保持向前兼容。504.1.3汇编控制伪操作汇编控制伪操作汇编控制控制(AssemblyControl)伪操作包括下面操作包括下面的的伪操作：操作：IF、ELSE及ENDIFWHILE及WEND

34、MACRO及MENDMEXIT514.1.4数据帧描述伪操作数据帧描述伪操作栈中数据中数据帧描述描述伪操作主要用于操作主要用于调试，这里不里不介介绍这部分内容。感部分内容。感兴趣的趣的读者可以参考者可以参考ARM的相关的相关资料。料。524.1.5信息报告伪操作信息报告伪操作信息信息报告告(Reporting)伪操作包括下列具体的操作包括下列具体的伪操作：操作：ASSERTINFOOPTTTL及SUBT534.1.6其他的伪操作其他的伪操作这些些杂类的的伪操作包括：操作包括：CODE16及CODE32EQUAREAENTRYENDALIGNEXPORT或GLOBALIMPORTEXTERNGE

35、T或INCLUDE544.1.6其他的伪操作其他的伪操作INCBINKEEPNOFPREQUIREREQUIRE8及PRESERVE8RNROUT554.2ARM汇编语言伪指令汇编语言伪指令ARM中中伪指令不是真正的指令不是真正的ARM指令或者指令或者Thumb指指令，令，这些些伪指令在指令在汇编编译器器对源程序源程序进行行汇编处理理时被替被替换成成对应的的ARM或者或者Thumb指令指令(序列序列)。ARM伪指令包括指令包括ADR、ADRL、LDR和和NOP。1.ADR(小范围的地址读取伪指令)2.ADRL(中等范围的地址读取伪指令)3.LDR大范围的地址读取伪指令4.NOP空操作伪指令56

36、4.3ARM汇编语言语句的格式汇编语言语句的格式ARM汇编语言言语句格式如下：句格式如下：symbolinstruction|directive|pseudoinstruction;comment其中的符号及参数其中的符号及参数说明如下：明如下：instruction为指令。在ARM汇编语言中，指令不能从一行的行头开始。在一行语句中，指令的前面必须有空格或者符号。directive为伪操作。pseudoinstruction为伪指令。symbol为符号。在ARM汇编语言中，符号必须从一行的行头开始，并且符号中不能包含空格。在指令和伪指令中，符号用作地址标号(label)；在有些伪操作中，符号用

37、作变量或者常量。comment为语句的注释。在ARM汇编语言中，注释以分号(;)开头。注释的结尾即为一行的结尾。注释也可以单独占用一行。574.3.1ARM汇编语言中的符号汇编语言中的符号在在ARM汇编语言中，符号言中，符号(Symbols)可以代表地址可以代表地址(Addresses)、变量量(Variables)和数字常量和数字常量(NumericConstants)。当符号代表地址。当符号代表地址时，又，又称称为标号号(Label)。当。当标号以数字开号以数字开头时，其作用范，其作用范围为当前段当前段(没有使没有使用用ROUT伪操作操作时)，这种种标号又称号又称为局部局部标号号(Loca

38、lLabel)。符号包括。符号包括变量、数字常量、量、数字常量、标号和局部号和局部标号。号。符号的命名符号的命名规则如下：如下：符号由大小写字母、数字以及下划线组成。局部标号以数字开头，其他的符号都不能以数字开头。符号是区分大小写的。符号中的所有字符都是有意义的。符号在其作用范围内必须惟一，即在其作用范围内不可有同名的符号。程序中的符号不能与系统内部变量或者系统预定义的符号同名。程序中的符号通常不要与指令助记符或者伪操作同名。当程序中的符号与指令助记符或者伪操作同名时，可用双竖线将符号括起来，如|require|，这时双竖线并不是符号的组成部分。584.3.1ARM汇编语言中的符号汇编语言中的

39、符号1.变量量2.数字常量数字常量3.汇编时的的变量替量替换4.标号号5.局部局部标号号594.3.2ARM汇编语言中的表达式汇编语言中的表达式表达式是由符号、数表达式是由符号、数值、单目或多目操作符以及括目或多目操作符以及括号号组成的。在一个表达式中，各种元素的成的。在一个表达式中，各种元素的优先先级如如下所示：下所示：括号内的表达式优先级最高。各种操作符有一定的优先级。相邻的单目操作符的执行顺序为由右到左，单目操作符优先级高于其他操作符。优先级相同的双目操作符执行顺序为由左到右。604.3.2ARM汇编语言中的表达式汇编语言中的表达式1.字符串表达式字符串表达式(1)字符串(2)字符串变量

40、(3)操作符LENCHRSTRLEFTRIGHTCC(4)字符变量的声明和赋值(5)字符串表达式应用举例614.3.2ARM汇编语言中的表达式汇编语言中的表达式2.数字表达式数字表达式(1)整数数字量(2)浮点数字量(3)数字变量(4)操作符NOT按位取反+、/及MOD算术操作符ROL、ROR、SHL及SHR移位(循环移位操作)AND、OR及EOR按位逻辑操作符624.3.2ARM汇编语言中的表达式汇编语言中的表达式3.基于寄存器和基于基于寄存器和基于PC的表达式的表达式(1)BASE(2)INDEX(3)+、4.逻辑表达式表达式(1)关系操作符(2)逻辑操作符5.其他的一些操作符其他的一些操

41、作符(1)?(2)DEF(3)SB_OFFSET_19_12(4)SB_OFFSET_11_0634.4ARM汇编语言程序的格式汇编语言程序的格式本小本小节介介绍ARM汇编语言程序的基本格式以及言程序的基本格式以及子程序子程序间调用的格式。用的格式。644.4.1汇编语言程序的格式汇编语言程序的格式ARM汇编语言以段言以段(Section)为单位位组织源文件。段是相源文件。段是相对独立的、具有特定名称的、不可分割的指令或者数据序列。独立的、具有特定名称的、不可分割的指令或者数据序列。段又可以分段又可以分为代代码段和数据段，代段和数据段，代码段存放段存放执行代行代码，数据，数据段存放代段存放代码

42、运行运行时需要用到的数据。一个需要用到的数据。一个ARM源程序至少源程序至少需要一个代需要一个代码段，大的程序可以包含多个代段，大的程序可以包含多个代码段和数据段。段和数据段。ARM汇编语言源程序言源程序经过汇编处理后，生成一个可理后，生成一个可执行的行的映像文件映像文件(类似于似于Windows系系统下的下的EXE文件文件)。该可可执行的行的映像文件通常包括下面映像文件通常包括下面3部分：部分：一个或多个代码段。代码段通常是只读的。零个或多个包含初始值的数据段。这些数据段通常是可读写的。零个或多个不包含初始值的数据段。这些数据段被初始化为0，它们通常是可读写的。654.4.2汇编语言子程序的

43、调用汇编语言子程序的调用在在ARM汇编语言中，子程序言中，子程序调用是通用是通过BL指令完指令完成的。成的。BL指令的指令的语法格式如下：法格式如下：BLsubname其中，其中，subname是是调用的子程序的名称。用的子程序的名称。BL指令完成两个操作：将子程序的返回地址放在指令完成两个操作：将子程序的返回地址放在LR寄存器中，同寄存器中，同时将将PC寄存器寄存器值设置成目置成目标子程子程序的第一条指令地址。序的第一条指令地址。在子程序返回在子程序返回时，可以通，可以通过将将LR寄存器的寄存器的值传送到送到PC寄存器中来寄存器中来实现。子程序子程序调用用时，通常使用寄存器，通常使用寄存器R

44、0R3来来传递参参数和返回数和返回结果，果，这些在后面的些在后面的编程模型中程模型中还会有会有详细的介的介绍。664.5ARM汇编编译器的使用汇编编译器的使用内嵌的内嵌的ARM汇编编译器是器是ARM中中C/C+编译器的一部分，器的一部分，它没有自己的命令行格式。在它没有自己的命令行格式。在ARMASM命令中，除了文件命令中，除了文件名区分大小写之外，其他的参数都不区分大小写。名区分大小写之外，其他的参数都不区分大小写。ARMASM的的语法格式如下所示：法格式如下所示：armasm16|32apcsnone|/qualifier/qualifier.bigend|littleendcheckre

45、glistcpucpudependdependfile|m|mderrorserrorfilefpunameghelpidir,dirkeeplistlistingfileoptionsmaxcachenmemaccessattributesnocachenoescnoregsnowarnofilenamepredefinedirectivesplit_ldmunsafeviafileinputfile674.6汇编程序设计举例汇编程序设计举例在本在本节中，将通中，将通过一些例子来一些例子来说明明ARM中中伪操操作以及指令的用法。作以及指令的用法。4.6.1小小节中中给出了一些出了一些伪操作的

46、操作的实例，例，4.6.2小小节中是一些中是一些ARM汇编程序程序的的实例。例。684.6.1ARM中伪操作的使用实例中伪操作的使用实例程序程序4.1ARM中中伪操作的使用操作的使用实例：例：参见教材P166694.6.2ARM汇编程序的实例汇编程序的实例1.数据数据块复制复制2.ADR伪操作的使用操作的使用实例例3.利用跳利用跳转表表实现程序跳程序跳转4.伪指令指令LDR的使用的使用实例例70第第5章章ARM的存储系统的存储系统与其他的中、低档与其他的中、低档单片机不同，片机不同，ARM处理器中理器中可以包含一个存可以包含一个存储管理部件。本章介管理部件。本章介绍ARM体体系中两种典型的存系

47、中两种典型的存储管理管理实现机制。并在最后机制。并在最后给出一个出一个实例。例。725.1ARM存储系统概述存储系统概述ARM存存储系系统的体系的体系结构可以适构可以适应多种不同的嵌入式多种不同的嵌入式应用用系系统。最。最简单的存的存储系系统使用普通的地址映射机制，就像在使用普通的地址映射机制，就像在一些一些简单的的单片机系片机系统中一中一样，地址空，地址空间的分配方式是固定的分配方式是固定的，系的，系统中各部分都使用物理地址。而一些复中各部分都使用物理地址。而一些复杂的系的系统可能可能包括一种或者多种下面的技包括一种或者多种下面的技术，从而可以提供功能更，从而可以提供功能更为强大大的存的存储

48、系系统：系统中可能包含多种类型的存储器件通过使用Cache及WriteBuffer技术，可以缩小处理器和存储系统的速度差别，从而提高系统的整体性能。内存管理部件使用内存映射技术实现虚拟空间到物理空间的映射引入存储保护机制，增强系统的安全性。引入一些机制，保证将I/O操作映射成内存操作后，各种I/O操作能够得到正确的结果。735.1ARM存储系统概述存储系统概述本章中主要介本章中主要介绍以下内容。在介以下内容。在介绍相关内容相关内容时，将，将以以LinkUp公司的通用公司的通用ARM芯片芯片L7205作作为例子。例子。ARM中用于存储管理的系统控制协处理器CP15。ARM中的存储管理部件MMU(

49、MemoryManagementUnit)。ARM中的Cache及WriteBuffer技术。快速进程上下文切换技术。745.2ARM中用于存储管理的系统控制协处理器中用于存储管理的系统控制协处理器CP15CP15可以包含可以包含16个个32位的寄存器，其位的寄存器，其编号号为015。实际上，上，对于某些于某些编号的寄存器，可能号的寄存器，可能对应有多个物理寄存器，有多个物理寄存器，在指令中可指定特定的在指令中可指定特定的标志位来区分志位来区分这些物理寄存器。些物理寄存器。这种种机制有些机制有些类似于似于ARM中的寄存器，当中的寄存器，当处于不同的于不同的处理器模理器模式式时，某些，某些ARM

50、寄存器可能是不同的物理寄存器，比如寄存器可能是不同的物理寄存器，比如对于寄存器于寄存器SPSR，每一种，每一种处理器模式下都理器模式下都对应一个独立的物一个独立的物理寄存器理寄存器(用用户模式和系模式和系统模式模式对应同同样的物理寄存器，的物理寄存器，这是一个例外是一个例外)。CP15中的寄存器可能是只中的寄存器可能是只读的，也可能是只写的，的，也可能是只写的，还有一有一些是可以些是可以读写的。写的。对于每一种寄存器，将会于每一种寄存器，将会详细介介绍：寄存器的访问类型(只读/只写/读写)。各种访问操作对于寄存器的作用。寄存器是否对应有多个物理寄存器。寄存器的具体作用。755.2.1访问访问C