(6)--06ARM指令集2嵌入式系统原理及应用.pdf

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1、03 ARM指令集 3.1 ARM指令集概述 目录 CONTENTS 3.2 ARM指令的寻址方式 3.3 ARM指令简介 3.4 Thumb指令简介 3.5 ARM汇编语言程序设计 3.5 ARM汇编语言程序设计 汇编语言编程格式 3.5 ARM汇编语言程序设计 伪操作 ARM汇编语言程序是由机器指令、伪指令和伪操作组成的。伪操作是ARM汇编语言程序里的一些特殊的指令助记符，和指令系统中的助记符不同，这些助记符没有相应的操作码。伪操作主要是为完成汇编程序做一些准备工作，在源程序汇编过程中起作用，一旦汇编完成，伪操作的使命就完成。例如：要告诉编译器程序段的开始和结束，需要定义数据等.3.5 A

2、RM汇编语言程序设计 伪操作 在ARM的汇编程序中，把伪指令分为三部分介绍:通用伪指令 与ARM指令相关的伪指令 与Thumb指令相关的伪指令 3.5 ARM汇编语言程序设计 伪操作 通用伪指令 符号定义伪指令 数据定义伪指令 汇编控制伪指令 及其他一些常用伪指令等 3.5 ARM汇编语言程序设计 符号定义伪指令 符号定义伪指令用于声明ARM汇编程序中的变量、对变量赋值以及定义寄存器的名称等操作。常见的符号定义伪指令有如下几种：GBLA、GBLL和GBLS LCLA、LCLL和LCLS SETA、SETL和SETS RLIST 3.5 ARM汇编语言程序设计 符号定义伪指令（1）GBLA、GB

3、LL和GBLS 语法格式：GBLA（GBLL或GBLS）全局变量名 GBLA用于声明一个全局的数字变量，并初始化为0；GBLL伪指令用于声明一个全局的逻辑变量，并初始化为F（假）；GBLS伪指令用于声明一个全局的字符串变量，并初始化为空；对于全局变量来说，变量名在源程序中必须是唯一的 3.5 ARM汇编语言程序设计 符号定义伪指令（1）GBLA、GBLL和GBLS 语法格式：GBLA（GBLL或GBLS）全局变量名 指令示例：GBLA DATE1；声明一个全局数字变量DATE1 GBLL DATE2；声明一个全局逻辑变量DATE2 GBLS DATE3；声明一个全局的字符串变量DATE3 DA

4、TE3 SETS“Testing”；将该变量赋值为“Testing 3.5 ARM汇编语言程序设计 符号定义伪指令（2）LCLA、LCLL和LCLS 语法格式：LCLA（LCLL或LCLS）局部变量名 功能分析：LCLA、LCLL和LCLS伪指令是声明局部变量伪指令，用于定义一个ARM程序中的局部变量，并将其初始化。注意：对于局部变量来说，变量名在使用的范围内必须是唯一的，范围限制在定义这个变量的宏指令程序段内。3.5 ARM汇编语言程序设计 符号定义伪指令（2）LCLA、LCLL和LCLS 语法格式：LCLA（LCLL或LCLS）局部变量名 指令示例：LCLA DATE4 ；声明一个局部数字

5、变量DATE4 LCLL DATE5 ；声明一个局部的逻辑变量DATE5 DATA4 SETA 0 x10；为变量DATE4赋值为0 x10 LCLS DATA6 ；声明一个局部的字符串变量DATA6 3.5 ARM汇编语言程序设计 符号定义伪指令（3）SETA、SETL和SETS 语法格式：变量名 SETA（SETL或SETS）表达式 功能分析：SETA、SETL、SETS是变量赋值伪指令，用于给一个已经定义的全局变量或局部变量赋值。3.5 ARM汇编语言程序设计 符号定义伪指令（3）SETA、SETL和SETS 指令示例：GBLA EXAMP1 ；先声明一个全局数字变量EXAMP1 EXA

6、MP1 SETA 0 xaa ；将变量EXAMP1赋值为0 xaa LCLL EXAMP2 ；声明一个局部的逻辑变量EXAMP2 EXAMP1 SETL TRUE ；将变量EXAMP1赋值为TRUE GBLS EXAMP3 ；先声明一个全局字符串变量EXAMP3 EXAMP3 SETS“string”；将变量EXAMP3赋值为string 3.5 ARM汇编语言程序设计 符号定义伪指令（4）RLIST 语法格式：名称 RLIST 寄存器列表 功能分析：定义通用寄存列表伪指令，主要应用在堆栈操作或多寄存器传送中（可在ARM指令LDM/STM中使用）。在LDM/STM指令中，列表中的寄存器访问次序

7、为根据寄存器的编号由低到高，而与列表中的寄存器排列次序无关。3.5 ARM汇编语言程序设计 符号定义伪指令（4）RLIST 指令示例：RegList RLIST R0-R5，R8 ；定义寄存器列表为RegList STMFD SP!,RegList ；在程序中使用，存储列表到堆栈 LDMIA R5,RegList 加载列表 3.5 ARM汇编语言程序设计 数据定义伪指令 数据定义伪指令一般用于为特定的数据分配存储单元，同时可完成已分配存储单元的初始化。（1）DCB 语法格式：标号 DCB 表达式 功能分析：DCB伪指令是字节分配内存单元伪指令，用来分配一片连续的字节存储单元并用伪指令中指定的数

8、值或字符初始化。其中，数值范围为0255，DCB也可用“=”代替。3.5 ARM汇编语言程序设计 数据定义伪指令 数据定义伪指令一般用于为特定的数据分配存储单元，同时可完成已分配存储单元的初始化。（2）MAP和FILED 指令示例：MAP 表达式，基址寄存器 标号 FIELD 表明数据字节数的数值 功能分析：MAP和FILED是内存表定义伪指令 3.5 ARM汇编语言程序设计 汇编控制伪指令 汇编控制伪指令用于控制汇编程序的执行流程。（1）MACRO、MEND和MEXIT MACRO$标号 宏名$参数1，$参数2，语句段 MEXIT 语句段 MEND 3.5 ARM汇编语言程序设计 汇编控制伪

9、指令 汇编控制伪指令用于控制汇编程序的执行流程。（2）IF、ELSE、ENDIF 指令示例：IF R0=0 x10 ；判断R0中的内容是否是0 x10 ADD R0,R1,R2 ；如果R0=0 x10，则执行R0=R1+R2 ELSE ADD R0,R1,R3 ；如果R0 0 x10，则执行R0=R1+R3 ENDIF 3.5 ARM汇编语言程序设计 其他杂类伪指令（1）ALIGN 语法格式：ALIGN 表达式，偏移量 指令示例：B START ADD R0,R1,R2 ；正常语句 DATA1 DCB“Ertai”；插入5个字节的存储区，地址不对准 ALIGN 4 START LDR R5,R

10、6 ；否则此标号不对准 3.5 ARM汇编语言程序设计 其他杂类伪指令（2）AREA 语法格式：AREA 段名 属性1，属性2，AREA常用的属性如下：CODE属性：用于定义代码段，默认为READONLY。DATA属性：用于定义数据段，默认为READWRITE。READONLY属性：指定本段为只读，代码段默认为READONLY。READWRITE属性：指定本段为可读可写，数据段的默认属性为READWRITE。3.5 ARM汇编语言程序设计 其他杂类伪指令（2）AREA 语法格式：AREA 段名 属性1，属性2，指令示例：AREA Example1，CODE，READONLY ；定义了一个代码段

11、，段名为Example1，属性为只读。3.5 ARM汇编语言程序设计 其他杂类伪指令（3）CODE16、CODE32 AREA Example1，CODE，READONLY CODE32 ；定义后面的指令为32位的ARM指令 LDR R0，NEXT1；将跳转地址放入寄存器R0 BX R0；程序跳转到新的位置执行，并将处理器切换到Thumb工作状态 CODE16 ；定义后面的指令为16位的Thumb指令 NEXT LDR R3，0 x3FF END ；程序结束 3.5 ARM汇编语言程序设计 其他杂类伪指令（4）ENTRY 指令示例：AREA Example1，CODE，READONLY ENT

12、RY；程序的入口处 （5）END 指令示例：AREA Example1，CODE，READONLY END ；程序结束 assem3_1.s assem3_2.s 3.5 ARM汇编语言程序设计 在嵌入式程序设计中，有些场合（如对具体的硬件资源进行访问）必须用汇编语言来实现，可以采用在嵌入式C语言程序中嵌入汇编语言或嵌入式C语言调用汇编语言来实现。3.5 ARM汇编语言程序设计 内嵌汇编 (1)ARM开发工具编译环境下内嵌汇编语法格式 3.5 ARM汇编语言程序设计 _asm 指令；指令 指令；指令/注释 指令 3.5 ARM汇编语言程序设计/*main.c*/void _main(void)

13、int var=0 xAA;_asm /内嵌汇编标识 MOV R1,var CMP R1,#0 xAA while(1);内嵌汇编 (2)GNU ARM环境下内嵌汇编语法格式 3.5 ARM汇编语言程序设计 _asm（“指令；指令；指令；指令；指令；”）；3.5 ARM汇编语言程序设计/*main.c*/void _main(void)int var=0 xAA;_asm (MOV R5,#0 xAA;/*注意：这里不要直接使用 C 代码中提供的变量*/MOV R6,#0 xBB;CMP R1,#0;);while(1);内嵌汇编 内嵌汇编的局限性 ARM开发工具编译环境下内嵌汇编语言，指令操

14、作数可以是寄存器、常量或C语言表达式。可以是char、short或int类型，而且是作为无符号数进行操作。当表达式过于复杂时需要使用较多的物理寄存器，有可能产生冲突。GNU ARM编译环境下内嵌汇编语言ARM开发工具稍有差别，不能直接引用C语言中的变量。3.5 ARM汇编语言程序设计 内嵌汇编 内嵌汇编的局限性 物理寄存器 不要直接向程序计数器PC赋值，程序的跳转只能通过B或BL指令实现。一般将寄存器R0R3、R12及R14用于子程序调用存放中间结果，因此在内嵌汇编指令中，一般不要将这些寄存器同时指定为指令中的物理寄存器。3.5 ARM汇编语言程序设计 在GNU ARM编译环境下，汇编程序中要

15、使用.extern伪操作声明将要调用的C程序；在ARM开发工具编译环境下，汇编程序中要使用IMPORT伪操作声明将要调用的C程序。3.5 ARM汇编语言程序设计 在GNU ARM编译环境下设计程序，用ARM汇编语言调用C语言实现20！的阶乘操作，并将64位结果保存到寄存器R0、R1中，其中R1中存放高32位结果。3.5 ARM汇编语言程序设计 首先建立汇编源文件start.s 3.5 ARM汇编语言程序设计/*start.s*/IMPORT Factorial ;声明 Factorial 是一个外部函数 Ni EQU 20 ;要计算的阶乘数 AREA Fctrl,CODE,READONLY ;

16、声明代码 Fctrl ENTRY ;标识程序入口 start MOV R0,#Ni ;将参数装入 R0 BL Factorial ;调用 Factorial，并通过 R0 传递参数 /*注：在此处观察结果*/Stop B Stop END ;文件结束 首先建立汇编源文件start.s 然后建立C语言源文件factorial.c 3.5 ARM汇编语言程序设计/*factorial.c*/long long Factorial(char N)char i;long long Nx=1;for(i=1;i=N;i+)Nx=Nx*i;return Nx;/通过 R0，R1 返回结果 在GNU ARM

17、编译环境下，在汇编程序中要使用.global伪操作声明汇编程序为全局的函数，可被外部函数调用，同时在C程序中要用关键字extern声明要调用的汇编语言程序。在ARM开发工具编译环境下，汇编程序中要使用EXPORT伪操作声明本程序可以被其他程序调用。同时也要在C程序中要用关键字extern声明要调用的汇编语言程序。3.5 ARM汇编语言程序设计 示例解析 在GNU ARM编译环境下设计程序，用用C语言调用ARM汇编语言C语言实现20的阶乘（20！）操作，并将64位结果保存到0 xFFFFFFF0开始的内存地址单元，按照小端格式低位数据存放在低地址单元。3.5 ARM汇编语言程序设计 示例解析 建

18、立C语言源文件main.c 3.5 ARM汇编语言程序设计/*main.c*/extern void Factorial(char Nx);/声明 Factorial 是一个外部函数 Main()char N=20;Factorial(N);/调用汇编文件实现 N!操作 /*注：在此处观察结果*/while(1);示例解析 建立汇编源文件Factorial.s 3.5 ARM汇编语言程序设计/*main.c*/extern void Factorial(char Nx);/声明 Factorial 是一个外部函数 _main()char N=20;Factorial(N);/调用汇编文件实现 N!操作 /*注：在此处观察结果*/while(1);start.s程序解析 3.5 ARM汇编语言程序设计 本章小结