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ARM汇编指令集
指令、伪指令 (汇编)指令: 是机器码的助记符,经过汇编器编译后,由CPU执行。 (汇编)伪指令:用来指导指令执行,是汇编器的产物,最终不会生成机器码。 有两种不同风格的ARM指令 1).ARM官方的ARM汇编风格:指令一般用大写,Windows中的IDE开发环境。 2).GNU风格的ARM汇编:指令一般用小写。 ARM汇编的特点 1. LDR/STR架构 1).ARM采用RISC架构,CPU本身不能直接读取内存,而需要先将内存中内容加载入CPU中通用寄存器中才能被CPU处理。 2).ldr(load register)指令将内存内容加载入通用寄存器。 3).str(store register)指令将寄存器内容存入内存空间中。 4).ldr/str组合用来实现 ARM CPU和内存数据交换。 2. 至此8种寻址方式 1).寄存器寻址mov r1, r2。 2).立即(立即数)寻址 mov r0, #0xFF00。 3).寄存器移位寻址 mov r0, r1, lsl #3。 4).寄存器间接寻址 ldr r1, [r2] 表示内存,内存地址存在r2这个寄存器中,把内存地址里的值给r1。 5).基址变址寻址ldr r1, [r2, #4]内存地址在r2+4里面。 6).多寄存器寻址 ldmia r1!, {r2-r7, r12}一次访问多个寄存器。 7).堆栈寻址 stmfd sp!, {r2-r7, lr}。 8).相对寻址 beq flag。 3. 指令后缀 同一指令经常附带不同后缀,变成不同的指令。经常使用的后缀有: B(byte)功能不变,操作长度变为8位 H(half word)功能不变,长度变为16位 S(signed)功能不变,操作数变为有符号 如 ldr ldrb ldrh ldr*** ldrsh S(S标志)功能不变,影响CPSR标志位 如 mov和movs movs r0, #0 4. 条件执行后缀 条件后缀是否成立取决于当前代码的前面的代码。 条件后缀只影响当前代码的执行。 5. 多级指令流水线 为增加处理器指令流的速度,ARM使用多级流水线.,下图为3级流水线工作原理示意图。(S5PV210使用13级流水线,ARM11为8级) 允许多个操作同时处理,而非顺序执行。 1).PC指向正被取指的指令,而非正在执行的指令 数据传输与跳转指令详解 1. 数据处理指令 数据传输指令 mov mvn 算术指令 add sub r*** adc ***c rsc 逻辑指令 and orr eor bic 比较指令 cmp cmn tst teq 乘法指令 mvl mla umull umlal smull smlal 前导零计数 clz 2. cpsr访问指令 mrs & msr mrs用来读psr,msr用来写psr CPSR寄存器比较特殊,需要专门的指令访问,这就是mrs和msr。 3. 跳转(分支)指令 b & bl & bx b 直接跳转(就没打开算返回) bl branch and link,跳转前把返回地址放入lr中,以便返回,以便用于函数调用 bx跳转同时切换到ARM模式,一般用于异常处理的跳转。 4. 访存指令 ldr/str & ldm/stm & swp 单个字/半字/字节访问 ldr/str 多字批量访问 ldm/stm swp r1, r2, [r0] swp r1, r1, [r0] 5. 软中断指令 swi(software interrupt) 软中断指令用来实现OS中系统调用 ARM汇编中的立即数 合法立即数与非法立即数 ARM指令都是32位,除了指令标记和操作标记外,本身只能附带很少位数的立即数。因此立即数有合法和非法之分。 合法立即数:经过任意位数的移位后非零部分可以用8位表示的即为合法立即数。 协处理器与协处理器指令集 6.协处理器cp15操作指令 mcr & mrc mrc用于读取CP15中的寄存器 mcr用于写入CP15中的寄存器 7.arm寻址方式 1). 寄存器: MOV R1,R2 ; R2->R1 2). 立即数: SUBS R0,R1,#1; R0=R1-1 3). 寄存器移位:MOV R0,R2,LSL #3 ;R2左移三位->R0 4). 间接寻址: LDR R1,[R2] ; 装载R2指向的内存数值至R1 5). 基址寻址: LDR R2,[R3,#0x0F] ;R3+0x0F作为地址,将所 指向的置装入R2.R3的值不改变 6). 多寄存器寻址: LDMIA R1!,{R2-R7,R12} ; 将R1所指向的内 存块依次装入{}中的寄存器。 STMIA R0!,{R3-R6,R10} ;将{}列出的寄存器里的值依次填入R0所指向的内存块。 7). 相对寻址: BL XXX ;跳转 BEQ XXX ;条件跳转 协处理器解析: SoC内部另一处理核心,协助主CPU实现某些功能,被主CPU调用执行一定任务。 ARM设计上支持多达16个协处理器,但是一般SoC只实现其中的CP15.(cp:coprocessor) 协处理器和MMU、cache、TLB等处理有关,功能上和操作系统的虚拟地址映射、cache管理等有关。 MRC & MCR的使用方法 mcr{ opcode_1:对于cp15永远为0 Rd:ARM的普通寄存器 Crn:cp15的寄存器,合法值是c0~c15 Crm:cp15的寄存器,一般均设为c0 opcode_2:一般省略或为。 ldm/stm与栈的处理 为什么需要多寄存器访问指令 ldr/str每周期只能访问4字节内存,如果需要批量读取、写入内存时太慢,解决方案是stm/ldm ldm(load register mutiple) stm(store register mutiple) 举例(uboot start.S 537行) stmia sp, {r0 - r12} 将r0存入sp指向的内存处(假设为0x30001000);然后地址+4(即指向0x30001004),将r1存入该地址;然后地址再+4(指向0x30001008),将r2存入该地址······直到r12内容放入(0x3001030),指令完成。 一个访存周期同时完成13个寄存器的读写 后缀的种类: ia(increase after)先传输,再地址+4 ib(increase before)先地址+4,再传输 da(decrease after)先传输,再地址-4 db(decrease before)先地址-4,再传输 fd(full decrease)满递减堆栈 ed(empty decrease)空递减堆栈 fa(·······) 满递增堆栈 ea(·······)空递增堆栈 四种栈解析: 空栈:栈指针指向空位,每次存入时可以直接存入然后栈指针移动一格;而取出时需要先移动一格才能取出。 满栈:栈指针指向栈中最后一格数据,每次存入时需要先移动栈指针一格再存入;取出时可以直接取出,然后再移动栈指针。 增栈:栈指针移动时向地址增加的方向移动的栈。 减栈:栈指针移动时向地址减小的方向移动的栈。 !的作用: ldmia r0, {r2 - r3} ldmia r0!, {r2 - r3} 感叹号的作用就是r0的值在ldm过程中发生的增加或者减少最后写回到r0去,也就是说ldm时会改变r0的值。 ^的作用: ldmfd sp!, {r0 - r6, pc} ldmfd sp!, {r0 - r6, pc}^ ^的作用:在目标寄存器中有pc时,会同时将spsr写入到cpsr,一般用于从异常模式返回。 总结:批量读取或写入内存时要用ldm/stm指令。 各种后缀以理解为主,不需记忆,最常见的是stmia和stmfd。 谨记:操作栈时使用相同的后缀就不会出错,不管是满栈还是空栈、增栈还是减栈。 常用gun伪指令: global _start @ 给_start外部链接属性 .section .text @ 指定当前段为代码段 .ascii .byte .short .long .word .quad .float .string @ 定义数据 .align 4 @ 以4字节对齐 .balignl 16 0xabcdefgh @ 16字节对齐填充 .equ @ 类似于C中宏定义 偶尔会用到的gun伪指令 .end @标识文件结束 .include @ 头文件包含 .arm / .code32 @声明以下为arm指令 .thumb / .code16 @声明以下为thubm指令 重要的几个伪指令 ldr 大范围的地址加载指令 adr 小范围的地址加载指令 adrl 中等范围的地址加载指令 nop 空操作 ARM中有一个ldr指令,还有一个ldr伪指令 一般都使用ldr伪指令而不用ldr指令 adr与ldr adr编译时会被1条sub或add指令替代,而ldr编译时会被一条mov指令替代或者文字池方式处理; adr总是以PC为基准来表示地址,因此指令本身和运行地址有关,可以用来检测程序当前的运行地址在哪里 ldr加载的地址和链接时给定的地址有关,由链接脚本决定。 |
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