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编写汇编的过程中#xff0c;其指令、寄存器名等可以全部使用大写#xff0c;也可以全部使用小写#xff0c;但是不能大小写混用。
1. 汇编语句的格式
label: instruction comment
label即标号#xff0c;表示地址位置#xff0c;有些指令前面可能会有标…GNU 汇编语法
编写汇编的过程中其指令、寄存器名等可以全部使用大写也可以全部使用小写但是不能大小写混用。
1. 汇编语句的格式
label: instruction comment
label即标号表示地址位置有些指令前面可能会有标号这样就可以通过这个标号得到指令的地址标号也可以用来表示数据地址。注意 label 后面的 : 任何以 : 结尾的标识符都会被识别为一个标号。在汇编语言中_start是一个特殊的标号(label)_start是程序执行的入口点程序执行的起始地址当程序加载到内存中时处理器会跳转到_start标签所在的地址从这里开始执行代码。_start主要作用是初始化程序运行环境比如栈、全局变量、动态链接环境然后跳转到用户定义的main函数执行。instruction即指令也就是汇编指令或伪指令表示后面的是注释跟 C 语言的“/*”和“*/”一样在 GNU 汇编文件中也可以使用“/*”和“*/”来注释comment就是注释内容
2. 预定义段名
.section 伪操作用于指定汇编代码或数据应当放入哪个段 或者定义自己的自定义段每个段以段名开始以下一段名或者文件结尾结束
.text 表示代码段
.data 初始化的数据段
.bss 未初始化的数据段
.rodata 只读数据段
.byte 定义单字节数据比如.byte 0x12
.equ 赋值语句比如.equ num,0x12表示num0x12
.short 定义双字节数据比如.short 0x1234
.long 定义一个 4字节数据比如.long 0x12345678
.align 数据字节对齐比如.align4表示4字节对齐
.end 表示源文件结束
.global 定义一个全局符号比如.global _start
.section .data // 数据段
message:.asciz Hello, World! // 字符串常量.section .text // 代码段
.global _start // 声明程序入口
_start:mov eax, 4 // 系统调用号写操作mov ebx, 1 // 文件描述符1是标准输出lea ecx, [message] // 将字符串地址加载到 ecxmov edx, 13 // 要写入的字节数int 0x80 // 调用内核mov eax, 1 // 系统调用号退出程序xor ebx, ebx // 返回值为0int 0x80 // 调用内核
Cortex-A7 常用汇编指令
处理器内部数据传输指令
数据传输常用的指令有三个 MOV、 MRS 和 MSR。 指令 目标寄存器 源寄存器 功能 MOV R1, R0 R0 R1 将 R1 里面的数据复制到 R0 中 MRS R0, CPSR R0 CPSR 将特殊寄存器 CPSR 里的数据复制到 R0 MSR CPSR, R1 CPSR R1 将 R1 里面的数据复制到特殊寄存器 CPSR
1. MOV(Move)
MOV 指令将一个立即数或一个寄存器的值赋值到另一个寄存器中只能操作通用寄存器不能直接访问系统状态寄存器(CPSR)。
MOV R0, #0x1234 //将立即数 0x1234 赋值到寄存器 R0, 即R0 0X1234
MOV R1, R0 //将寄存器 R0 的值复制到寄存器 R1, 即R1 R0
2. MRS(Move Register from System)
MRS 指令将系统状态寄存器中的值读取到通用寄存器中。
MRS R0, CPSR //将系统状态寄存器 (CPSR) 的值存入 R0, 即R0CPSR
MRS R1, SPSR //将系统状态寄存器 (SPSR) 的值存入 R1, 即R0SPSR
3. MSR(Move System Register)
MSR 指令将系统状态寄存器中的值读取到通用寄存器中。
MSR SPSR, R0 //将 R0 的值写入 SPSR 系统寄存器中, 即SPSRR0
存储器访问指令
常用的存储器访问指令有两种 LDR 和 STR 在编写汇编驱动的时候最常用这两个指令。在 32 位处理器中 LDR 和 STR 都是操作 4 个字节的地址也就是 32 位数据。 指令 功能 LDR Rd, [Rn, #offset] 从 Rnoffset 的地址读取数据存到 Rd 中 STR Rd, [Rn, #offset] 将 Rd 寄存器中的数据写入到 Rnoffset 地址
1. LDR(Load Register)
LDR 指令用于从内存中加载一个值到寄存器[ R1 ] 表示以 R1 存储的数字为地址。
LDR R0, 0x20000000 //将立即数 0x20000000 加载到寄存器 R0 中//如果地址 0x20000000 存储的值是 0x1234, 则执行后 R0 0x1234
LDR R0, [R1] //将内存地址 R1 指向的数据加载到寄存器 R0 中//带偏移量的加载, 如果地址 0x20000004 存储的值是 0x6789, 则执行后 R0 0x6789
LDR R0, [R1, #4] //将 R1 4 的地址处的数据加载到 R0 中
2. STR(Store Register)
STR 指令用于将寄存器中的值存储到内存地址中。
STR R0, [R1] //将 R0 的值存储到内存地址 R1 指向的地址
STR R0, [R1, #4] //将 R0 的值存储到 R1 4 的地址处
栈指针
SP 指针Stack Pointer栈指针是计算机体系结构中一个重要的寄存器 在不同的处理器架构中SP寄存器是硬件层面预定义的处理器会专门保留一个寄存器用来表示栈指针。在 ARM 架构中 R13 是专门的寄存器SP是它的别名。SP指向栈的当前顶部或下一条可用地址。
1. 栈的应用
在程序执行过程中栈通常用于管理函数调用、局部变量和保存寄存器内容等任务。当函数被调用时局部变量、返回地址、保存的寄存器等会被压入栈中SP指针会自动调整指向栈的最新位置当函数返回时这些数据会被弹出SP指针恢复到调用前的位置。
2. 栈指针位置
SP设置栈指针C 语言运行的时候需要出栈和入栈所以需要栈内存SP指针可以指向内部 RAM 也可以指向 DDR以指向 DDR 为例假设 DDR 的大小是 512MB起始地址为 0x80000000那么 DDR 的地址范围是 0x8000_0000~0x9FFF_FFFF设置栈大小为 2MB0x0020_0000对于裸机运行已经够大了栈的增长方式是向下增长即高地址向低地址增长所以设置栈地址为 0x8020_0000保证栈不会溢出。 .global _start // 声明程序入口
_start:ldr sp, 0X80200000 // 设置栈指针的起始地址
b main //跳转到main函数
压栈和出栈指令
常用的栈操作指令是 PUSH 和 POP 。压栈和出栈指令通常用于保存和恢复寄存器的值或者用于函数调用的返回地址。
1. PUSH压栈
PUSH 指令将寄存器的值压入栈中并自动更新栈指针。它是对栈操作的简化形式常用于保存寄存器的值。例如 PUSH {R0, R1, R2, R3}
2. POP出栈
POP 指令从栈中弹出寄存器的值恢复寄存器的内容并自动更新栈指针。例如POP {R0, R1, R2, R3} 在压栈出栈的过程中要保证先进后出的特性最后压入栈中的寄存器最先出栈。例如压栈的顺序为R0 - R1 - R2 - R3那么出栈的顺序为R3 - R2 - R1 - R0。下面以中断场景举例压栈和出栈在中断服务例程中保存和恢复多个寄存器的值也非常常见。由于中断会打断程序的正常执行流程所以需要保存现场确保中断处理完成后能够正确地恢复执行。
ISR_Handler:PUSH {R0, R1, R2, R3} // 保存现场, 保存 R4, R5, R6, R7 到栈中//中断处理逻辑POP {R0, R1, R2, R3} // 恢复现场, 恢复 R4, R5, R6, R7BX LR // 返回到调用者
跳转指令
常用的跳转指令有 B 和 BK其中 B 指令跳转后不会回到原来位置BK 跳转后待函数执行完还会回到原来位置。
1. B(Branch)
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
_start:
ldr sp, 0X80200000 //设置栈指针
b main //跳转到 main 函数//用 B 指令实现 loop 死循环
loop:b loop
2. BL(Branch with Link )
BL 指令相比 B 指令的区别是 BL 会跳转到指定函数待函数执行完再返回原来位置继续执行因为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。
PUSH {r0, r1} //保存 r0,r1
CPS #0x13 //进入 SVC 模式允许其他中断再次进去
BL system_irqhandler //加载 C 语言中断处理函数到 r2 寄存器中
CPS #0x12 //进入 IRQ 模式
POP {r0, r1}
STR r0, [r1, #0X10] //中断执行完成写 EOIR
算术运算指令
常用加法、减法乘除很少用 指令 计算公式 说明 ADD Rd, Rn, Rm Rd Rn Rm 加法运算指令为 ADD ADD Rd, Rn, #immed Rd Rn #immed ADC Rd, Rn, Rm Rd Rn Rm 进位 带进位的加法运算指令为 ADC ADC Rd, Rn, #immed Rd Rn #immed 进位 SUB Rd, Rn, Rm Rd Rn – Rm 减法 SUB Rd, #immed Rd Rd - #immed SUB Rd, Rn, #immed Rd Rn - #immed SBC Rd, Rn, #immed Rd Rn - #immed – 借位 带借位的减法 SBC Rd, Rn ,Rm Rd Rn – Rm – 借位 MUL Rd, Rn, Rm Rd Rn * Rm 乘法(32 位) UDIV Rd, Rn, Rm Rd Rn / Rm 无符号除法 SDIV Rd, Rn, Rm Rd Rn / Rm 有符号除法
在 CPU 运行过程中如果想执行运算操作必须要先将数据加载到寄存器中然后才能执行运算操作
// 实现 DDR 两个地址数据相加
LDR R0, [#0x20000000] // 从地址 0x20000000 加载数据到 R0
LDR R1, [#0x20000004] // 从地址 0x20000004 加载数据到 R1
ADD R2, R0, R1 // 将 R0 和 R1 的值相加结果存入 R2// 实现两个立即数相加
MOV R0, #0x1 // 将立即数 0x1 加载到 R0
MOV R1, #0x2 // 将立即数 0x2 加载到 R1
ADD R2, R0, R1 // 将 R0 和 R1 的值相加结果存入 R2逻辑运算指令 指令 计算公式 说明 AND Rd, Rn Rd Rd Rn 按位与 AND Rd, Rn, #immed Rd Rn #immed AND Rd, Rn, Rm Rd Rn Rm ORR Rd, Rn Rd Rd | Rn 按位或 ORR Rd, Rn, #immed Rd Rn | #immed ORR Rd, Rn, Rm Rd Rn | Rm BIC Rd, Rn Rd Rd (~Rn) 位清除 BIC Rd, Rn, #immed Rd Rn (~#immed) BIC Rd, Rn , Rm Rd Rn (~Rm) ORN Rd, Rn, #immed Rd Rn | (#immed) 按位或非 ORN Rd, Rn, Rm Rd Rn | (Rm) EOR Rd, Rn Rd Rd ^ Rn 按位异或 EOR Rd, Rn, #immed Rd Rn ^ #immed EOR Rd, Rn, Rm Rd Rn ^ Rm
