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1、第5章 ARM指令集和汇编语言程序n本章主要介绍以下内容：nARM汇编语言程序格式n典型ARM汇编语言程序举例nARM汇编与C，C+混合编程1嵌入式系统开发中汇编语言设计的意义n汇编语言程序设计更能充分发挥处理器的硬件 特性n两个优势n操作系统移植需要编写几百行底层硬件 的汇编语言程序，这是C语言不可取代的。n优化算法的时空效率，C语言的目标代码 优化是编译器完成的，而汇编语言的目标代 码优化是人工完成的。人是算法的创造者， 也是编译器的设计者，人工优化比编译器质 量高。n弱点n编程效率低，开发周期长，经济代价大 。25.1 ARM汇编语言程序格式n两种ARM汇编语言格式nARM汇编语言程序格
2、式主要有两种：n基于ADS1.2集成开发环境的汇编器 格式n包括SDT在内，统称为ADSn基于Linux的GNU汇编器格式n在本章主要介绍基于ARM公司ADS集成开 发环境汇编器格式的汇编语言程序设计。n在后面将介绍基于GNU汇编器的ARM汇 编语言程序编写方法。3预定义寄存器名及内部变量名nARM汇编器中将几十个寄存器名称作为保 留字预先给与了定义，这些预定义寄存器名 都是大小写敏感的，它们都与具体的寄存器 一一对应。参看下面的表格。 4ARM公司ADS预定义的寄存器名一览表预预定义义寄存器 名描述r0-r15 and R0- R15ARM处处理器的通用寄存器a1-a4入口参数，处处理结结果
3、，暂暂存寄存器； r0-r3的同义词义词 v1-v8变变量寄存器，r4-r11sb and SB静态态基址寄存器，r9sl and SL栈栈界限寄存器，r10fp and FP帧帧指针针寄存器，r11ip and IP内部过过程调调用暂暂存寄存器，r12sp and SP 栈栈指针针寄存器，r13 5ARM公司ADS预定义的寄存器名 一览表（续）预预定义义寄存器名描述 lr and LR连连接寄存器，r14 pc and PC程序寄存器，r15 cpsr and CPSR当前程序状态态寄存器spsr and SPSR保存的程序状态态寄存器 f0-f7 and F0-F7浮点数运算加速寄存器 s
4、0-s31 and S0-S31单单精度向量浮点数运算寄存器 d0-d15 and D0-D15 双精度向量浮点数运算寄存器 p0-p15协处协处 理器0-15 c0-c15协处协处 理器寄存器0-156ARM汇编语言程序的部分内部变量 名清单 内部变变量描述 PC or .当前指令地址 VAR or 内存区定位计计数器的当前值值 TRUE逻辑值逻辑值 真 FALSE逻辑值逻辑值 假 CONFIG汇编汇编 器如果在汇编汇编 ARM指令，取值为值为 32，如果 汇编汇编 Thumb指令，取值值16 ENDIAN如果汇编汇编 器是大端序，则则取值值big；如果是小端 序，则则取值值little。
5、CPU被选择选择 的CPU名称。缺省值值是ARM7TDMI。 ARCHITECT URE该变该变 量内容是被选择选择 的ARM体系结结构的名称。 如：3, 3M, 4T CODESIZECONFIG的同义词义词7ARM汇编语言程序的语句格式nARM汇编语言程序的语句格式格式如下： symbol instruction | directive | pseudo- instruction ;comment n对应的中文语句格式描述是： 符号 (标号) 指令 | 指示符 | 伪指令 ; 注释 n语句格式中，花括号括起来的部分表示可 以省略；竖线分隔的字段表示可以替换。8ARM汇编语言程序中的符号nA
6、RM汇编语句中的符号可以是指令地址或 标号、变量、常量和局部标号，符号属性可 以是程序相关的、寄存器相关的或者是绝对 地址。9（一）符号命名和书写规则n符号的命名和书写有以下规则： 符号命名可以使用大小写字母，数字和下 划线。 符号是大小写字母敏感的。 除本地行号外，名称不能以数字开头。 一个程序段中不能重名。 符号在其作用范围内必须唯一。 符号不能够与系统内部变量或者系统预定 义的符号同名。例如：a1 or R0、sp、cpsr、 PC or .、VAR or 、CONFIG、CPU等 等。10符号命名和书写规则（续）当程序中的符号与指令助记符或者指示符 同名时，用双竖线将符号括起来。如 |
7、buffe_a|，这时双竖线并不是符号的组成部 分。 在ARM汇编语言程序中，所有符号必须在 一行的最左边位置开始书写，即所谓的顶格书写 ，不允许包含空格或者制表符。 符号的字符序列中不能大小写字母相混杂 。11（二）常量nARM汇编语言中使用到的常量可以是数字 常量、字符常量、字符串常量和布尔常量。n数字常量有以下3种表示方式： 1）十进制数，如：535，246。 2）十六进制数，如：0x645，0xff00。 3）n进制数，格式为n_XXX，其中n表示n进 制，从29，XXX是具体的数字。 例如：8_3777，8_5237702数字常量12字符常量n字符常量由一对单引号括起来，包括一个单字
8、符 或者标准C中的转义字符。n例如：A，n。n字符串常量由一对双引号以及由它括住的一组字 符串组成，包括标准C中的转义字符。如果需要使 用双引号或字符$，则必须用”和$代替。n例如执行语句：strtwo SETS “This is character of ” 其编译结果是：字符串“This is character of ” 被赋值给strtwo变量。13$在汇编语句中的使用举例GBLS add4ff add4ff SETS “ADD r4,r4,#0xFF“; set up add4ff$add4ff.00 ; invoke add4ff ; this produces; ADD r4,r
9、4,#0xFF00; elaborate substitution GBLS s1GBLS s2GBLS fixupGBLA count count SETA 14 s1 SETS “a$b$count“ ; s1 now has value a$b0000000E s2 SETS “abc“ Fixup SETS “|xy$s2.z|“ ; fixup now has value |xyabcz| |C$code| MOV r4,#16 ; but the label here is C$code14逻辑值常量n布尔常量TRUE和FALSE在表达式中写为 ：TRUE，FALSE。15（三）表
10、达式nARM汇编语言中的表达式由符号、数值、 单目操作符、双目操作符以及括号组成。运 算的优先级次序与标准C一样。16字符串表达式n字符串由字符串常量、字符串变量、操作 符以及括号组成。最大长度为512字节，最短 0个字节。字符串表达式的组成元素有：字符 串常量、字符串变量、操作符等。字符串常 量由包含在双引号内的一系列字符组成。当 在字符串中包含美元符号$或者引号”时，用 $表示一个$，用”表示一个”。字符串变量 用指示符GBLS（全局字符串）或者LCLS（ 局部字符串）声明，用SETS赋值。取值范围 与字符表达式相同。 17ARM汇编语言中的字符串操作符 操作符功能操作符功能 LEN返回字
11、符串的 长长度CHR将0255之间间整数 变为单变为单 个字符STR将一个数字量 变换为变换为 串LEFT返回字符串的左子 串RIGHT返回字符串的 右子串CC连连接两个字符串18n指令格式说明： LEN X ；返回X字符串长度 STR M ；将数字M转换成一个字符串 X RIGHT N；返回X字符串右边长度为N 的子串 X LEFT N；返回X字符串左边长度为N的 子串 CHR M ； 返回数字M表示的单个字符 X CC Y ；返回字符串X和Y连接的字符串19数字表达式n数字表达式由数字常量、数字变量、操作 符和括号组成。数字表达式表示的是一个32 位数的整数，其取值范围为0232-1；当作
12、为 有符号数时，其取值范围为-231231-1。n汇编器对-n和232-n不做区别，汇编时对关系 运算符采用无符号数方式处理，这就意味着 0-1是FALSE。20逻辑表达式n逻辑表达式由逻辑常量、逻辑操作符、关 系操作符以及括号组成。取值范围为 FALSE和TRUE。21（四）地址标号n当符号代表地址时称为标号（Label）。n以数字开头的标号其作用范围是当前段（ 没有使用ROUT指示符时），这种标号又称 为局部标号（Local Label）。22三种类型标号（1）PC相关标号 （2）寄存器相关标号 （3）绝对地址23PC相关标号nPC相关标号表示程序计数器加减一个数值 常数后得到的地址值。常
13、用来指明一个分支 指令的目标地址，或者访问嵌入在代码段中 的一个数据项。n具体标记方法是：在汇编语言程序指令的 前面写入标号，或者在一个数据指示符前面 写入标号。通常用DCB或者DCD等指示符定 义。24nDCB，DCD指令格式：X DCB EXP1，EXP2如定义一个字节为单位的标号XSTR DCB “HELLO WORLD!”,0DCB 0x32,0x34,0x35X DCD EXP1，EXP2定义一个字为单位的标号LDR PC, RESETADDR RESETADDR DCD RESET RESET25寄存器相关标号n寄存器标号表示指定寄存器的值加减一个数值常 数后得到的地址值。常常用于
14、访问位于数据段中的 数据。通常用MAP或者FIELD等指示符定义。n格式：MAP EXPR ，BASEREGLABLEFIELD EXPR 如：MAP 0x00400000 ,R9COUNT FIELD 4X FIELD 8Y FIELD 826绝对地址n绝对地址是一个32位的无符号数字常量，可 寻址范围是0231-1。使用它可以直接寻址整个 地址空间。27（五）段内标号和段外标号nARM处理器的地址标号分为段内标号和段 外标号。段内标号的地址值在汇编时确定， 段外标号的地址值在连接时确定。28程序相对寻址和寄存器相对寻址n在程序段中标号代表其所在位置与段首地 址的偏移量，根据程序计数器和偏移
15、量计算 地址称为程序相对寻址。n在映像文件中定义的标号代表标号到映像 首地址的偏移量。映像的首地址通常被赋予 一个寄存器，根据该寄存器值与偏移量计算 地址称为寄存器相对寻址。29（六）局部标号nARM汇编语言的宏常常使用局部标号。局 部标号提供分支指令在汇编程序的局部范围 内进行跳转，主要用途是汇编子程序中的循 环和条件编码。它是一个099之间的数字， 后面可以有选择地附带一个符号名称。n局部标号特别适用于宏。30局部标号（续1）n使用ROUT指示符可以限制局部标号的范围 。只能在该局部标号的范围引用局部标号。 如果在该范围的上下两个方向都没有匹配的 标号，汇编器将给出一个错误信号并停止汇 编
16、。 局部标号语法格式如下： nroutname被引用的局部标号语法规则是： % F|B A|T n routname31局部标号（续2）n是局部标号的数字号。 routname是当前局部范围的名称。 %表示引用操作。 F指示汇编器只向前搜索 B指示汇编器只向后搜索 A指示汇编器搜索宏的所有嵌套层次 T指示汇编器搜索宏的当前层次 如果F和B都没有指定，则汇编器首先向前搜索，再 向后搜索。如果A和T都没有指定，汇编器搜索从宏的 当前层次到宏的最高层次，比当前层次低的宏不再搜索 。32ARM汇编语言程序编写规范 nARM汇编语言程序源代码中允许有空行，可以在 汇编程序中加上一个空白行，来增加程序的可阅读 性。此外需要注意的是：指令，指示符，伪指令前
