ARM -- 汇编语言

一、ARM

1、ARM概述

ARM 是基于精简指令集的处理器架构(RISC)，主要运用于移动设备和嵌入式系统
- CISC：复杂指令集，如Windows x86，功能强大，指令复杂，功耗高
- RISC：精简指令集，高功耗、高性能、低成本

2、ARM工作模式概述

|--------------|------------------------------------------|
| 工作模式 | 简介 |
| 用户模式 | 正常程序执行模式，权限最低 |
| 系统模式 | 特权模式之一，常用作操作系统内核操作运行操作系统内核任务，与用户模式共用寄存器 |
| 中断模式 | 处理普通中断请求用于通用外设中断响应 |
| 快速中断模式（FIQ） | 优先级高于普通中断，具有独立寄存器适用于低延迟中断处理，如高速数据传输 |
| 管理模式(SCV) | 操作系统保护模式，系统复位或执行软中断指令时进入用于系统调用和特权管理 |
| 终止模式(ABT) | 当发生非法内存访问或数据错误时触发 |
| 未定义指令模式(UND) | 遇到无法识别的指令时进入 |

3、异常向量表

1.概述

异常向量表是ARM处理器中一组固定的内存地址，每个地址对应一种异常类型。当异常发生时，处理器会自动跳转到对应的地址执行异常处理程序
在启动代码中，异常向量表通常通过汇编指令定义

2.异常处理流程

异常触发后，处理器保存当前状态，跳转到对应向量地址执行处理程序
处理完成后恢复现场，继续原程序执行

3.七种异常类型

|------------------------------|-----------|
| 类型 | 发生场景 |
| Reset | 系统复位时触发 |
| Undefined Instruction | 执行未知指令时触发 |
| IRQ | 普通中断请求 |
| FIQ | 快速中断请求 |
| Data Abort | 数据访问失败 |
| Prefetch Abort | 指令预取失败 |
| Software Interrupt (SWI) | 软中断指令调用 |

二、汇编语言

1、概述

概念：汇编语言是一种面向机器的低级编程语言
特点：
- 硬件依赖：不同处理器需使用不同的汇编语言
- 实施高效：直接操作寄存器、内存和I/O端口，生成代码紧凑且执行速度快
- 代码复杂：需手动管理内存和寄存器，代码冗长且调试困难
应用领域：嵌入式系统、操作系统与驱动
伪操作：写给编译器命令，用于指导编译器如何工作、不是ARM处理器实际的指令
立即数：直接嵌入指令中的常数值，用于对寄存器或内存单元赋初值
- 合法立即数编码规则
  - 低 8 位存储基数值（0--255），高 4位存储右移位数
  - 32位操作数中至少有20位连续为0

2、格式（均为伪操作）

area:用于定义一个段，程序、数据、堆栈等都需要被组织在不同的段中
reset：定义字段的名字
code：指定该段属性的伪代码、意味着字段可执行的指令
readonly:指定权限为只读
code32：表示后续指令使用 32位的 ARM 指令集
thumb: 表示后续指令使用 16位的 Thumb 指令集

area reset, code, readonly

code32

entry ；起点

end ；终点

3、部分指令概述（详细信息可查询相关手册）

1.mov、mvn（寄存器、内存间数据传输指令）

mvn 在 mov 的基础上先按位取反，其余相同，下面以 mov 为例

原型：

1.MOV{S}<c> <Rd>, #<const>

2.MOV{S} <Rd>, <Rm>, <way>#<n>

功能：

1.将立即数加载到指定寄存器中

2.将寄存器<Rm>的值按<way>操作n位后，存入目标寄存器<Rd>中

参数：

{S}(可选)：用于指定是否更新APSR中的标志位

<c>（可选）：控制指令在特定条件下执行

<Rd>：目标寄存器

<Rm>：源寄存器

#<const>、#<n> ：立即数

<way>：数据操作方式

ASR：算数右移

LSL：逻辑左移

LSR：逻辑右移

ROR：循环右移

2.算数运算指令add(加)、sub(减)

以加法为例、减法只需修改指令名、其余不变

原型：

1.add{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>

2.ADD{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>{, <shift>}

功能：

1.将<Rn>寄存器中数据加立即数后的结果存放到<Rd>寄存器中

将<Rn>和 <Rm>寄存器中数据求和，存放到<Rd>中

参数：

<Rn>:第一个操作寄存器

<Rm>:第二个操作寄存器

{, <shift>}（可选） ：对 <Rm> 应用的移位操作

3.位运算操作 bic (指定为清零)、orr(指定位置一)

以置零为例，置一只需修改指令名、其余不变

原型：

1.BIC{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>

2.BIC{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>{, <shift>}

功能：

将<Rn>中的立即数位置零，存储到<Rd>中

将<Rn>中的<Rm>进行{, <shift>}操作后位清零

4.比较指令

原型：

1.CMP<c> <Rn>, #<const>

2.CMP<c> <Rn>, <Rm>{, <shift>}

3.CMP<c> <Rn>, <Rm>, <type> <Rs>

功能：

1.比较寄存器<Rn>中数据与立即数的大小

2.比较<Rn>与移位操作后<Rm>的大小

5.跳转指令

原型：

B<c> <label>

功能：

跳转至指定标签位

参数：

<label>：标签名

4、CPSR寄存器中条件判断标志

|----|-------------------------------------------|
| 标志 | 含义 |
| N | 上条指令执行结果最高位bit31为1,则 N = 1 当结果作为有符号解释时为负值 |
| Z | 零值标志位上条指令执行结果为0，则 Z = 1 |
| C | 进位标志位如果在加法过程中进位或者减法时没有借位，则为 C = 1 |
| V | 溢出标志位进行有符号解读，是否发生溢出 |

5、汇编实现C语言语句

1.条件语句：

cs 复制代码

	cmp r0, r1    //比较r0、r1
	bge greater
	blt less

greater           //r0 > r1
	b finish

less              //r0 < r1
	b finish

finish
    b finish    //死循环

2.循环语句：

cs 复制代码

		mov r0, #0
		mov r1, #0        //定义变量

	loop                  //循环
		cmp r0, #100
		bgt finish        //当r0 > 100时退出循环
		add r1, r1, r0
		add r0, r0, #1
		b loop
	
	finish
		b finish

3.函数调用：

cs 复制代码

 		
func
	mov r0, #1
	mov r1, #2
	add r3, r0, r1
	bx lr                //返回主函数

main
	mov r0, #100
	mov r1, #200
	bl func              //函数调用
	mov r3, #30