ARM汇编知识点总结
学习目标：编写ARM启动代码，CPU复位后搭建C语言运行环境，最终跳转到C语言main函数执行。 启动代码五大任务
- 初始化异常向量表
- 初始化各个处理器模式的栈指针SP
- 配置内核中断
- 设置处理器工作模式（User模式）
- 跳转进入C语言main函数
一、伪操作（给汇编器看，不是CPU机器指令）
| 伪操作 | 功能 |
|---|---|
AREA reset,CODE,READONLY |
定义段；段名reset，代码段，只读；复位代码放在该段 |
CODE32 |
后续使用32位ARM指令集；THUMB代表16位Thumb指令集 |
ENTRY |
标记程序入口，复位从此处开始执行 |
END |
汇编源文件结束标记 |
IMPORT |
声明外部符号（外部C函数），相当于C的extern |
EXPORT |
导出汇编标号，供C语言调用 |
PRESERVE8 |
保证栈8字节对齐，解决汇编调用C的编译报错 |
二、核心汇编指令
1.数据传送指令
-
MOV ：数据拷贝，寄存器‑寄存器、寄存器‑合法立即数；支持移位操作（LSL/LSR/ASR/ROR/RRX）；
{S}后缀影响CPSR标志位。注意：
mov sp,#0x40001000报错，地址大多不是合法立即数，改用ldr sp,=0x40001000。 -
MVN：按位取反后传送。
2.算术运算
- ADD{S} ：加法；
S后缀会更新NZCV标志。 - SUB{S} ：减法。 格式：
ADD Rd,Rn,Rm{,移位}，第二操作数支持：立即数、寄存器、寄存器移位。 ⚠错误写法：add r0,#3,#2，汇编指令只能一个立即数。
3.位操作指令
- BIC：位清零，掩码中为1的bit清零目标寄存器。
- ORR：位置1，掩码中为1的bit置1目标寄存器。
4.比较指令
CMP Rn,操作数 ：等价于SUBS Rn,操作数，做减法，只更新CPSR的NZCV标志，不保存运算结果，配合条件码使用（EQ/NE/GT/LT/GE/LE/AL无条件）。
5.跳转指令 B / BL / BX
B label：无条件跳转；修改PC，不保存返回地址LR，不能返回。BL label：带链接跳转；跳转前把下一条指令地址存入LR(R14)，用于函数调用；返回用BX LR。BX Rm：跳转到Rm保存的地址；同时根据Rm最低bit切换ARM/Thumb指令集。 对比：MOV PC,LR仅跳转，不能切换指令集 ；BX LR既返回又切换指令集。
6.加载存储
LDR Rt,<label>：伪指令，把地址/常量加载进寄存器；处理无法用mov加载的大数/地址。LDMFD / STMFD：满递减栈批量读写寄存器STMFD SP!,{reglist}：保护现场 ，寄存器压栈；!表示自动更新SP。LDMFD SP!,{reglist}：恢复现场，寄存器出栈。
7.访问CPSR程序状态寄存器（修改处理器模式）
MRS Rd,CPSR：读状态寄存器，CPSR→通用寄存器。MSR CPSR,Rn：写状态寄存器，通用寄存器→CPSR。 修改工作模式套路：MRS读CPSR → BIC清空M位 → ORR设置模式码 → MSR写回CPSR。
8.软中断
SWI #n：触发软中断异常。
三、12位立即数（imm12）
- 立即数：编码写在指令内部的常数，不需要访问内存。
- 编码组成：8位基础数imm8 +4位循环移位控制；实际是把8位数**循环右移偶数次（0,2...30）**得到32位数值。
- 判断：32位数字，是否可以由一个0‑255的8位数循环右移偶数位得到；能=合法立即数；否则非法。 非法立即数不能用mov，要用ldr伪指令加载。
四、CPSR标志位 NZCV
- N（负标志）：运算结果bit31=1（视为有符号负数），N=1。
- Z（零标志）：运算结果全0，Z=1。
- C（进位/借位，无符号数） -加法：最高位进位C=1； -减法：无借位C=1，发生借位C=0。
- V（溢出，有符号数）：有符号运算溢出则V=1；两正相加结果负、两负相加结果正就是溢出。
五、栈相关
- ARM默认：满递减栈 FD（Full Descending） -满：SP指向最后压入的有效数据； -递减：栈向低地址增长；压栈先SP自减，再写数据；出栈先读数据，SP再加。
- 四种栈类型：满递减FD、满递增FA、空递减ED、空递增EA。
- 栈初始化：
ldr sp,=栈起始地址。 - 函数嵌套必须保护现场：把用到的通用寄存器+LR压栈；返回前出栈恢复。
六、汇编循环（翻译C循环）
-
do‑while：先执行循环体，再判断条件跳转。
-
while/for：先判断条件，满足才执行循环体。
;while(i<=100) sum+=i;i++
mov r0,#0 ;i
mov r1,#0 ;sum
loop
cmp r0,#100
bgt finish
add r1,r1,r0
add r0,r0,#1
b loop
finish
b finish
七、函数调用 & ATPCS规则（C与汇编互相调用）
1.汇编调用C函数
- 汇编中
IMPORT c_add声明外部C函数。 PRESERVE8保证栈8字节对齐。- 参数传递：前4个参数用 R0,R1,R2,R3 ；第5个及以后参数压栈传递。
- 返回值存放在 R0（64位返回值R0存低32位，R1存高32位）。
- 调用前保护现场
stmfd sp!,{r0‑r12,lr}；bl c_add调用；调用完恢复现场。
2.C调用汇编函数
- 汇编使用
EXPORT func_name导出函数标号。 - C语言写
extern int func(int a,int b);声明。 - 汇编函数用
BX LR返回；返回值放R0。
寄存器约定：
- r0‑r3：传前4参数，返回值，调用方保存；
- r4‑r11：被调用函数必须保存，使用前压栈，返回前恢复；
- r13=SP栈指针；r14=LR链接寄存器（返回地址）；r15=PC程序计数器。
问答题：
- 什么是立即数？如何判断某数是不是合法12位立即数？ 立即数是直接编码在指令内部的常量，不用访问内存。12位立即数由一个8位无符号数循环右移偶数次得到；把数字写成32位二进制，若能找到0‑255的8位数，循环右移偶数次等于该数，则合法，否则非法。
- b,bl,bx指令的区别是什么？
- B：无条件跳转，修改PC，不保存返回地址LR，无法返回。
- BL：带链接跳转，跳转前将返回地址保存到LR，用于函数调用。
- BX：跳转到寄存器保存的地址，同时根据寄存器bit0切换ARM/Thumb指令集；常用
BX LR做函数返回。
- ARM内核采用的栈是哪种栈？ ARM默认使用满递减栈FD。SP指向最后入栈有效元素；栈向低地址增长；压栈SP先减小，出栈SP后增大。
- CPSR中条件标志位，分别在什么情况下被置位
- N：运算结果最高位bit31为1，N置1；
- Z：运算结果等于0，Z置1；
- C：加法最高位进位 / 减法无借位时C置1；减法借位C清0；用于无符号数；
- V：有符号数运算溢出时V置1。
- ARM汇编调用C语言函数以及C语言调用汇编编写的函数，函数参数和返回值如何处理？ 遵循ATPCS调用约定： ①参数：前4个参数依次放在R0、R1、R2、R3；超过4个的参数通过栈传递。 ②返回值：32位返回值存放在R0；64位返回值低32位R0，高32位R1。 ③汇编调用C：IMPORT声明C函数，PRESERVE8栈对齐，保护现场，BL调用； ④C调用汇编：汇编EXPORT导出函数，C用extern声明函数原型；汇编函数最后BX LR返回。