ARM 裸机开发（2）------ARM 汇编与启动代码
学汇编的直接目的，是为了写启动代码。启动代码要在处理器复位以后，把 C 语言运行所必需的环境搭起来，再引导程序进入 main 函数。
一、启动代码要做的五件事
- 初始化异常向量表。
- 初始化各工作模式的栈指针寄存器。
- 开启 ARM 内核中断允许。
- 将工作模式切换为 User 模式。
- 引导程序进入 C 语言主函数。
后面学的指令，基本都是围绕这五件事展开的。
二、汇编程序的基本格式
汇编文件里同时存在两类东西：指令和伪操作。指令是 CPU 真正执行的，比如 MOV、ADD；伪操作是写给汇编器看的，用来指导汇编器怎么组织代码。
常见的格式是 AREA RESET, CODE, READONLY，加 CODE32 和 ENTRY，最后 END 结束。
AREA 是最重要的伪操作，用来定义一个段，程序、数据、堆栈都要被组织到不同的段里。RESET 是这个段的名字，命名成 RESET 有暗示性，通常表示复位向量段，也就是上电后最先执行的位置。CODE 表示这个段是可执行代码，READONLY 表示只读。
CODE32 表示后续指令使用 32 位 ARM 指令集，换成 THUMB 就是 16 位 Thumb 指令集。
三、数据传送和算术运算
MOV 除了直接送立即数或寄存器，还能带移位，比如 MOV r6, r0, LSL #31。要注意 S 后缀决定是否更新 CPSR 里的条件标志位，移位量既可以是立即数也可以是寄存器，范围 0 到 31。RRX 是带扩展的右移，不需要给出移位量。
ADD 和 SUB 的第二操作数有三种形式：立即数、寄存器加移位、移位量也是寄存器。为什么没有 ADD r0, #3, #2 这种写法？因为 C 语言里的 1 加 2 在编译阶段就算完了，不需要留到机器指令里算。
这里要重点理解 12 位立即数。ARM 指令是 32 位定长，不可能把任意 32 位数都塞进去，所以第二操作数的立即数只给 12 位：4 位循环右移量加 8 位有效数。判断标准是把数写成二进制，看能不能通过偶数位的循环右移让高 24 位全为 0、低 8 位有效。所以给栈指针赋值 MOV sp, #0x40001000 会报错，得改成 LDR sp, =0x40001000，让汇编器把它放到常量池里。
四、位操作指令
这三个是改寄存器某一位的常用工具：
- BIC 是指定位清零，比如 BIC r2, r0, r1, LSL #31 把第 31 位清掉。
- ORR 是指定位置一。
- MVN 是按位取反后传送。
用 BIC 和 ORR 配合，就能在不影响其他位的前提下修改某一位，这是后面操作外设寄存器的基础。
五、条件标志位和比较跳转
CPSR 里有四个条件标志位。N 是符号标志，结果最高位为 1 时置位，按有符号解释就是负数。Z 是零值标志，结果为 0 时置位。C 是进位标志，无符号运算时用，加法有进位或者减法没借位就是 1。V 是溢出标志，有符号运算时用，超出范围就置位。
常用条件码有 EQ 相等、NE 不等、GE 有符号大于等于、GT 有符号大于、LE 和 LT 反之，AL 是无条件执行。
CMP 本质就是 SUBS，只算标志位不保存结果，所以 CMP 后面紧跟的 MOVGE、MOVLT 就能实现取最大值的逻辑。
跳转有三条指令，区别必须清楚：
- B 直接跳转，不保存返回地址。
- BL 跳转前把下一条指令的地址存进 LR，用于函数调用。
- BX 跳转到寄存器指向的地址，BX lr 就是函数返回。
六、循环和函数调用
循环的三要素是结束条件、推动循环趋向终结的语句、循环体。C 的 do...while 和 while 翻译成汇编只差一个判断位置，do...while 先执行后判断，while 先判断后执行。
函数调用的本质是 PC 和 LR 的互换。但嵌套调用时 LR 会被内层函数覆盖，返回就乱了，所以调用前要把寄存器压栈、返回后再弹栈恢复，这就是保护现场和恢复现场。
栈有四种形态：空或满，增或减。ARM 常用满减栈，也就是先让 SP 减再存数据。对应的指令是 STMFD 压栈、LDMFD 弹栈，感叹号表示栈指针随之更新。弹栈时把 LR 直接弹给 PC，就省掉了单独一次 BX lr。
七、汇编和 C 互相调用
汇编调 C，要声明 extern，Keil 下还要写 IMPORT。最常见的问题是报 L6238E 错误，提示栈没保持 8 字节对齐，加一条 PRESERVE8 伪指令就能解决。
C 调汇编则反过来，汇编里用 EXPORT 导出函数名，C 里用 extern 声明就能调。
参数传递用 R0 到 R3 传前四个，超出的参数压栈。
八、修改工作模式
CPSR 的 M 域决定当前工作模式，用 MRS 读、MSR 写。流程是先读出来，用 BIC 清掉 M 域，再用 ORR 写进目标模式值，最后写回去。
重点总结
- 学汇编是为了写启动代码，启动代码的目标只有一个：让 C 程序能跑起来。
- 伪操作不是指令，是给汇编器看的，AREA 和 CODE32 都属于这一类。
- 12 位立即数是 4 位循环右移量加 8 位有效数，判断时看能否经偶数位右移后高 24 位为 0。
- CMP 就是 SUBS，只更新标志位；B 不保存返回地址，BL 保存到 LR，BX 跳寄存器。
- 嵌套调用必须保护现场，ARM 用满减栈，STMFD 和 LDMFD 成对出现。