ARM學(xué)習(xí)b，bl指令淺析

程序執(zhí)行之前，將其下一條指令的地址拷貝到R14（LR,鏈接寄存器）。由于BL指令保存了下條指令的地

址，因此使用指令“MOV PC ,LR”即可實(shí)現(xiàn)子程序的返回。而B指令則無法實(shí)現(xiàn)子程序的返回，只能實(shí)

現(xiàn)單純的跳轉(zhuǎn)。用戶在編程的時(shí)候，可根據(jù)具體應(yīng)用選用合適的子程序調(diào)用語句。

AREA Init,CODE,READONLY

;該偽指令定義了一個(gè)代碼段，段名為Init，屬性只讀
ENTRY ;程序的入口點(diǎn)標(biāo)識(shí)

.

.

bl delay ;調(diào)用延遲

.

.

mov pc,lr ;返回

下面的在BLOG中看到覺得講得比較詳細(xì)就拷過來了

ARM匯編指令的一些總結(jié)
ARM匯編指令很多，但是真正常用的不是很多，而且需要認(rèn)真琢磨的又更少了。
比較有用的是MOV B BL LDR STR
還是通過具體匯編代碼來學(xué)習(xí)吧。
@ disable watch dog timer
mov r1, #0x53000000 //立即數(shù)尋址方式
mov r2, #0x0
str r2, [r1]
立即數(shù)尋址方式，立即數(shù)要求以“#”作前綴，對(duì)于十六進(jìn)制的數(shù)，還要求在#后面加上0x或者&。STR是

比較重要的指令了，跟它對(duì)應(yīng)的是LDR。ARM指令集是加載/存儲(chǔ)型的，也就是說它只處理在寄存器中的

數(shù)據(jù)。那么對(duì)于系統(tǒng)存儲(chǔ)器的訪問就經(jīng)常用到STR和LDR了。STR是把寄存器上的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街付ǖ刂返?/p>

存儲(chǔ)器上。它的格式我個(gè)人認(rèn)為很特殊：
STR(條件) 源寄存器，<存儲(chǔ)器地址>
比如 STR R0, [R1] ，意思是R0-> [R1]，它把源寄存器寫在前面，跟MOV、LDR都相反。
LDR應(yīng)該是非常常見了。LDR就是把數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器傳輸?shù)郊拇嫫魃?。而且有個(gè)偽指令也是LDR，因此我有

個(gè)百思不得其解的問題?？催@段代碼：
mov r1, #GPIO_CTL_BASE
add r1, r1, #oGPIO_F
ldr r2,=0x55aa // 0x55aa是個(gè)立即數(shù)啊，前面加個(gè)=干什么？
對(duì)于當(dāng)中的ldr 那句，我就不明白了，如果你把=去掉，是不能通過編譯的。我查了一些資料，個(gè)人感

覺知道了原因：這個(gè)=應(yīng)該表示LDR不是ARM指令，而是偽指令。作為偽指令的時(shí)候，LDR的格式如下：
LDR 寄存器， =數(shù)字常量/Label
它的作用是把一個(gè)32位的地址或者常量調(diào)入寄存器。嗬嗬，那大家可能會(huì)問，
“MOV r2,#0x55aa”也可以啊。應(yīng)該是這樣的。不過，LDR是偽指令啊，也就是說編譯時(shí)編譯器會(huì)處理

它的。怎么處理的呢？——規(guī)則如下：如果該數(shù)字常量在MOV指令范圍內(nèi)，匯編器會(huì)把這個(gè)指令作為MOV

。如果不在MOV范圍中，匯編器把該常量放在程序后面，用LDR來讀取，PC和該常量的偏移量不能超過

4KB。
然后說一下跳轉(zhuǎn)指令。ARM有兩種跳轉(zhuǎn)方式。
（1） mov pc <跳轉(zhuǎn)地址〉
這種向程序計(jì)數(shù)器PC直接寫跳轉(zhuǎn)地址，能在4GB連續(xù)空間內(nèi)任意跳轉(zhuǎn)。
（2）通過 B BL BLX BX 可以完成在當(dāng)前指令向前或者向后32MB的地址空間的跳轉(zhuǎn)（為什么是32MB呢？

寄存器是32位的，此時(shí)的值是24位有符號(hào)數(shù)，所以32MB）。
B是最簡單的跳轉(zhuǎn)指令。要注意的是，跳轉(zhuǎn)指令的實(shí)際值不是絕對(duì)地址，而是相對(duì)地址——是相對(duì)當(dāng)前

PC值的一個(gè)偏移量，它的值由匯編器計(jì)算得出。
BL非常常用。它在跳轉(zhuǎn)之前會(huì)在寄存器LR(R14)中保存PC的當(dāng)前內(nèi)容。BL的經(jīng)典用法如下：
bl NEXT ; 跳轉(zhuǎn)到NEXT
……
NEXT
……
mov pc, lr ; 從子程序返回。
最后提一下Thumb指令。ARM體系結(jié)構(gòu)還支持16位的Thumb指令集。Thumb指令集是ARM指令集的子集，它

保留了32位代碼優(yōu)勢的同時(shí)還大大節(jié)省了存儲(chǔ)空間。由于Thumb指令集的長度只有16位，所以它的指令

比較多。它和ARM各有自己的應(yīng)用場合。對(duì)于系統(tǒng)性能有較高要求，應(yīng)使用32位存儲(chǔ)系統(tǒng)和ARM指令集；

對(duì)于系統(tǒng)成本和功耗有較高要求，應(yīng)使用16位存儲(chǔ)系統(tǒng)和ARM指令集。
對(duì)ARM異常（Exceptions）的理解
分類:技術(shù)筆記
畢設(shè)筆記
1．對(duì)ARM異常（Exceptions）的理解
所有的系統(tǒng)引導(dǎo)程序前面中會(huì)有一段類似的代碼，如下：
.globl _start ；系統(tǒng)復(fù)位位置
_start: b reset ；各個(gè)異常向量對(duì)應(yīng)的跳轉(zhuǎn)代碼
ldr pc, _undefined_instruction ；未定義的指令異常
ldr pc, _software_interrupt ；軟件中斷異常
ldr pc, _prefetch_abort ；內(nèi)存操作異常
ldr pc, _data_abort ；數(shù)據(jù)異常
ldr pc, _not_used ；未使用
ldr pc, _irq ；慢速中斷異常
ldr pc, _fiq ；快速中斷異常

從中我們可以看出，ARM支持7種異常。問題時(shí)發(fā)生了異常后ARM是如何響應(yīng)的呢？第一個(gè)復(fù)位異常很好

理解，它放在0x0的位置，一上電就執(zhí)行它，而且我們的程序總是從復(fù)位異常處理程序開始執(zhí)行的，因

此復(fù)位異常處理程序不需要返回。那么怎么會(huì)執(zhí)行到后面幾個(gè)異常處理函數(shù)呢？
看看書后，明白了ARM對(duì)異常的響應(yīng)過程，于是就能夠回答以前的這個(gè)疑問。
當(dāng)一個(gè)異常出現(xiàn)以后，ARM會(huì)自動(dòng)執(zhí)行以下幾個(gè)步驟：
（1）把下一條指令的地址放到連接寄存器LR(通常是R14)，這樣就能夠在處理異常返回時(shí)從正確的位置

繼續(xù)執(zhí)行。
（2）將相應(yīng)的CPSR(當(dāng)前程序狀態(tài)寄存器)復(fù)制到SPSR（備份的程序狀態(tài)寄存器）中。從異常退出的時(shí)

候，就可以由SPSR來恢復(fù)CPSR。
(3) 根據(jù)異常類型，強(qiáng)制設(shè)置CPSR的運(yùn)行模式位。
（4）強(qiáng)制PC（程序計(jì)數(shù)器）從相關(guān)異常向量地址取出下一條指令執(zhí)行，從而跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的異常處理程

序中。
至于這些異常類型各代表什么，我也沒有深究。因?yàn)槠匠＞完P(guān)心reset了，也沒有必要弄清楚。
ARM規(guī)定了異常向量的地址：
b reset ； 復(fù)位 0x0
ldr pc, _undefined_instruction ；未定義的指令異常 0x4
ldr pc, _software_interrupt ；軟件中斷異常 0x8
ldr pc, _prefetch_abort ；預(yù)取指令 0xc
ldr pc, _data_abort ；數(shù)據(jù) 0x10
ldr pc, _not_used ；未使用 0x14
ldr pc, _irq ；慢速中斷異常 0x18
ldr pc, _fiq ；快速中斷異常 0x1c
這樣理解這段代碼就非常簡單了。碰到異常時(shí)，PC會(huì)被強(qiáng)制設(shè)置為對(duì)應(yīng)的異常向量，從而跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的

處理程序，然后再返回到主程序繼續(xù)執(zhí)行。
這些引導(dǎo)程序的中斷向量，是僅供引導(dǎo)程序自己使用的，一旦引導(dǎo)程序引導(dǎo)Linux內(nèi)核完畢后，會(huì)使用

自己的中斷向量。
嗬嗬，這又有問題了。比如，ARM發(fā)生中斷(irq)的時(shí)候，總是會(huì)跑到0x18上執(zhí)行啊。那Linux內(nèi)核又怎

么能使用自己的中斷向量呢？原因在于Linux內(nèi)核采用頁式存儲(chǔ)管理。開通MMU的頁面映射以后，CPU所

發(fā)出的地址就是虛擬地址而不是物理地址。就Linux內(nèi)核而言，虛擬地址0x18經(jīng)過映射以后的物理地址

就是0xc000 0018。所以Linux把中斷向量放到0xc000 0018就可以了。
MMU的兩個(gè)主要作用：
(1）安全性：規(guī)定訪問權(quán)限
(2) 提供地址空間：把不連續(xù)的空間轉(zhuǎn)換成連續(xù)的。
第2點(diǎn)是不是實(shí)現(xiàn)頁式存儲(chǔ)的意思？

.globl _start ；系統(tǒng)復(fù)位位置
_start: b reset ；各個(gè)異常向量對(duì)應(yīng)的跳轉(zhuǎn)代碼
ldr pc, _undefined_instruction ；未定義的指令異常

……

_undefined_instruction :
.word undefined_instruction

也許有人會(huì)有疑問，同樣是跳轉(zhuǎn)指令，為什么第一句用的是 b reset；
而后面的幾個(gè)都是用ldr？

為了理解這個(gè)問題，我們以未定義的指令異常為例。

當(dāng)發(fā)生了這個(gè)異常后，CPU總是跳轉(zhuǎn)到0x4，這個(gè)地址是虛擬地址，它映射到哪個(gè)物理地址
取決于具體的映射。
ldr pc, _undefined_instruction
相對(duì)尋址，跳轉(zhuǎn)到標(biāo)號(hào)_undefined_instruction，然而真正的跳轉(zhuǎn)地址其實(shí)是_undefined_instruction

的內(nèi)容——undefined_instruction。那句.word的相當(dāng)于：
_undefined_instruction dw undefined_instruction (詳見畢設(shè)筆記3）。
這個(gè)地址undefined_instruction到底有多遠(yuǎn)就難說了，也許和標(biāo)號(hào)_undefined_instruction在同一個(gè)

頁面，也許在很遠(yuǎn)的地方。不過除了reset，其他的異常是MMU開始工作之后才可能發(fā)生的，因此

undefined_instruction 的地址也經(jīng)過了MMU的映射。
在剛加電的時(shí)候，CPU從0x0開始執(zhí)行，MMU還沒有開始工作，此時(shí)的虛擬地址和物理地址相同；另一方

面，重啟在MMU開始工作后也有可能發(fā)生，如果reset也用ldr就有問題了，因?yàn)檫@時(shí)候虛擬地址和物理

地址完全不同。

因此，之所以reset用b，就是因?yàn)閞eset在MMU建立前后都有可能發(fā)生，而其他的異常只有在MMU建立之

后才會(huì)發(fā)生。用b reset，reset子程序與reset向量在同一頁面，這樣就不會(huì)有問題（b是相對(duì)跳轉(zhuǎn)的）

。如果二者相距太遠(yuǎn)，那么編譯器會(huì)報(bào)錯(cuò)的