ARM程序設(shè)計基礎(chǔ)

RSB{條件}{S} 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2

RSB指令稱為逆向減法指令，用于把操作數(shù)2減去操作數(shù)1，并將結(jié)果存放到目的寄存器中。

RSC{條件}{S} 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2

RSC指令用于把操作數(shù)2減去操作數(shù)1，再減去CPSR中的C條件標(biāo)志位的反碼，并將結(jié)果存放到目的寄存器中。

AND{條件}{S} 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2

OR{條件}{S} 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2

EOR{條件}{S} 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2

EOR指令用于在兩個操作數(shù)上進行邏輯異或運算，并把結(jié)果放置到目的寄存器中。

BIC{條件}{S} 目的寄存器，操作數(shù)1，操作數(shù)2

BIC指令用于清除操作數(shù)1的某些位，并把結(jié)果放置到目的寄存器中。

nMUL 32位乘法指令

nMLA 32位乘加指令

nSMULL 64位有符號數(shù)乘法指令

nSMLAL 64位有符號數(shù)乘加指令

nUMULL 64位無符號數(shù)乘法指令

nUMLAL 64位無符號數(shù)乘加指令

ASR n 算術(shù)右移n位（1<=n<=32）

LSL n 邏輯左移n位（1<=n<=32）

LSR n 邏輯右移n位（1<=n<=32）

ROR n 循環(huán)右移n位（1<=n<=32）

RRX 帶擴展的循環(huán)右移1位

3程序狀態(tài)寄存器處理指令

ARM微處理器支持程序狀態(tài)寄存器訪問指令，用于在程序狀態(tài)寄存器和通用寄存器之間傳送數(shù)據(jù)。

nMRS 程序狀態(tài)寄存器到通用寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令

nMSR 通用寄存器到程序狀態(tài)寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令

4程序狀態(tài)寄存器處理指令

加載指令用于將存儲器中的數(shù)據(jù)傳送到寄存器，存儲指令則完成相反的操作。

nLDR 字?jǐn)?shù)據(jù)加載指令

nLDRB 字節(jié)數(shù)據(jù)加載指令

nLDRH 半字?jǐn)?shù)據(jù)加載指令

nSTR 字?jǐn)?shù)據(jù)存儲指令

nSTRB 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲指令

nSTRH 半字?jǐn)?shù)據(jù)存儲指令

nLDM 批量數(shù)據(jù)加載指令

nSTM 批量數(shù)據(jù)存儲指令

4批量數(shù)據(jù)加載/存儲指令

ARM微處理器所支持批量數(shù)據(jù)加載/存儲指令可以一次在一片連續(xù)的存儲器單元和多個寄存器之間傳送數(shù)據(jù)，批量加載指令用于將一片連續(xù)的存儲器中的數(shù)據(jù)傳送到多個寄存器，批量數(shù)據(jù)存儲指令則完成相反的操作。

nLDM 批量數(shù)據(jù)加載指令

nSTM 批量數(shù)據(jù)存儲指令

ARM微處理器所支持的數(shù)據(jù)交換指令能在存儲器和寄存器之間交換數(shù)據(jù)。

nSWP 字?jǐn)?shù)據(jù)交換指令

nSWPB 字節(jié)數(shù)據(jù)交換指令

5協(xié)處理器指令

nCDP 協(xié)處理器數(shù)操作指令

nLDC 協(xié)處理器數(shù)據(jù)加載指令

nSTC 協(xié)處理器數(shù)據(jù)存儲指令

nMCR 寄存器到協(xié)處理器寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令

nMRC 協(xié)處理器寄存器到寄存器的數(shù)據(jù)傳送指令

異常產(chǎn)生指令

nSWI 軟件中斷指令

nBKPT 斷點中斷指令

3匯編語言的語句格式

ARM（Thumb）匯編語言的語句格式為：

{標(biāo)號} {指令或偽指令} {；注釋}

在匯編語言程序設(shè)計中，每一條指令的助記符可以全部用大寫、或全部用小寫，但不用許在一條指令中大、小寫混用。

同時，如果一條語句太長，可將該長語句分為若干行來書寫，在行的末尾用“”表示下一行與本行為同一條語句。

3.1 在匯編語言程序中常用的符號

在匯編語言程序設(shè)計中，經(jīng)常使用各種符號代替地址、變量和常量等，以增加程序的可讀性。盡管符號的命名由編程者決定，但并不是任意的，必須遵循以下的約定：

— 符號區(qū)分大小寫，同名的大、小寫符號會被編譯器認(rèn)為是兩個不同的符號。

— 符號在其作用范圍內(nèi)必須唯一。

— 自定義的符號名不能與系統(tǒng)的保留字相同。

— 符號名不應(yīng)與指令或偽指令同名。

1、 程序中的變量

程序中的變量是指其值在程序的運行過程中可以改變的量。ARM（Thumb）匯編程序所支持的變量有數(shù)字變量、邏輯變量和字符串變量。

數(shù)字變量用于在程序的運行中保存數(shù)字值，但注意數(shù)字值的大小不應(yīng)超出數(shù)字變量所能表示的范圍。

邏輯變量用于在程序的運行中保存邏輯值，邏輯值只有兩種取值情況：真或假。

字符串變量用于在程序的運行中保存一個字符串，但注意字符串的長度不應(yīng)超出字符串變量所能表示的范圍。

在ARM（Thumb）匯編語言程序設(shè)計中，可使用GBLA、GBLL、GBLS偽指令聲明全局變量，使用LCLA、LCLL、LCLS偽指令聲明局部變量，并可使用SETA、SETL和SETS對其進行初始化。

2、 程序中的常量

程序中的常量是指其值在程序的運行過程中不能被改變的量。ARM（Thumb）匯編程序所支持的常量有數(shù)字常量、邏輯常量和字符串常量。

數(shù)字常量一般為32位的整數(shù)，當(dāng)作為無符號數(shù)時，其取值范圍為0～232-1，當(dāng)作為有符號數(shù)時，其取值范圍為-231～231-1。

邏輯常量只有兩種取值情況：真或假。

字符串常量為一個固定的字符串，一般用于程序運行時的信息提示。

3、 程序中的變量代換

程序中的變量可通過代換操作取得一個常量。代換操作符為“$”。

如果在數(shù)字變量前面有一個代換操作符“$”，編譯器會將該數(shù)字變量的值轉(zhuǎn)換為十六進制的字符串，并將該十六進制的字符串代換“$”后的數(shù)字變量。

如果在邏輯變量前面有一個代換操作符“$”，編譯器會將該邏輯變量代換為它的取值（真或假）。

如果在字符串變量前面有一個代換操作符“$”，編譯器會將該字符串變量的值代換“$”后的字符串變量。

使用示例：

LCLS S1 ；定義局部字符串變量S1和S2

LCLS S2

S1 SETS “Test！”

S2 SETS “This is a $S1” ；字符串變量S2的值為“This is a Test！”

3.2 匯編語言程序中的表達(dá)式和運算符

在匯編語言程序設(shè)計中，也經(jīng)常使用各種表達(dá)式，表達(dá)式一般由變量、常量、運算符和括號構(gòu)成。常用的表達(dá)式有數(shù)字表達(dá)式、邏輯表達(dá)式和字符串表達(dá)式，其運算次序遵循如下的優(yōu)先級：

— 優(yōu)先級相同的雙目運算符的運算順序為從左到右。

— 相鄰的單目運算符的運算順序為從右到左，且單目運算符的優(yōu)先級高于其他運算符。

— 括號運算符的優(yōu)先級最高。

1、 數(shù)字表達(dá)式及運算符

數(shù)字表達(dá)式一般由數(shù)字常量、數(shù)字變量、數(shù)字運算符和括號構(gòu)成。與數(shù)字表達(dá)式相關(guān)的運算符如下：

— “＋”、“－”、“×”、“/” 及“MOD”算術(shù)運算符

以上的算術(shù)運算符分別代表加、減、乘、除和取余數(shù)運算。例如，以X和Y表示兩個數(shù)字表達(dá)式，則：

X＋Y 表示X與Y的和。

X－Y 表示X與Y的差。

X×Y 表示X與Y的乘積。

X/Y 表示X除以Y的商。

X：MOD：Y 表示X除以Y的余數(shù)。

— “ROL”、“ROR”、“SHL”及“SHR”移位運算符

以X和Y表示兩個數(shù)字表達(dá)式，以上的移位運算符代表的運算如下：

X：ROL：Y 表示將X循環(huán)左移Y位。

X：ROR：Y 表示將X循環(huán)右移Y位。

X：SHL：Y 表示將X左移Y位。

X：SHR：Y 表示將X右移Y位。

— “AND”、“OR”、“NOT”及“EOR”按位邏輯運算符

以X和Y表示兩個數(shù)字表達(dá)式，以上的按位邏輯運算符代表的運算如下：

X：AND：Y 表示將X和Y按位作邏輯與的操作。

X：OR：Y 表示將X和Y按位作邏輯或的操作。

：NOT：Y 表示將Y按位作邏輯非的操作。

X：EOR：Y 表示將X和Y按位作邏輯異或的操作。

2、 邏輯表達(dá)式及運算符

邏輯表達(dá)式一般由邏輯量、邏輯運算符和括號構(gòu)成，其表達(dá)式的運算結(jié)果為真或假。與邏輯表達(dá)式相關(guān)的運算符如下：

— “=”、“>”、“<”、“>=”、“<= ”、“/=”、“ <>” 運算符

以X和Y表示兩個邏輯表達(dá)式，以上的運算符代表的運算如下：

X = Y 表示X等于Y。

X > Y 表示X大于Y。

X < Y 表示X小于Y。

X >= Y 表示X大于等于Y。

X <= Y 表示X小于等于Y。

X /= Y 表示X不等于Y。

X <> Y 表示X不等于Y。

— “LAND”、“LOR”、“LNOT”及“LEOR”運算符

以X和Y表示兩個邏輯表達(dá)式，以上的邏輯運算符代表的運算如下：

X：LAND：Y 表示將X和Y 作邏輯與的操作。

X：LOR：Y 表示將X和Y作邏輯或的操作。

：LNOT：Y 表示將Y作邏輯非的操作。

X：LEOR：Y 表示將X和Y作邏輯異或的操作。

3、 字符串表達(dá)式及運算符

字符串表達(dá)式一般由字符串常量、字符串變量、運算符和括號構(gòu)成。編譯器所支持的字符串最大長度為512字節(jié)。常用的與字符串表達(dá)式相關(guān)的運算符如下：

— LEN運算符

LEN運算符返回字符串的長度（字符數(shù)），以X表示字符串表達(dá)式，其語法格式如下：

：LEN：X

— CHR運算符

CHR運算符將0～255之間的整數(shù)轉(zhuǎn)換為一個字符，以M表示某一個整數(shù)，其語法格式如下：

：CHR：M

— STR運算符

STR運算符將將一個數(shù)字表達(dá)式或邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為一個字符串。對于數(shù)字表達(dá)式，STR運算符將其轉(zhuǎn)換為一個以十六進制組成的字符串；對于邏輯表達(dá)式，STR運算符將其轉(zhuǎn)換為字符串T或F，其語法格式如下：

：STR：X

其中，X為一個數(shù)字表達(dá)式或邏輯表達(dá)式。

— LEFT運算符

LEFT運算符返回某個字符串左端的一個子串，其語法格式如下：

X：LEFT：Y

其中：X為源字符串，Y為一個整數(shù)，表示要返回的字符個數(shù)。

— RIGHT運算符

與LEFT運算符相對應(yīng)，RIGHT運算符返回某個字符串右端的一個子串，其語法格式如下：

X：RIGHT：Y

其中：X為源字符串，Y為一個整數(shù)，表示要返回的字符個數(shù)。

— CC運算符

CC運算符用于將兩個字符串連接成一個字符串，其語法格式如下：

X：CC：Y

其中：X為源字符串1，Y為源字符串2，CC運算符將Y連接到X的后面。

4、 與寄存器和程序計數(shù)器（PC）相關(guān)的表達(dá)式及運算符

常用的與寄存器和程序計數(shù)器（PC）相關(guān)的表達(dá)式及運算符如下：

— BASE運算符

BASE運算符返回基于寄存器的表達(dá)式中寄存器的編號，其語法格式如下：

：BASE：X

其中，X為與寄存器相關(guān)的表達(dá)式。

— INDEX運算符

INDEX運算符返回基于寄存器的表達(dá)式中相對于其基址寄存器的偏移量，其語法格式如下：

：INDEX：X

其中，X為與寄存器相關(guān)的表達(dá)式。

5、 其他常用運算符

— ？運算符

？運算符返回某代碼行所生成的可執(zhí)行代碼的長度，例如：

?X

返回定義符號X的代碼行所生成的可執(zhí)行代碼的字節(jié)數(shù)。

— DEF運算符

DEF運算符判斷是否定義某個符號，例如：

：DEF：X

如果符號X已經(jīng)定義，則結(jié)果為真，否則為假。

4匯編語言的程序結(jié)構(gòu)

4.1 匯編語言的程序結(jié)構(gòu)

在ARM（Thumb）匯編語言程序中，以程序段為單位組織代碼。段是相對獨立的指令或數(shù)據(jù)序列，具有特定的名稱。段可以分為代碼段和數(shù)據(jù)段，代碼段的內(nèi)容為執(zhí)行代碼，數(shù)據(jù)段存放代碼運行時需要用到的數(shù)據(jù)。一個匯編程序至少應(yīng)該有一個代碼段，當(dāng)程序較長時，可以分割為多個代碼段和數(shù)據(jù)段，多個段在程序編譯鏈接時最終形成一個可執(zhí)行的映象文件。

可執(zhí)行映象文件通常由以下幾部分構(gòu)成：

— 一個或多個代碼段，代碼段的屬性為只讀。

— 零個或多個包含初始化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段，數(shù)據(jù)段的屬性為可讀寫。

— 零個或多個不包含初始化數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)段，數(shù)據(jù)段的屬性為可讀寫。

鏈接器根據(jù)系統(tǒng)默認(rèn)或用戶設(shè)定的規(guī)則，將各個段安排在存儲器中的相應(yīng)位置。因此源程序中段之間的相對位置與可執(zhí)行的映象文件中段的相對位置一般不會相同。

以下是一個匯編語言源程序的基本結(jié)構(gòu)：

AREA Init，CODE，READONLY

ENTRY

Start

LDR R0，=0x3FF5000

LDR R1，0xFF

STR R1，[R0]

LDR R0，=0x3FF5008

LDR R1，0x01

STR R1，[R0]

┉┉

END

在匯編語言程序中，用AREA偽指令定義一個段，并說明所定義段的相關(guān)屬性，本例定義一個名為Init的代碼段，屬性為只讀。ENTRY偽指令標(biāo)識程序的入口點，接下來為指令序列，程序的末尾為END偽指令，該偽指令告訴編譯器源文件的結(jié)束，每一個匯編程序段都必須有一條END偽指令，指示代碼段的結(jié)束。

4.2 匯編語言的子程序調(diào)用

在ARM匯編語言程序中，子程序的調(diào)用一般是通過BL指令來實現(xiàn)的。在程序中，使用指令：BL 子程序名

即可完成子程序的調(diào)用。

該指令在執(zhí)行時完成如下操作：將子程序的返回地址存放在連接寄存器LR中，同時將程序計數(shù)器PC指向子程序的入口點，當(dāng)子程序執(zhí)行完畢需要返回調(diào)用處時，只需要將存放在LR中的返回地址重新拷貝給程序計數(shù)器PC即可。在調(diào)用子程序的同時，也可以完成參數(shù)的傳遞和從子程序返回運算的結(jié)果，通?？梢允褂眉拇嫫鱎0～R3完成。

以下是使用BL指令調(diào)用子程序的匯編語言源程序的基本結(jié)構(gòu)：

AREA Init，CODE，READONLY

ENTRY

Start

LDR R0，=0x3FF5000

LDR R1，0xFF

STR R1，[R0]

LDR R0，=0x3FF5008

LDR R1，0x01

STR R1，[R0]

BL PRINT_TEXT

┉┉

PRINT_TEXT

┉┉

MOV PC，BL

┉┉

END

4.3 匯編語言程序示例

以下是一個基于S3C4510B的串行通訊程序，關(guān)于S3C4510B的串行通訊的工作原理，可以參考第六章的相關(guān)內(nèi)容，在此僅向讀者說明一個完整匯編語言程序的基本結(jié)構(gòu)：

;********************************************************************************

; Instituteof Automation,Chinese Academyof Sciences

;Description: This example shows the UART communication！

;Author: JuGuang,Lee

;Date:

;********************************************************************************

UARTLCON0 EQU 0x3FFD000

UARTCONT0 EQU 0x3FFD004

UARTSTAT0 EQU 0x3FFD008

UTXBUF0 EQU 0x3FFD00C

UARTBRD0 EQU 0x3FFD014

AREAInit,CODE,READONLY

ENTRY

;**************************************************

;LED Display

;**************************************************

LDR R1,=0x3FF5000

LDR R0,=&ff

STR R0,[R1]

LDR R1,=0x3FF5008

LDR R0,=&ff

STR R0,[R1]

;*************************************************

;UART0 line controlregister

;*************************************************

LDR R1,=UARTLCON0

LDR R0,=0x03

STR R0,[R1]

;**************************************************

;UART0 control regiser

;**************************************************

LDR R1,=UARTCONT0

LDR R0,=0x9

STR R0,[R1]

;**************************************************

;UART0 baud rate divisorregiser

;Baudrate=19200，對應(yīng)于50MHz的系統(tǒng)工作頻率

;***************************************************

LDR R1,=UARTBRD0

LDR R0,=0x500

STR R0,[R1]

;***************************************************

;Print the messages!

;***************************************************

LOOP

LDR R0,=Line1

BL PrintLine

LDR R0,=Line2

BL PrintLine

LDR R0,=Line3

BL PrintLine

LDR R0,=Line4

BL PrintLine

LDR R1,=0x7FFFFF

LOOP1

SUBS R1,R1,#1

BNE LOOP1

B LOOP

;***************************************************

;Print line

;***************************************************

PrintLine

MOV R4,LR

MOV R5,R0

Line

LDRB R1,[R5],#1

AND R0,R1,#&FF

TST R0,#&FF

MOVEQ PC,R4

BL PutByte

B Line

PutByte

LDR R3,=UARTSTAT0

LDR R2,[R3]

TST R2,#&40

BEQ PutByte

LDR R3,=UTXBUF0

STR R0,[R3]

MOV PC,LR

Line1 DCB &A,&D,"******************************************************************",0

Line2 DCB &A,&D,"ChineseAcademy of Sciences,Institute of Automation,Complex System Lab.",0

Line3 DCB &A,&D," ARM Development Board Based on SamsungARM S3C4510B.",0

Line4 DCB &A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,0

END

4.4 匯編語言與C/C++的混合編程

在應(yīng)用系統(tǒng)的程序設(shè)計中，若所有的編程任務(wù)均用匯編語言來完成，其工作量是可想而知的，同時，不利于系統(tǒng)升級或應(yīng)用軟件移植，事實上，ARM體系結(jié)構(gòu)支持C/C＋以及與匯編語言的混合編程，在一個完整的程序設(shè)計的中，除了初始化部分用匯編語言完成以外，其主要的編程任務(wù)一般都用C/C++ 完成。

匯編語言與C/C++的混合編程通常有以下幾種方式：

－ 在C/C＋＋代碼中嵌入?yún)R編指令。

－ 在匯編程序和C/C＋＋的程序之間進行變量的互訪。

－ 匯編程序、C/C＋＋程序間的相互調(diào)用。

在以上的幾種混合編程技術(shù)中，必須遵守一定的調(diào)用規(guī)則，如物理寄存器的使用、參數(shù)的傳遞等，這對于初學(xué)者來說，無疑顯得過于煩瑣。在實際的編程應(yīng)用中，使用較多的方式是：程序的初始化部分用匯編語言完成，然后用C/C＋＋完成主要的編程任務(wù)，程序在執(zhí)行時首先完成初始化過程，然后跳轉(zhuǎn)到C/C＋＋程序代碼中，匯編程序和C/C＋＋程序之間一般沒有參數(shù)的傳遞，也沒有頻繁的相互調(diào)用，因此，整個程序的結(jié)構(gòu)顯得相對簡單，容易理解。以下是一個這種結(jié)構(gòu)程序的基本示例，該程序基于第五、六章所描述的硬件平臺：

;*************************************************************************

; Instituteof Automation, Chinese Academyof Sciences

;File Name: Init.s

;Description:

;Author: JuGuang,Lee

;Date:

;************************************************************************

IMPORTMain ;通知編譯器該標(biāo)號為一個外部標(biāo)號

AREA Init,CODE,READONLY ；定義一個代碼段

ENTRY ；定義程序的入口點

LDR R0,=0x3FF0000 ；初始化系統(tǒng)配置寄存器，具體內(nèi)容可參考第五、六章

LDR R1,=0xE7FFFF80

STR R1,[R0]

LDR SP,=0x3FE1000 ；初始化用戶堆棧，具體內(nèi)容可參考第五、六章

BL Main ；跳轉(zhuǎn)到Main（）函數(shù)處的C/C++代碼執(zhí)行

END ；標(biāo)識匯編程序的結(jié)束

以上的程序段完成一些簡單的初始化，然后跳轉(zhuǎn)到Main（）函數(shù)所標(biāo)識的C/C＋＋代碼處執(zhí)行主要的任務(wù)，此處的Main僅為一個標(biāo)號，也可使用其他名稱，與C語言程序中的main（）函數(shù)沒有關(guān)系。

/*******************************************************************************

* Instituteof Automation, Chinese Academyof Sciences

* File Name: main.c

* Description: P0,P1LED flash.

* Author: JuGuang,Lee

* Date:

******************************************************************************/

void Main(void)

{

inti;

*((volatile unsigned long *) 0x3ff5000) = 0x0000000f;

while(1)

{

*((volatile unsignedlong *) 0x3ff5008) = 0x00000001;

for(i=0;i<0x7fFFF; i++);

*((volatileunsigned long *) 0x3ff5008) = 0x00000002;

for(i=0;i<0x7FFFF; i++);

}

}