硬件开发2-汇编1（ARMv7-A）- 基本概要

一、汇编基本概要

1、ARM数据和指令类型

2、ARM字节顺序

        即可大端存储也可小端存储，默认小端存储（不建议修改）、

        kernel（内核）中的，CPSR（当前程序状态寄存器）可修改大小端存储

3、ARM处理器工作模式

        前七个重要

4、寄存器组织

5、程序状态寄存器（CPSR）

        此图可做概念理解，部分实际参数有问题

6、异常处理

（1）概念

        异常向量表是ARM处理器中用于处理异常和中断的核心机制，包含各类异常处理程序的入口地址或跳转指令。当异常发生时，处理器会自动跳转到对应向量地址执行处理程序

（2）关键功能

        快速响应异常，保存现场（LR、SPSR），切换处理器模式。

        提供标准化异常入口，确保系统稳定性和实时性

（2）异常向量表    

异常类型	向量地址
复位（Reset）	0x00000000
未定义指令（Undefined Instruction）	0x00000004
软件中断（SWI）	0x00000008
预取指令异常（Prefetch Abort）	0x0000000C
数据异常（Data Abort）	0x00000010
保留（Reserved）	0x00000014
外部中断（IRQ）	0x00000018
快速外部中断（FIQ）	0x0000001C

二、实现汇编操作

1、格式

    伪操作：它们不是 ARM 处理器实际的指令（如 MOV, ADD 等），而是写给汇编器看的命令，用于指导汇编器如何工作
    area reset, code, readonly
    code32
    entry
    
    end    
    
    area: 这是最重要的一个伪操作，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: 这是你为这个段起的名字。名字 reset 具有很强的暗示性，通常用于表示复位向量段，即CPU上电或复位后首先执行的第一段代码所在的位置
    code: 指定该段的属性为代码，意味着这个段包含可执行的指令
    readonly: 指定该段的属性为只读。对于代码段来说，这通常是默认且必须的

    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

2、指令    

    （1）mov

        MOV{S}<c> <Rd>, #<const>
        MOV{S}<c> <Rd>, <Rm>

        MOV instruction                Canonical form

        MOV{S} <Rd>, <Rm>, ASR #<n> ASR{S} <Rd>, <Rm>, #<n>
        MOV{S} <Rd>, <Rm>, LSL #<n> LSL{S} <Rd>, <Rm>, #<n>
        MOV{S} <Rd>, <Rm>, LSR #<n> LSR{S} <Rd>, <Rm>, #<n>
        MOV{S} <Rd>, <Rm>, ROR #<n> ROR{S} <Rd>, <Rm>, #<n>
        MOV{S} <Rd>, <Rm>, ASR <Rs> ASR{S} <Rd>, <Rm>, <Rs>
        MOV{S} <Rd>, <Rm>, LSL <Rs> LSL{S} <Rd>, <Rm>, <Rs>
        MOV{S} <Rd>, <Rm>, LSR <Rs> LSR{S} <Rd>, <Rm>, <Rs>
        MOV{S} <Rd>, <Rm>, ROR <Rs> ROR{S} <Rd>, <Rm>, <Rs>
        MOV{S} <Rd>, <Rm>, RRX         RRX{S} <Rd>, <Rm>

• 注意    
  • (1)与C语言中的赋值运算对比（左值/右值），利于加深理解
  • (2)#<n>/<Rs> 取值范围 （0 - 31）
  • (3)RRX{S}:扩展右移 （不需要移位量）
  • (4)在计算机中只识别二进制数据，计算机没有有无符号，浮动点等概念；

  （2）add(加法指令)

        

        立即数作为第二操作数：               ADD{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>
        寄存器作为第二操作数寄存器：    ADD{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>{, <shift>}
        寄存器作为第二操作数移位量：    ADD{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>, <type> <Rs>

• 注意  
  •  {, <shift>} 其中{}代表可选择，“,”表示在使用时需要在Rm后添加“,” shift 移位量（立即数）
  •  add r0, #3, #2 :为什么没有这种形式，C语言int a = 1 + 2; 编译阶段计算， 不需要在机器指令中体现  

    （3）sub(减法指令)

        立即数作为第二操作数：        SUB{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>
        寄存器作为第二操作数寄存器：    SUB{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>{, <shift>}
        寄存器作为第二操作数移位量：    SUB{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>, <type> <Rs>

（4）立即数（imm）      

         以上指令都有立即数作为第二操作数的情况，准确的说这里所指的是12位立即数imm12

        12位立即数的条件是： 

        判断标准:把某个数展开成2进制，该数必须存在一种循环右移（偶数位），使得移位后高24位全0，低8位即为有效imm8；

（5）ldr(加载指令)

        LDR<c> <Rt>, <label>

 （6）sdr(存放指令)

   （7）MVN(按位取反移动指令)

        MVN{S}<c> <Rd>, #<const>
        MVN{S}<c> <Rd>, <Rm>{, <shift>}
        MVN{S}<c> <Rd>, <Rm>, <type> <Rs>

    （8）bic(bit clear):指定位置清0

        BIC{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>
        BIC{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>{, <shift>}
        BIC{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>, <type> <Rs>         

    （9）orr(or):指定位置1

        ORR{S}<c> <Rd>, <Rn>, #<const>
        ORR{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>{, <shift>}
        ORR{S}<c> <Rd>, <Rn>, <Rm>, <type> <Rs>

   （10）条件判断标志NZCV

        CPSR寄存器中条件判断标志位
        N: 符号标志位: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（即bit0 - bit31 均为0)，则 Z = 1；
        C: 进位标志位：进行无符号解读，如果在加法过程中进位或者减法时没有借位，则为 C = 1,否则 C = 0
        V: 溢出标志位：进行有符号解读，是否发生溢出 -2^31 - 2^31-1(两个正数加得负数，两个负数加得正数)
        条件码：eq ge gt le lt al(无条件执行)
        equal:等于
        not equal：不等于

    （11）cmp(compare):比较指令

        CMP<c> <Rn>, #<const>
        CMP<c> <Rn>, <Rm>{, <shift>}
        CMP<c> <Rn>, <Rm>, <type> <Rs>
        
        cmp r0, r1 <==> subs r0, r1
        比较两个数中的最大值
        

  （12）b bl bx :（跳转指令）

        类似于c语言goto

        B<c> <label>
        b fun <==> ldr pc, =fun
        
        BL<c> <label>
        bl fun
        
        BX<c> <Rm>
        bx lr <==> mov pc, lr

三、练习

1、比较两个数中的最大值

2、比较获取三个数中最大值

3、利用跳转指令比较两个数中的最大值

4、利用跳转指令实现for循环对（0-99）求和