ARMv7 架构的汇编指令集大全

嵌入式开发-六十

于 2025-03-18 15:12:56 发布

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文章标签：架构汇编

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@ *****************************************************************

@ 汇编中的符号

@ 1.指令：能够编译生成一条32位的机器码，且能被CPU识别和执行

@ 2.伪指令：本身不是指令，编译器可以将其替换成若干条等效指令

@ 3.伪操作：不会生成代码，只是在编译之前告诉编译器怎么编译

@ ARM指令

@ 1.数据处理指令：数学运算、逻辑运算

@ 2.跳转指令：实现程序的跳转，本质就是修改了PC寄存器

@ 3.Load/Srore指令：访问（读写）内存

@ 4.状态寄存器传送指令：访问（读写）CPSR寄存器

@ 5.软中断指令：触发软中断异常

@ 6.协处理器指令：操控协处理器的指令

@ *****************************************************************

.text @表示当前段为代码段

.global _start @声明_start为全局符号

_start: @汇编程序的入口

@ 1.指令:能够编译生成一条32位的机器码，且能被CPU识别和执行

@ 1.1 数据处理指令:数学运算、逻辑运算

@ 数据搬移指令

@ MOV R1, #1

@ R1 = 1

@ MOV R2, R1

@ R2 = R1

@ MVN R0, #0xFF

@ R0 = ~0xFF

@ 立即数

@ 立即数的本质就是包含在指令当中的数，属于指令的一部分

@ 立即数的优点:取指的时候就可以将其读取到CPU，不用单独去内存读取，速度快

@ 立即数的缺点:不能是任意的32位的数字，有局限性

@ MOV R0, #0x12345678

@ MOV R0, #0x12

@ 编译器替换

@ MOV R0, #0xFFFFFFFF

@ 数据运算指令基本格式

@ 《操作码》《目标寄存器》《第一操作寄存器》《第二操作数》

@ 操作码指示执行哪种运算

@ 目标寄存器：存储运算结果

@ 第一操作寄存器：第一个参与运算的数据（只能是寄存器）

@ 第二操作数：第二个参与运算的数据（可以是寄存器或立即数）

@ 加法指令

@ MOV R2, #5

@ MOV R3, #3

@ ADD R1, R2, R3

@ R1 = R2 + R3

@ ADD R1, R2, #5

@ R1 = R2 + 5

@ 减法指令

@ SUB R1, R2, R3

@ R1 = R2 - R3

@ SUB R1, R2, #3

@ R1 = R2 - 3

@ 逆向减法指令

@ RSB R1, R2, #3

@ R1 = 3 - R2

@ 乘法指令

@ MUL R1, R2, R3

@ R1 = R2 * R3

@ 乘法指令只能是两个寄存器相乘

@ 按位与指令

@ AND R1, R2, R3

@ R1 = R2 & R3

@ 按位或指令

@ ORR R1, R2, R3

@ R1 = R2 | R3

@ 按位异或指令

@ EOR R1, R2, R3

@ R1 = R2 ^ R3

@ 左移指令

@ LSL R1, R2, R3

@ R1 = (R2 << R3)

@ 右移指令

@ LSR R1, R2, R3

@ R1 = (R2 >> R3)

@ 位清零指令

@ MOV R2, #0xFF

@ BIC R1, R2, #0x0F

@ 第二操作数中的哪一位为1，就将第一操作寄存器的中哪一位清零，然后将结果写入目标寄存器

@ 格式扩展

@ MOV R2, #3

@ MOV R1, R2, LSL #1

@ R1 = (R2 << 1)

@ 数据运算指令对条件位（N、Z、C、V）的影响

@ 默认情况下数据运算不会对条件位产生影响，在指令后加后缀”S“才可以影响

@ 带进位的加法指令

@ 两个64位的数据做加法运算

@ 第一个数的低32位放在R1

@ 第一个数的高32位放在R2

@ 第二个数的低32位放在R3

@ 第二个数的高32位放在R4

@ 运算结果的低32位放在R5

@ 运算结果的高32位放在R6

@ 第一个数

@ 0x00000001 FFFFFFFF

@ 第二个数

@ 0x00000002 00000005

@ MOV R1, #0xFFFFFFFF

@ MOV R2, #0x00000001

@ MOV R3, #0x00000005

@ MOV R4, #0x00000002

@ ADDS R5, R1, R3

@ ADC R6, R2, R4

@ 本质：R6 = R2 + R4 + 'C'

@ 带借位的减法指令

@ 第一个数

@ 0x00000002 00000001

@ 第二个数

@ 0x00000001 00000005

@ MOV R1, #0x00000001

@ MOV R2, #0x00000002

@ MOV R3, #0x00000005

@ MOV R4, #0x00000001

@ SUBS R5, R1, R3

@ SBC R6, R2, R4

@ 本质：R6 = R2 - R4 - '!C'

@ 1.2 跳转指令:实现程序的跳转，本质就是修改了PC寄存器

@ 方式一:直接修改PC寄存器的值（不建议使用，需要自己计算目标指令的绝对地址）

@ MAIN:

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@ MOV R3, #3

@ MOV PC, #0x18

@ MOV R4, #4

@ MOV R5, #5

@ FUNC:

@ MOV R6, #6

@ MOV R7, #7

@ MOV R8, #8

@ 方式二:不带返回的跳转指令，本质就是将PC寄存器的值修改成跳转标号下指令的地址

@ MAIN:

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@ MOV R3, #3

@ B FUNC

@ MOV R4, #4

@ MOV R5, #5

@ FUNC:

@ MOV R6, #6

@ MOV R7, #7

@ MOV R8, #8

@ 方式三:带返回的跳转指令，本质就是将PC寄存器的值修改成跳转标号下指令的地址，同时将跳转指令下一条指令的地址存储到LR寄存器

@ MAIN:

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@ MOV R3, #3

@ BL FUNC

@ MOV R4, #4

@ MOV R5, #5

@ FUNC:

@ MOV R6, #6

@ MOV R7, #7

@ MOV R8, #8

@ MOV PC, LR

@ 程序返回

@ ARM指令的条件码

@ 比较指令

@ CMP指令的本质就是一条减法指令（SUBS），只是没有将运算结果存入目标寄存器

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@ CMP R1, R2

@ BEQ FUNC

@ 执行逻辑：if(EQ){B FUNC} 本质：if(Z==1){B FUNC}

@ BNE FUNC

@ 执行逻辑：if(NQ){B FUNC} 本质：if(Z==0){B FUNC}

@ MOV R3, #3

@ MOV R4, #4

@ MOV R5, #5

@ FUNC:

@ MOV R6, #6

@ MOV R7, #7

@ ARM指令集中大多数指令都可以带条件码后缀

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@ CMP R1, R2

@ MOVGT R3, #3

@ 练习：用汇编语言实现以下逻辑

@ int R1 = 9;

@ int R2 = 15;

@ START:

@ if(R1 == R2)

@ {

@ STOP();

@ }

@ else if(R1 > R2)

@ {

@ R1 = R1 - R2;

@ goto START;

@ }

@ else

@ {

@ R2 = R2 - R1;

@ goto START;

@ }

@ 练习答案

@ MOV R1, #9

@ MOV R2, #15

@ START:

@ CMP R1,R2

@ BEQ STOP

@ SUBGT R1, R1, R2

@ SUBLT R2, R2, R1

@ B START

@ STOP:

@ B STOP

@ 1.3 Load/Srore指令:访问（读写）内存

@ 写内存

@ MOV R1, #0xFF000000

@ MOV R2, #0x40000000

@ STR R1, [R2]

@ 将R1寄存器中的数据写入到R2指向的内存空间

@ 读内存

@ LDR R3, [R2]

@ 将R2指向的内存空间中的数据读取到R3寄存器

@ 读/写指定的数据类型

@ MOV R1, #0xFFFFFFFF

@ MOV R2, #0x40000000

@ STRB R1, [R2]

@ 将R1寄存器中的数据的Bit[7:0]写入到R2指向的内存空间

@ STRH R1, [R2]

@ 将R1寄存器中的数据的Bit[15:0]写入到R2指向的内存空间

@ STR R1, [R2]

@ 将R1寄存器中的数据的Bit[31:0]写入到R2指向的内存空间

@ LDR指令同样支持以上后缀

@ 寻址方式就是CPU去寻找操作数的方式

@ 立即寻址

@ MOV R1, #1

@ ADD R1, R2, #1

@ 寄存器寻址

@ ADD R1, R2, R3

@ 寄存器移位寻址

@ MOV R1, R2, LSL #1

@ 寄存器间接寻址

@ STR R1, [R2]

@ ...

@ 基址加变址寻址

@ MOV R1, #0xFFFFFFFF

@ MOV R2, #0x40000000

@ MOV R3, #4

@ STR R1, [R2,R3]

@ 将R1寄存器中的数据写入到R2+R3指向的内存空间

@ STR R1, [R2,R3,LSL #1]

@ 将R1寄存器中的数据写入到R2+(R3<<1)指向的内存空间

@ 基址加变址寻址的索引方式

@ 前索引

@ MOV R1, #0xFFFFFFFF

@ MOV R2, #0x40000000

@ STR R1, [R2,#8]

@ 将R1寄存器中的数据写入到R2+8指向的内存空间

@ 后索引

@ MOV R1, #0xFFFFFFFF

@ MOV R2, #0x40000000

@ STR R1, [R2],#8

@ 将R1寄存器中的数据写入到R2指向的内存空间，然后R2自增8

@ 自动索引

@ MOV R1, #0xFFFFFFFF

@ MOV R2, #0x40000000

@ STR R1, [R2,#8]!

@ 将R1寄存器中的数据写入到R2+8指向的内存空间，然后R2自增8

@ 以上寻址方式和索引方式同样适用于LDR

@ 多寄存器内存访问指令

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@ MOV R3, #3

@ MOV R4, #4

@ MOV R11,#0x40000020

@ STM R11,{R1-R4}

@ 将R1-R4寄存器中的数据写入到以R11为起始地址的内存空间中

@ LDM R11,{R6-R9}

@ 将以R11为起始地址的内存空间中的数据读取到R6-R9寄存器中

@ 当寄存器编号不连续时，使用逗号分隔

@ STM R11,{R1,R2,R4}

@ 不管寄存器列表中的顺序如何，存取时永远是低地址对应小编号的寄存器

@ STM R11,{R3,R1,R4,R2}

@ 自动索引照样适用于多寄存器内存访问指令

@ STM R11!,{R1-R4}

@ 多寄存器内存访问指令的寻址方式

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@ MOV R3, #3

@ MOV R4, #4

@ MOV R11,#0x40000020

@ STMIA R11!,{R1-R4}

@ 先存储数据，后增长地址

@ STMIB R11!,{R1-R4}

@ 先增长地址，后存储数据

@ STMDA R11!,{R1-R4}

@ 先存储数据，后递减地址

@ STMDB R11!,{R1-R4}

@ 先递减地址，后存储数据

@ 栈的种类与使用

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@ MOV R3, #3

@ MOV R4, #4

@ MOV R11,#0x40000020

@ STMFD R11!,{R1-R4}

@ LDMFD R11!,{R6-R9}

@ 栈的应用举例

@ 1.叶子函数的调用过程举例

@ 初始化栈指针

@ MOV SP, #0x40000020

@ MIAN:

@ MOV R1, #3

@ MOV R2, #5

@ BL FUNC

@ ADD R3, R1, R2

@ B STOP

@ FUNC:

@ 压栈保护现场

@ STMFD SP!, {R1,R2}

@ MOV R1, #10

@ MOV R2, #20

@ SUB R3, R2, R1

@ 出栈恢复现场

@ LDMFD SP!, {R1,R2}

@ MOV PC, LR

@ 2.非叶子函数的调用过程举例

@ MOV SP, #0x40000020

@ MIAN:

@ MOV R1, #3

@ MOV R2, #5

@ BL FUNC1

@ ADD R3, R1, R2

@ B STOP

@ FUNC1:

@ STMFD SP!, {R1,R2,LR}

@ MOV R1, #10

@ MOV R2, #20

@ BL FUNC2

@ SUB R3, R2, R1

@ LDMFD SP!, {R1,R2,LR}

@ MOV PC, LR

@ FUNC2:

@ STMFD SP!, {R1,R2}

@ MOV R1, #7

@ MOV R2, #8

@ MUL R3, R1, R2

@ LDMFD SP!, {R1,R2}

@ MOV PC, LR

@ 执行叶子函数时不需要对LR压栈保护，执行非叶子函数时需要对LR压栈保护

@ 1.4 状态寄存器传送指令:访问（读写）CPSR寄存器

@ 读CPSR

@ MRS R1, CPSR

@ R1 = CPSR

@ 写CPSR

@ MSR CPSR, #0x10

@ CPSR = 0x10

@ 在USER模式下不能随意修改CPSR，因为USER模式属于非特权模式

@ MSR CPSR, #0xD3

@ 1.5 软中断指令:触发软中断

@ 异常向量表

@ B MAIN

@ B .

@ B SWI_HANDLER

@ B .

@ 应用程序

@ MAIN:

@ MOV SP, #0x40000020

@ 初始化SVC模式下的栈指针

@ MSR CPSR, #0x10

@ 切换成USER模式，开启FIQ、IRQ

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@ SWI #1

@ 触发软中断异常

@ ADD R3, R2, R1

@ B STOP

@ 异常处理程序

@ SWI_HANDLER:

@ STMFD SP!,{R1,R2,LR}

@ 压栈保护现场

@ MOV R1, #10

@ MOV R2, #20

@ SUB R3, R2, R1

@ LDMFD SP!,{R1,R2,PC}^

@ 出栈恢复现场

@ 将压入到栈中的LR（返回地址）出栈给PC，实现程序的返回

@ ‘^’表示出栈的同时将SPSR的值传递给CPSR，实现CPU状态的恢复

@ 1.6 协处理器指令:操控协处理器的指令

@ 1.协处理器数据运算指令

@ CDP

@ 2.协处理器存储器访问指令

@ STC 将协处理器中的数据写入到存储器

@ LDC 将存储器中的数据读取到协处理器

@ 3.协处理器寄存器传送指令

@ MRC 将协处理器中寄存器中的数据传送到ARM处理器中的寄存器

@ MCR 将ARM处理器中寄存器中的数据传送到协处理器中的寄存器

@ *****************************************************************

@ 2.伪指令:本身不是指令，编译器可以将其替换成若干条等效指令

@ 空指令

@ NOP

@ 指令

@ LDR R1, [R2]

@ 将R2指向的内存空间中的数据读取到R1寄存器

@ 伪指令

@ LDR R1, =0x12345678

@ R1 = 0x12345678

@ LDR伪指令可以将任意一个32位的数据放到一个寄存器

@ LDR R1, =STOP

@ 将STOP表示的地址写入R1寄存器

@ LDR R1, STOP

@ 将STOP地址中的内容写入R1寄存器

@ *****************************************************************

@ 3.伪操作:不会生成代码，只是在编译之前告诉编译器怎么编译

@ GNU的伪操作一般都以‘.’开头

@ .global symbol

@ 将symbol声明成全局符号

@ .local symbol

@ 将symbol声明成局部符号

@ .equ DATA, 0xFF

@ MOV R1, #DATA

@ .macro FUNC

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@ .endm

@ FUNC

@ .if 0

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@ .endif

@.rept 3

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@.endr

@ .weak symbol

@ 弱化一个符号，即告诉编译器即便没有这个符号也不要报错

@ .weak func

@ B func

@ .word VALUE

@ 在当前地址申请一个字的空间并将其初始化为VALUE

@ MOV R1, #1

@ .word 0xFFFFFFFF

@ MOV R2, #2

@ .byte VALUE

@ 在当前地址申请一个字节的空间并将其初始化为VALUE

@ MOV R1, #1

@ .byte 0xFF

@ .align N

@ 告诉编译器后续的代码2的N次方对其

@ .align 4

@ MOV R2, #2

@ .arm

@ 告诉编译器后续的代码是ARM指令

@ .thumb

@ 告诉编译器后续的代码是Thumb指令

@ .text

@ 定义一个代码段

@ .data

@ 定义一个数据段

@ .space N, VALUE

@ 在当前地址申请N个字节的空间并将其初始化为VALUE

@ MOV R1, #1

@ .space 12, 0x12

@ MOV R2, #2

@ 不同的编译器伪操作的语法不同

@ *****************************************************************

@ C和汇编的混合编程

@ C和汇编的混合编程原则：在哪种语言环境下符合哪种语言的语法规则

@ 1. 在汇编中将C中的函数当做标号处理

@ 2. 在C中将汇编中的标号当做函数处理

@ 3. 在C中内联的汇编当做C的语句来处理

@ 1. 方式一：汇编语言调用（跳转）C语言

@ MOV R1, #1

@ MOV R2, #2

@ BL func_c

@ MOV R3, #3

@ 2. 方式二：C语言调用（跳转）汇编语言

@ .global FUNC_ASM

@ FUNC_ASM:

@ MOV R4, #4

@ MOV R5, #5

@ 3. C内联（内嵌）汇编

@ *****************************************************************

@ ATPCS协议(ARM-THUMB Procedure Call Standard)

@ ATPCS协议主要内容

@ 1.栈的种类

@ 1.1 使用满减栈

@ 2.寄存器的使用

@ 2.1 R15用作程序计数器，不能作其他用途

@ 2.2 R14用作链接寄存器，不能作其他用途

@ 2.3 R13用作栈指针，不能作其他用途

@ 2.4 当函数的参数不多于4个时使用R0-R3传递，当函数的参数多于4个时，多出的部分用栈传递

@ 2.5 函数的返回值使用R0传递

@ 2.6 其它寄存器主要用于存储局部变量

.global STOP

STOP:

B STOP @死循环，防止程序跑飞

.end @汇编程序的结束