ARM的汇编指令讲解

汇编知识点的要求：
1、能看的懂
2、可以做修改
3、不需要用汇编直接编写程序
汇编代码的应用场合：
1、ARM的启动代码必须要汇编，如：uboot最开始初始化硬件的代码
2、内核在最开始初始化的位置。

一、ARM汇编指令的编码格式
1、编码格式
ARM汇编指令编译成机器码以后，机器码的长度是32bits，这32bits的编码有一个固定的格式。

不同ARM 汇编指令，编码格式不同。

2、举例
C：
if（a==10）
a++；
else
a--；
汇编1：
CMP R0, #10;
ADDEQ R0，R0，#1
SUBNE R0，R0，#1
汇编2
SUBS R1, R0, #10; //S ---运算的结果会影响条件码标志位：CPSR：NZCV
ADDEQ R0，R0，#1
SUBNE R0，R0，#1
提示：
空指令NOP，实际上是占用CPU的时间，但是执行后，没有什么意义。

NOP ---- MOV R0，R0
3、条件码标识
10 -10
Z = 1
C = 0
N = 0
V = 0
=================================================================================
二、ARM的寻址方式
1、立即数寻址
操作数，有立即数。

ADD R0，R0，#1
MOV R1，#10
ORR R1，R1，#0xf @ R1=R1 | 0xf
BIC R1，R1，#0xf @R1 = R1&(~(0xf))
错误：
ADD R1，#1，#2
注意：立即数合法的条件
在ARM汇编指令中，并不是所有的立即数，立即数是有一定的限制的。

什么样的立即数是合法的？？？
1、如果一个立即数是小于256的（即该立即数是8bits以内的，0~255），该立即数是合法的。

2、如果一个立即数是大于等于256，该立即数经过循环左移偶数位，可以得到一个小于256的数，则该立即数合法。

256 = 0x100 ------→左移20位0x10000000----→左移4 0x1 合法
0x111 非法
0x102 非法
0x104 合法
0xfff
0xff00
0x12000
0x450000
0xab
原因：
在数据处理指令编码的时候，立即数用12bits来表示：
高4bits：循环左移左移偶数位除以2
低8bits：循环左移后的结果。

重要问题：
ADD R1，R0，#0xffff 非法
解决：
LDR R2，=0xffff // R2=0xffff，将立即数0xffff的值传送给R2
ADD R1, R0, R2
2、寄存器寻址
所有的操作数都是寄存器，没有立即数
ADD R0，R0，R1
MOV R1，R0
ORR R1，R1，R0 @ R1=R1 | 0xf
BIC R1，R1，R0 @R1 = R1&(~(0xf))
3、寄存器间接寻址
本质上，相当于C语言的指针
问题：读取0x30008000地址下的内容，该内容是int型的？？？
C：
int a；
a = *(int *)0x30008000
汇编：
LDR R0，=0x30008000
LDR R1，[R0] //LDR = loader,数据加载指令，加载一个地址下的内容
STR R2，[R1] //STR---store，数据存储指令，将一个数据存放到一个地址下。

错误的写法：
LDR R1, [0x30008000]
注意：间接寻址的地址需要存放到一个通用寄存器中，然后在使用。

4、寄存器的偏移寻址
MOV R0, R2,LSL #3 //LSL—逻辑左移。

R0 = R2<<3
ADD R0,R1,R2,LSL #4 //R0 = R1 + (R2<<4)
SUB R0, R1, R2,LSL R3 //R0= R1- (R2<<R3)
5、基址变址寻址
是一个间接寻址的变形，地址是由基地址和偏移量组成的
1）先变址
LDR R0, [R1, #4] //将R1+4作为新地址，将新的地址下的内容加载给R0
2）后变址
LDR R0, [R1]，#4 //先将R1地址下的内容加载给R0，然后R1=R1+4
3）自动变址
LDR R0, [R1, #4]! //!---》自动变址，将R1+4作为新地址，将新的地址下的内容加载给R0；然后R1=R1+4
6、栈的寻址
栈有四种寻址方式
对栈的操作：
STM --→多个STR，一次可以完成多个数据的存储LDM--→多个LDR，一次可以完成多个数据的加载例：
在操作满递减栈的时候：
出栈：LDMFD
入栈：STMFD
7、相对寻址
BL delay
B loop
三、ARM的汇编指令
1、跳转指令（B）---分支指令branch
B :单纯的跳转
BL ：跳转的同时保存返回地址
BX ：带状态切换的跳转
BLX：带状态切换的跳转，并保存返回地址
注意：受跳转指令编码格式的限制，跳转的范围是-32MB~32MB。

例：
BL delay //delay与跳转指令的不能超过32MB
注意，如果跳转的范围超过32MB，使用：
LDR PC, =delay
2、数据处理指令
需要注意：
立即数合法的要求
1）传送指令
mov R1，R0
mov R2，#10
mvn R3，#10 //将10取反，然后再传给R3
2）算术逻辑运算指令
ADD R1,R2,R0 //R1=R2+R0
SUB R2，R1，#10 //R2 = R1 -10
ORR R1,R1,#0xf // 将R1的低四位置1，其它位保持不变
BIC R2，R2，#0xf //将R2的低四位清0，其它位保持不变AND R3，R3，#0xf //保留R3的低四位，其它位都清0
EOR R4，R4，#10 // R4 =R4^10
3）比较指令
CMP R0, #10 //R0-10，然后根据运算的结果自动影响标志位CMN R0, #10 //R0+10，然后根据运算的结果自动影响标志位
TST R0, #8 // R0 & 8，然后根据运算的结果自动影响标志位
TEQ R0, #8 // R0 ^ 8，然后根据运算的结果自动影响标志位
3、乘法指令和乘加指令
MUL R3，R2，#10 //R3=R2*10
MLA R2，R1, R0, #10 //R2=R1*R0 + 10
4、存储器访问指令
根据存储器的地址访问该地址下的内容：
LDR R1，[R0] //R0—存储器的地址
STR R2，[R0]
STMFD SP!, {R0-R8,LR}
LDMFD SP!, {R0-R8,PC}
SWP R2, R1, [R0] //通用寄存器和存储器之间的字类型数据交换相当于：
LDR R2, [R0]
STR R1, [R0]
5、协处理器指令
在ARM内核中，有一个协处理器（CP15），协处理器有16个寄存器C0~C15，我们对协处理器中寄存器进行访问的时候，使用的是协处理器指令，不能使用ARM汇编指令。

协处理器的作用：设置MMU、设置cache、读取芯片的ID，设置ARM的大小端格式
6、软件中断指令
SWI ：ARM ---linux的系统调用
7、通用寄存器和状态寄存器的访问指令
MRS ：将S（status register）move 到R（register）中
MSR
例：
MRS R0，CPSR
BIC R0,R0，#0x80
MSR CPSR，R0
上面程序的目的：将CPSR[7]清0，将所有的IRQ中断都打开。

四、ARM汇编伪指令
1、什么是伪指令
伪指令并不是真正的ARM汇编指令，当我遇到一些应用的时候，这些应用的场景并不能使用汇编指令实现，所以提出伪指令的概念。

伪指令相当于汇编指令的序列，一条伪指令在编译的时候，会被编译成一条或几条汇编指令。

伪指令相当于C语言的小函数。

2、LDR
1）ARM汇编指令
加载某地址上的数据。

如：LDR R2，[R0]
2）ARM汇编伪指令
（1）传输不能使用mov来传递的立即数
MOV R1，#0xffff //非法
替代：
LDR R1，=0xffff
（2）获取一个标示符的地址，大范围的
BL delay //当delay与BL delay指令，距离超过了32MB，跳不过去
替代：
LDR PC，=delay //范围在4GB内
3、NOP
是一个空指令，相当于MOV R0，R0 ，占用CPU的执行时间，没有作用。

nop指令占用的时间：（1/MIPS）us
如：MIPS = 998 ---- (1/998) us
4、ADR
小范围的地址读取指令，-1020 ~ 1020。