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2015-1-28 22:30
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1. LDR R1, =COUNT 意思是将 COUNT 变量的 地址 放到 R1中 LDR R1, COUNT 意思是将 COUNT 变量地址里面的 内容 赋给 R1 2. Load-Store 结构——这个应该是 RISC设计中比较有特点的一部分。 在 RISC 中，CPU 并不会对内存中的数据进行操作， 所有的计算都要求在寄存器中完成。 而寄存器和内存的通信则由单独的指令来完成。而在 CSIC中，CPU是可以直接对内存进行操作的 ，这也是一个比较特别的地方。所以， 在 ARM中，cpu只能通过寄存器来对内存的数据进行访问和更改。 LDR Rd，(地址) STR Rd, (地址) LDMIA Rn!, regist STMIA Rn!, regist 注意上面 LDR/STR 和 LDMIA/STMIA 的区别，LDR/STR 命令使用时，寄存器在前，地址在后。 而在 LDMIA/STMIA 使用时， 地址在前， 寄存器在后。 这就决定了 LDR 和 LDM 同为加载命令， 但操作顺序是不同的， 同理 STR/STM。 但有一点他们是相同的， 即加载 LDR/LDM的意思是把内存的数据 （即上面的地址） 加载到寄存器； 存储 STR/STM 的意思是把寄存器的内容存储到内存（即上面的地址） 。这样比较之后也就全明白了， 只需明白哪部分是寄存器，哪部分是地址（内存） ，然后区别是加载还是存储，就可以知道操作方向。 LDM/STM指令主要用于现场保护，数据复制，参数传送等 。 3. LDM/ STM IA / IB,DA,DB 数据块传输 FD /ED,EA/ FA 堆栈操作 LDMIA Rn!, regList STMIA Rn!, regList 其中 Rn 加载/存储的起始地址寄存器，Rn 必须为 R0~R7 RegList 加载/存储的起始寄存器列表，寄存器必须为 R0~R7 4. 在汇编程序中 ！的使用，意思是回写，比如： ldr r1, ldr lr, ! 其中 ! 用来控制基址变址寻址的的最终新地址是否进行回写操作 此条语句的意思是 执行 ldr 之后 sp 被回 写成 sp+#S_PC 基址变址寻址的新地址。 5. ARM 堆栈的组织结构是 满栈降 的形式，满栈即 sp 是要停留在最后一个进栈元素 ；降，就是堆栈的增长方向是 从高地址向低地址 发展。 ARM 对于堆栈的操作一般采用 LDMFS（pop）和 STMFD（push)两个命令。 难点在于 STMFD 命令对于操作数是按照什么顺序压栈的。 比如：STMFD sp！ {R0-R5,LR}进栈顺序是： 高地址 LR #先进栈 R5 R4 ........... R0 - SP 低地址 ARM 指令 多寄存器寻址： LDMIA R0!,{R1- R4} ;R1 ---- ;R2 ---- ;R3 ---- ;R4 ---- 堆栈寻址： STMFD 入栈指令，相当于 STMDB STMFD SP!,{R2- R4} ; --- R4 ; --- R3 ; ---R2 LDMFD 出栈指令，相当于 LDMIA LDMFD SP!,{R6- R8} ;R6 ---- ;R7 ---- ;R8 ---- 6. 汇编语句 LDMFD SP!, {R0-R12, LR, PC }^ 程序后面的^ ，表示什么意思？ '^'是一个后缀标志,不能在 User 模式和 Sys 系统模式下使用该标志.该标志有两个存在目的: 1） 对于 LDM 操作，程序会自动的将 spsr 的值拷贝到 cpsr 中。 比如：在 IRQ 中断返回代码中 ldmfd sp!, {r4} // 读取 sp 中保存的的 spsr 值到 r4中 msr spsr_cxsf, r4 // 对 spsr 的所有控制为进行写操作,将 r4的值全部注入 spsr ldmfd sp! {r0 -r12,lr,pc}^ //当指令执行完毕，pc 跳转之前，将 spsr 的值自动拷贝到 cpsr 中 2）数据的送入，送出发生在 User 用户模式下的寄存器，而非当前模式寄存器 如 ldmdb sp, {r0-lr}^;表示 sp 栈中的数据回复到 User 分组寄存器 r0-lr 中，而不是恢复到当前模式寄存器 r0-lr， 当然对于 User， System， IRQ,SVC,Abort， Undefined这6种模式来说 r0-r12是共用的,只是 r13和 r14为分别独有,对于 FIQ 模式,仅仅 r0-r7是和前6种模式的 r0-r7共用,r8-r14都是 FIQ 模式下专有。 7. 关于 ldr/str 几条指令使用的区别 ldr ip, , # 4 将 sp 中内容存入ip，之后 sp=sp+4； ldr ip, 将 sp+4这个新地址下的内容存入ip，之后 sp 值保持不变 ldr ip, ! 将 sp+4这个新地址下的内容存入ip，之后 sp=sp+4将新地址值赋给 sp str ip, , # 4 将ip存入 sp 地址处，之后 sp=sp+4 str ip, 将ip存入 sp+4这个新地址，之后 sp 值保持不变 str ip, ! 将ip存入 sp+4这个新地址，之后 sp=sp+4将新地址值赋给sp 8. movs r1,#3; movs 将导致 ALU 被更改，因为 r1赋值非0，即操作结果 r1非0，所以 ALU 的 Z 标志清0 N,Z,C,V 称为 ALU（算术逻辑单元）状态标志。N：如果结果是负数则置位；Z：如果结果是零则置位；C：如果发生进位则置位；V：如果发生进位则置位。 9. teq r1,#0 //r1-0,将结果送入状态标志，如果 r1和0相减的结果为0，那么 ALU 的Z 置位，否则 Z 清0 bne reschedule//ne 表示 Z 非0，即:不等，那么执行 reschedule 函数 10。 .使用 tst 来检查是否设置了特定的位 tst r1,#0x80 //按位 and 操作，检测 r1的0x17，即第7位是否置1，按位与之后结果为0，那么 ALU 的 Z 置位 beq reset //如果 Z 置位，即：以上按位与操作结果是0，那么跳转到 reset 标号执行 11. PC 和 LR 寄存器中在异常发生时，或在系统运行时其 PC 和 LR 寄存器值为多少？ 下图为用户模式下 ARM 处理器体系结构： 从图1中我们看到， 在 user 模式下， ARM CPU 有16个数据寄存器， 被命名为 r0~r15(这个要比 x86的多一些)。r13~r15有特殊用途，其中： ◆ r13 - 指向当前栈顶，相当于 x86的 esp,这个东西在汇编指令中要用 sp 表示 ◆ r14 - 称作链接寄存器，指向函数的返回地址。用 lr 表示，这和 x86将返回地址保存在栈中是不同的 ◆ r15 - 类似于 x86的 eip， 其值等于当前正在执行的指令的地址+8(因为在取址和执行之间多了一个译码的阶段)，这个用 pc 表示。 另外， ARM 处理器还有一个名为 cspr 的寄存器， 用来监视和控制内部操作， 这点和x86 的状态寄存器是类似的。具体的内容就用到再说了。 总结：在系统正常运行时， PC 值等于当前正在执行的指令的地址+8 ,（因为在取址和执行之间多了一个译码的阶段）。 寄存器 R14（LR 寄存器）有两种特殊功能： 1）在任何一种处理器模式下，该模式对应的 R14寄存器用来保存子程序的返回地址 。 当执行 BL 或 BLX 指令进行子程序调用时，子程序的返回地址被放置在 R14中。这样，只要把 R14内容拷贝到 PC 中，就实现了子程序的返回。 2）当某异常发生时，相应异常模式下的 R14被设置成异常返回的地址(对于某些异常，可能是一个偏移量，一个较小的常量)。异常返回类似于子程序返回，但有小小的不同。 总结： 所谓的子程序的返回地址， 实际就是调用指令的下一条指令的地址， 也就是 BL 或 BLX指令的下一条指令的地址 。所谓的异常的返回的地址，就是异常发生前，CPU 执行的最后一条指令的下一条指令的地址。 例如：（子程序返回地址示例） 指令 指令所在地址 ADD R2，R1，R3 ; 0x300000 BL subC ; 0x300004 MOV R1,# 2 ; 0x300008 BL 指令执行后，R14中保存的子程序 subC 的返回地址是0x300008。 再例如：(异常返回地址示例) 指令 指令所在地址 ADD R2，R1，R3 ; 0x300000 SWI 0x98 ; 0x300004 MOV R1,# 2 ; 0x300008 SWI 指令执行后，进入 SWI 异常处理程序，此时 R14中保存的返回地址为0x300008。 总结：在系统正常运行时， PC 的值存储的是当前正在执行的指令地址的后两条地址（即 +8 ），而 LR 是在子程序返回或异常返回时才使用，其值为当前正在执行的指令的后一条指令地址（即 +4 ）。 12. 由于上面 LR 和 PC 寄存器值的特点：我们可以解释软中断实现原理进行解释。 SWI，即 software interrupt 软件中断。该指令产生一个 SWI 异常。意思就是把处理器模式改变为超级用户模式，CPSR 寄存器保存到超级用户模式下的 SPSR 寄存器，并且跳到 SWI 向量。其 ARM 指令格式如下： SWI{cond} immed_24 Cond 域：是可选的条件码 (参见 ARM 汇编指令条件执行详解). immed_24域：范围从 0 到 224-1 的表达式，(即0-16777215)。用户程序可以使用该常数来进入不同的处理流程。 一、方法1：获取 immed_24操作数。 为了能实现根据指令中 immed_24操作数的不同，跳转到不同的处理程序，所以我们往往需要在 SWI 异常处理子程序中去获得 immed_24操作数的实际内容。获得该操作数内容的方法是在异常处理函数中使用下面指令 LDR R0， 该指令将链接寄存器 LR 的内容减去4后所获得的值作为一个地址，然后把该地址的内容装载进 R0。此时再使用下面指令，immed_24操作数的内容就保存到了 R0： BIC R0，R0，#0x FF 000000 ; Rd, Rn, Oprand2 ; BIC（位清除）指令对 Rn 中的值 和 Operand2 值的反码按位进行逻辑“与”运算 该指令将 R0的高8位(绿色表示的)清零，并把结果保存到 R0，意思就是取 R0的低24位。 所以，在 SWI 异常处理子程序中执行 LDR R0， 语句，实际就是把产生本次 SWI异常的 SWI 指令的内容(如：SWI 0x98)装进 R0寄存器。又因为 SWI 指令的低24位保存了指令的操作数(如： 0x98)， 所以再执行 BIC R0， R0， #0xFF000000语句， 就可以获得 immed_24操作数的实际内容。 二、方法2：使用参数寄存器。 实际上，在 SWI 异常处理子程序的实现时，还可以绕开 immed_24操作数的获取操作，这就是说，我们可以不去获取 immed_24操作数的实际内容，也能实现 SWI 异常的分支处理。这就需要使用 R0-R4寄存器，其中 R0-R4可任意选择其中一个，一般选择R0，遵从 ATPCS 原则。 具体方法就是， 在执行 SWI 指令之前， 给 R0赋予某个数值， 然后在 SWI 异常处理子程序中根据 R0值实现不同的分支处理。例如： 指令 指令所在地址 MOV R0,# 1 ; #1给 R0 SWI 0x98 ; 产生 SWI 中断,执行异常处理程序 SoftwareInterrupt ADD R2，R1，R3 ; ; SWI 异常处理子程序如下 SoftwareInterrupt CMP R0, # 6 ; if R0 6 LDRLO PC, ; if R0 6,PC = PC + R0*4,else next MOVS PC, LR SwiFunction DCD function0 ; 0 DCD function1 ; 1 DCD function2 ; 2 DCD function3 ; 3 DCD function4 ; 4 DCD function5 ; 5 Function0 异常处理分支0代码 Function1 异常处理分支1代码 function2 异常处理分支2代码 function3 异常处理分支3代码 function4 异常处理分支4代码 function5 异常处理分支5代码 在 ARM 体系结构中，当正确读取了 PC 的值时，该值为当前指令地址值加8字节，也就是说，对于 ARM 指令集来说，读出的 PC 值指向当前指令的下两条指令的地址，本例中就是指向SwiFunction 表头 DCD function0 这个地址，在该地址中保存了异常处理子分支 function0的入口地址。 所以， 当进入 SWI 异常处理子程序 SoftwareInterrupt 时， 如果 R0=0， 执行 LDRLO PC, 语句后， PC 的内容即为 function0的入口地址， 即程序跳转到了 function0执行。 在本例中， 因为 R0=1， 所以， 实际程序是跳转到了 function1执行。 R0左移2位 （LDRLO PC, ） ,即 R0*4， 是因为 ARM 指令是字(4个字节)对齐的 DCD function0等伪指令也是按4字节对齐的。 在本方法的实现中，实际指令中的24位立即数（immed_24域）被忽略了， 就是说immed_24域可以为任意合法的值。 如在本例中， 不一定使用 SWI 0x98， 还可以为 SWI 0x00或者 SWI 0x01等等，程序还是会进入 SWI 异常处理子程序 SoftwareInterrupt，然后根据 R0的内容跳转到相应的子分支。 13. 在 ARM 中栈底和栈顶的标识如下：满递减栈，栈底在上，栈顶在下是 SP。如下图所示： 14. 下面就两个具体的例子谈谈 ARM 汇编。第一个是使用跳转表解决分支转移问题的例程，源代码如下（保存的时候请将文件后缀名改为 s）： AREA JumpTest,CODE,READONLY CODE32 num EQU 4 ENTRY start MOV r0, # 4 MOV r1, # 3 MOV r2, # 2 MOV r3, # 0 CMP r0, #num BHS stop ADR r4, JumpTable CMP r0, # 2 MOVEQ r3, # 0 LDREQ pc, CMP r0, # 3 MOVEQ r3, # 1 LDREQ pc, CMP r0, # 4 MOVEQ r3, # 2 LDREQ pc, CMP r0, # 1 MOVEQ r3, # 3 LDREQ pc, DEFAULT MOVEQ r0, # 0 SWITCHEND stop MOV r0, #0x18 LDR r1, =0x20026 SWI 0x123456 JumpTable DCD CASE1 DCD CASE2 DCD CASE3 DCD CASE4 DCD DEFAULT CASE1 ADD r0, r1, r2 B SWITCHEND CASE2 SUB r0, r1, r2 B SWITCHEND CASE3 ORR r0, r1, r2 B SWITCHEND CASE4 AND r0, r1, r2 B SWITCHEND END 程序其实很简单，可见我有多愚笨！还是 简要介绍一下这段代码吧。首先用 AREA 伪代码加上 CODE， 表明下面引出的将是一个代码段 （于此相对的还有数据段 DATA） ， ENTRY 和 END成对出现，说明他们之间的代码是程序的主体。start 段给寄存器初始化。ADR r4, JumpTable一句是将相当于数组的 JumpTable 的地址付给 r4这个寄存器。 stop 一段是用来是程序退出的，第一个语句“MOV r0，#0x18”将 r0赋值为0x18，这个立即数对应于宏 angel_SWIreason_ReportException。表示 r1中存放的执行状态。语句“LDR r1，=0x20026”将 r1的值设置成 ADP_Stopped_ApplicationExit，该宏表示程序正常退出。然后使用SWI，语句“SWI 0x123456”结束程序，将 CPU 的控制权交回调试器手中。 在 JumpTable 表中， DCD 类型的数组包含四个字， 所以， 当实现 CASE 跳转的时候， 需要将给出的索引乘上4，才是真正前进的地址数。 在语句： CMP r0，#num BHS stop 书上意思是： 如果 r0寄存器中的值比 num 大的话， 程序就跳转到 stop 标记的行。 但是，实际测试的时候，我发现如果 r0和 num 相等也能跳转到 stop 标记的行，也就是说只要 r0小于num 才不会跳转。
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