STM32学习:为什么需要学习汇编?
0 2024-02-23

不同的平台的汇编代码是不一样的,最早的汇编在50年代就发明了,比很多人的父母的年龄都大,老掉牙,不用学习怎么写汇编。一个公司有一个人知道怎么写汇编就够了。但要学习读汇编

为什么学习汇编?

性能

直接翻译为机器语言,性能最高。优秀的C语言效率只能达到汇编的80%左右。其他高级语言跟汇编一比差得更远。语言越高级性能越差。很多bootloader和BIOS用汇编写,汇编操作的是电脑,手机刚刚上电时,硬件和初始化的那些命令,它们的性能的要求比较高,效率高开机速度更快。

分析问题

个人认为,编程人与机器对话,我们写C,写JAVA,但是电脑并不认识这些语言,电脑只认识0和1;所以需要一个人来翻译这些语言,这个翻译官就是编译器,但是编译器不能百分之百准确的表达程序员的意思,也就是所谓的翻译有反义。例如,编译器为了性能好一点,可能会优化变量和语句,这个过程可能好心办坏事,把有用的操作优化了。因此只有看懂一些汇编语句,才能分析程序真正执行的流程。在问题难以定位的情况下,汇编可能是分析问题的最后一根稻草。

帮助理解硬件

有些学校的单片机课程是以汇编进行教学的,主要原因就是汇编更贴近硬件。不过我不赞成这种做法,C语言能快速做出一点东西,有利于学生在放弃之前,增加成就感,好坚持下去。但是汇编确实更贴近硬件。

LDR指令

为了便于理解下文,先介绍下LDR指令,其格式如下:

LDR{条件}   目的寄存器     <存储器地址>

作用:将 存储器地址 所指地址处连续的4个字节(1个字)的数据传送到目的寄存器中。LDR指令的寻址方式比较灵活,实例如下:

LDR R0[R1] ;将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0LDR R0[R1,R2] ;将存储器地址为R1+R2的字数据读入寄存器R0LDR R0[R1,#8] ;将存储器地址为R1+8的字数据读入寄存器R0LDR R0[R1],R2 ;将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0,并将R1+R2的值存入R1LDR R0[R1],#8 ;将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0,并将R1+8的值存入R1LDR R0[R1,R2]!    ;将存储器地址为R1+R2的字数据读入寄存器R0,并将R1+R2的值存入R1LDR R0[R1,LSL #3] ;将存储器地址为R1*8的字数据读入寄存器R0LDR R0[R1,R2,LSL #2] ;将存储器地址为R1+R2*4的字数据读入寄存器R0LDR R0[R1,R2,LSL #2]!;将存储器地址为R1+R2*4的字数据读入寄存器R0,并将R1+R2*4的值存入R1LDR R0[R1],R2LSL #2 ;将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0,并将R1+R2*4的值存入R1LDR R0LabelLabel为程序标号,Label必须是当前指令的-4~4KB范围内。

要注意的是:

LDR Rd[Rn]#0x04 ;这里Rd不允许是R15

另外LDRB 的指令格式与LDR相似,只不过它是将存储器地址中的8位(1个字节)读到目的寄存器中。LDRH的指令格式也与LDR相似,它是将内存中的16位(半字)读到目的寄存器中。

LDR R0,=0xff

这里的LDR不是arm指令,而是伪指令。这个时候与MOVE很相似,只不过MOV指令后的立即数是有限制的。这个立即数必须是0X00-OXFF范围内的数经过偶数次右移得到的数,所以MOV用起来比较麻烦,因为有些数不那么容易看出来是否合法。

如何在KEIL下阅读汇编

按d进入debug模式,在view下选择disassembly window 。

看光标,c文件下指向了main函数的第一行。

汇编窗口也指向了对应的语句。但是,在执行C语言的第一行之前,仍然有许多操作要做,比如变量放在哪?在哪里调用了main函数等,这些操作都被集成开发环境IDE给封装起来了。我们必须知道,在执行main函数之前,有许多事情要做,只不过,初学的时候不必理会。以下是C语言源码,功能是点亮LED。

//main.c#include  int main(void){ RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN;  GPIOB->CRL &= ~(0xf<<(1*4));  GPIOB->CRL |= 0x2<<(1*4);   GPIOB->ODR &= ~(1<<1);  return 0; } //main.h#define RCC_APB2ENR (*(unsigned int *)0x40021018)#define GPIOB_CRL (*(unsigned int *)0x40010c00)#define GPIOB_ODR (*(unsigned int *)0x40010c0c)

汇编窗口往上翻,确实很多语句,先看这几行代码的汇编:

先说最常用的两句汇编:

LDR r0,[r1]    r0 = *r1 STR r0,[r1]    *r1 = r0 MOV r0,r1    r1->r0拷贝

从内存0x0800 017c的32位数据拷贝到r0:

r0 = * 0x0800 017c

我们看到的 1000 4002其实 就是0x4002 1000。这里边有个知识点叫做大小端模式,以下简单讲解,不能理解就记住。

这个数据是在地址是这么存放的:

7C 7D 7E 7F

00 10 02 40

实际数据是0x4002 1000

  * 0x0800 017c=0x4002 1000

然后r0的值+0x18也就是24 因为这个是第6号(第6号就是第7个的意思)元素

得到r0 = *0x4002 1018,r0的值由一个地址,变成了地址所存放的数据。

然后是或0x08操作,结果再复制给r0,*0x4002 1018 |=0x08

给r1分配地址,这个地址也是0x4002 1000, r1 = *0x4002 1000

把r0存放的值,(不是r0的地址,)存到r1+18的空间上

*(r1+0x18) = r0

*0x4002 1018 = (*0x4002 1018 |=0x08)

*0x4002 1018|=0x08

最终结果:地址4002 1018的数,执行了或0x08的操作。再分析下一句 :

 前两句给r0分配空间,r0 = *0x4001 0c00

然后用BIC清除数据位,把4-7位清零,结果再赋值给r0。

*0x4001 0c00 &= ~(0xf0) r1 = *0x4001 0c00 *0x4001 0c00 &= ~(0xf0)

剩下的不再详细分析,直接给答案 :

***0x4001 0c00 |= 0x20 0x4001 0c0c &= ~(0x02)*

最终,可以看到C语句被翻译成了意料之中的汇编语句,自己的意图被机器准确的理解了。

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