嵌入式Linux+ARMARM体系结构与编程(ARM汇编指令)

参考：

http://blog.csdn.net/denlee/article/details/2501182

在嵌入式开发中，汇编程序常常用于非常关键的地方，比如系统启动时的初始化，进出中断时的环境保存、恢复，对性能要求非常苛刻的函数等。

1、相对跳转指令： b 、 bl 
不同之处在于： bl 指令除了跳转之外，还将返回地址（ bl 的下一条指令的地址）保存在lr 寄存器中。
跳转范围：当前指令的前后32M。
它们是与位置无关的指令。
示例：
        b    fun1
......
fun1:
        bl    fun2
......
fun2:
......


2、数据传送指令： mov ，地址读取伪指令： ldr
mov 指令可以把一个寄存器的值赋给另一个寄存器，或者把一个常数赋给寄存器。
例：
mov    r1,  r2
mov    r1,  #4096
mov 指令传送的常数必须能用立即数来表示。
当不知道一个数能否用立即数来表示时，可以使用 ldr 命令来赋值。 ldr 是伪指令，它不是真实存在的指令，编译器会把它扩展成真正的指令：如果该常数能用立即数来表示，则使用 mov 指令；否则编译时将该常数保存在某个位置，使用内存读取指令把它读出来。
例：
ldr    r1,  =4097
ldr 本意为“大范围的地址读取伪指令”，以下是获得代码的绝对地址：
例：
        ldr    r1,  =label
label:
......


3、内存访问指令： ldr 、 str 、 ldm 、 stm
ldr 指令既可能是大范围的地址读取伪指令，也可能是内存访问指令。当它的第二个参数前面有 “ ＝ ” 时，表示伪指令，否则表示内存访问指令。
ldr 指令是从内存中读取数据到寄存器，str 指令把寄存器的值存储到内存中，它们操作的数据都是32位的。
例：
ldr    r1,  [r2,  #4]         // 将地址为r2+4的内存单元数据读取到r1中
ldr    r1,  [r2]                // 将地址为r2的内存单元数据读取到r1中
ldr    r1,  [r2],  #4         // 将地址为r2的内存单元数据读取到r1中，然后r2=r2+4
str    r1,  [r2,  #4]         // 将r1的数据保存到地址为r2+4的内存单元中
str    r1,  [r2]                // 将r1的数据保存到地址为r2的内存单元中
str    r1,  [r2],  #4         // 将r1的数据保存到地址为r2的内存单元中，然后r2=r2+4
ldm 和 stm 属于批量内存访问指令，只用一条指令就可以读写多个数据。格式为：
ldm  {cond}  { ! }  { ^ }
stm  {cond}  { ! }  { ^ }
其中，{cond} 表示指令的执行条件有：

大多数ARM指令都可以条件执行，即根据cpsr寄存器中的条件标志位决定是否执行该指令：如果条件不满足，该指令相当于一条nop指令。
每条ARM指令包含4位的条件码域，这表明可以定义16个执行条件。
cpsr条件标志位N、Z、C、V分别表示Negative、Zero、Carry、oVerflow。

 表示地址变化模式，有4种方式：
ia (Increment After)        ：事后递增方式。
ib (Increment Before)     ：事先递增方式。
da (Decrement After)     ：事后递减方式。
db (Decrement Before)  ：事先递减方式。
 中保存内存的地址，如果后面加上感叹号，指令执行后，rn 的值会更新，等于下一个内存单元的地址。
 表示寄存器列表，对于 ldm 指令，从  所对应的内存块中取出数据，写入这些寄存器；对于 stm 指令，把这些寄存器的值写入  所对应的内存块中。
{^} 有两种含义：
如果  中有 pc寄存器 ，它表示指令执行后，spsr寄存器的值将自动到cpsr寄存器中——这常用于从中断处理函数中返回；
如果  中没有 pc寄存器 ， {^} 表示操作的是用户模式下的寄存器，而不是当前特权模式的寄存器。
例：
HandleIRQ:                                             @中断入口函数
        sub    lr,  lr,  #4                                @计算返回地址
        stmdb    sp!,  { r0 - r12,  lr }             @保存使用的寄存器
                                                                @r0 - r12,  lr被保存在sp表示的内存中
                                                                @“！”使得指令执行后sp = sp - 14 * 4

        ldr    lr,  =int_return                          @设置调用IRQ_Handle函数后的返回地址
        ldr    pc,  =IRQ_Handle                    @调用中断分发函数
int_return:
        ldmia    sp!,  { r0 - r12,  pc }^            @中断返回，“^”表示将spsr的值到cpsr
                                                                 @于是从irq模式返回被中断的工作模式
                                                                 @“！”使得指令执行后sp = sp + 14 * 4


4、加减指令： add 、 sub
例：
add    r1,  r2,  #1       // r1 = r2 + 1
sub    r1,  r2,  #1       // r1 = r2  - 1


5、程序状态寄存器的访问指令： msr 、 mrs
ARM处理器有一个程序状态寄存器（cpsr），它用来控制处理器的工作模式、设置中断的总开关。
例：
msr    cpsr,  r0              // r0到cpsr中
mrs    r0,  cpsr              // cpsr到r0中

6、其他伪指令
.extern    ：    定义一个外部符号（可以是变量也可以是函数）
.text        ：    表示现在的语句都属于代码段
.global    ：    将本文件中的某个程序标号定义为全局的


ARM－THUMB子程序调用规则：ATPCS
为了使C语言程序和汇编程序之间能够互相调用，必须为子程序间的调用制定规则，在ARM处理器中，这个规则被称为 ATPCS ：ARM程序和THUMB程序中子程序调用的规则。基本的ATPCS规则包括寄存器使用规则、数据栈使用规则、参数传递规则。

1、寄存器使用规则
子程序间通过寄存器 r0 ~ r3 来传递参数，这时可以使用它们的别名 a1 ~ a4 。被调用的子程序返回前无需恢复 r0 ~ r3 的内容。 
在子程序中，使用 r4 ~ r11 来保存局部变量，这时可以使用它们的别名 v1 ~ v8 。如果在子程序中使用了它们的某些寄存器，子程序进入时要保存这些寄存器的值，在返回前恢复它们；对于子程序中没有使用到的寄存器，则不必进行这些操作。在THUMB程序中，通常只能使用寄存器 r4 ~ r7 来保存局部变量。
寄存器 r12 用作子程序间scratch寄存器，别名为ip。
寄存器 r13 用作数据栈指针，别名为 sp 。在子程序中寄存器 r13 不能用作其他用途。它的值在进入、退出子程序时必须相等。
寄存器 r14 称为连接寄存器，别名为 lr 。它用于保存子程序的返回地址。如果在子程序中保存了返回地址（比如将 lr 值保存到数据栈中）， r14 可以用作其他用途。
寄存器 r15 是程序计数器，别名为 pc 。它不能用作其他用途。

2、数据栈使用规则
数据栈有两个增长方向：向内存地址减小的方向增长时，称为 DESCENDING栈 ；向内存地址增加的方向增长时，称为 ASCENDING栈 。
所谓数据栈的增长就是移动栈指针。当栈指针指向栈顶元素（最后一个入栈的数据）时，称为 FULL栈 ；当栈指针指向栈顶元素（最后一个入栈的数据）相邻的一个空的数据单元时，称为 EMPTY栈 。
则数据栈可以分为4种：
FD：Full  Descending         满递减
ED：Empty  Descending    空递减
FA ：Full  Ascending            满递增
EA：Empty  Ascending       空递增
ATPCS规定数据栈为FD类型，并且对数据栈的操作是8字节对齐的。使用 stmdb / ldmia 批量内存访问指令来操作FD数据栈。
使用stmdb命令往数据栈中保存内容时，先递减sp指针，再保存数据，使用ldmia命令从数据栈中恢复数据时，先获得数据，再递增sp指针，sp指针总是指向栈顶元素，这刚好是FD栈的定义。

3、参数传递规则
一般地，当参数个数不超过 4 个时，使用 r0 ~ r3 这4个寄存器来传递参数；如果参数个数超过 4 个，剩余的参数通过数据栈来传递。
对于一般的返回结果，通常使用 r0 ~ r3 来传递。
例：
假设CopyCode2SDRAM函数是用C语言实现的，它的数据原型如下：
int    CopyCode2SDRAM( unsigned  char  *buf,  unsigned  long  start_addr,  int  size )
在汇编代码中，使用下面的代码调用它，并判断返回值：
ldr    r0,  =0x30000000                 @1. 目标地址 ＝ 0x30000000，这是SDRAM的起始地址
mov    r1,  #0                                 @2. 源地址 ＝ 0
mov    r2,  #16*1024                     @3. 长度 ＝ 16K
bl    CopyCode2SDRAM               @调用C函数CopyCode2SDRAM
cmp    a0,  #0                               @判断函数返回值