Linux下ARM汇编语法

第一部分 Linux下ARM汇编语法

尽管在Linux下使用C或C++编写程序很方便，但汇编源程序用于系统最基本的初始化，如初始化堆栈指针、设置页表、操作 ARM的协处理器等。初始化完成后就可以跳转到C代码执行。需要注意的是，GNU的汇编器遵循AT&T的汇编语法，可以从GNU的站点 （www.gnu.org）上下载有关规范。

一. Linux汇编行结构

任何汇编行都是如下结构： 

[:] [} @ comment 

[:] [} @ 注释 

Linux ARM 汇编中，任何以冒号结尾的标识符都被认为是一个标号，而不一定非要在一行的开始。 

【例1】定义一个"add"的函数，返回两个参数的和。 

.section .text, “x” 

.global add @ give the symbol add external linkage 

add: 

ADD r0, r0, r1 @ add input arguments 

MOV pc, lr @ return from subroutine 

@ end of program

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二. Linux 汇编程序中的标号

标号只能由a～z，A～Z，0～9，“.”，_等字符组成。当标号为0～9的数字时为局部标号，局部标号可以重复出现,使用方法如下： 

标号f: 在引用的地方向前的标号 

标号b: 在引用的地方向后的标号

【例2】使用局部符号的例子，一段循环程序 

1: 

subs r0,r0,#1 @每次循环使r0=r0-1 

bne 1f @跳转到1标号去执行 

局部标号代表它所在的地址,因此也可以当作变量或者函数来使用。

三. Linux汇编程序中的分段 

（1）.section伪操作 

用户可以通过.section伪操作来自定义一个段,格式如下: 

.section section_name [, "flags"[, %type[,flag_specific_arguments]]] 

每一个段以段名为开始, 以下一个段名或者文件结尾为结束。这些段都有缺省的标志（flags）,连接器可以识别这些标志。(与armasm中的AREA相同)。 

下面是ELF格式允许的段标志 

含义 

a 允许段 

w 可写段 

x 执行段

【例3】定义段 

.section .mysection @自定义数据段，段名为 “.mysection” 

.align 2 

strtemp: 

.ascii "Temp string n"

（2）汇编系统预定义的段名 

.text @代码段 

.data @初始化数据段 

.bss @未初始化数据段 

.sdata @ 

.sbss @ 

需要注意的是，源程序中.bss段应该在.text之前。

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四. 定义入口点 

汇编程序的缺省入口是 start标号，用户也可以在连接脚本文件中用ENTRY标志指明其它入口点。 

【例4】定义入口点 

.section.data 

.section .bss 

.section .text 

.globl _start 

_start:

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五. Linux汇编程序中的宏定义 

格式如下: 

.macro 宏名 参数名列表 @伪指令.macro定义一个宏 

宏体 

.endm @.endm表示宏结束 

如果宏使用参数,那么在宏体中使用该参数时添加前缀“”。宏定义时的参数还可以使用默认值。 

可以使用.exitm伪指令来退出宏。 

【例5】宏定义 

.macro SHIFTLEFT a, b 

.if b ”表示不相等,其他的符号如:+、-、*、/、%、、>>、|、&、^、!、==、>=、 {,} 

分配number_of_bytes字节的数据空间，并填充其值为fill_byte，若未指定该值，缺省填充0。（与armasm中的SPACE功能相同）

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六.word {,} … 

插入一个32-bit的数据队列。（与armasm中的DCD功能相同） 

可以使用.word把标识符作为常量使用 

例如： 

Start: 

valueOfStart: 

.word Start 

这样程序的开头Start便被存入了内存变量valueOfStart中。

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七.hword {,} … 

插入一个16-bit的数据队列。（与armasm中的DCW相同）

八. GNU ARM汇编特殊字符和语法 

代码行中的注释符号: ‘@’ 

整行注释符号: ‘#’ 

语句分离符号: ‘;’ 

直接操作数前缀: ‘#’ 或 ‘$’

第二部分 GNU的编译器和调试工具 

一. 编译工具 

1．编辑工具介绍 

GNU 提供的编译工具包括汇编器as、C编译器gcc、C++编译器g++、连接器ld和二进制转换工具objcopy。基于ARM平台的工具分别为arm- linux-as、arm-linux-gcc、arm-linux-g++、arm-linux-ld和arm-linux- objcopy。GNU的编译器功能非常强大，共有上百个操作选项，这也是这类工具让初学者头痛的原因。不过，实际开发中只需要用到有限的几个，大部分可 以采用缺省选项。GNU工具的开发流程如下：编写C、C++语言或汇编源程序，用gcc或g++生成目标文件，编写连接脚本文件，用连接器生成最终目标文件（elf格式），用二进制转换工具生成可下载的二进制代码。 

（1）编写C、C++语言或汇编源程序 

通常汇编源程序用于系统最基本的初始化，如初始化堆栈指针、设置页表、操作ARM的协处理器等。初始化完成后就可以跳转到C代码执行。需要注意的是，GNU的汇编器遵循AT&T的汇编语法，读者可以从GNU的站点（www.gnu.org）上下载有关规范。汇编程序的缺省入口是 start标号，用户也可以在连接脚本文件中用ENTRY标志指明其它入口点（见下文关于连接脚本的说明）。 

（2）用gcc或g++生成目标文件 

如果应用程序包括多个文件，就需要进行分别编译，最后用连接器连接起来。如笔者的引导程序包括3个文件：init.s（汇编代码、初始化硬件）xmrecever.c（通信模块，采用Xmode协议）和flash.c（Flash擦写模块）。分别用如下命令生成目标文件： arm-linux-gcc-c-O2-oinit.oinit.s arm-linux-gcc-c-O2-oxmrecever.oxmrecever.c arm-linux-gcc-c-O2-oflash.oflash.c 其中-c命令表示只生成目标代码，不进行连接；-o命令指明目标文件的名称；-O2表示采用二级优化，采用优化后可使生成的代码更短，运行速度更快。如果项目包含很多文件，则需要编写makefile文件。关于makefile的内容，请感兴趣的读者参考相关资料。 

（3）编写连接脚本文件 

gcc 等编译器内置有缺省的连接脚本。如果采用缺省脚本，则生成的目标代码需要操作系统才能加载运行。为了能在嵌入式系统上直接运行，需要编写自己的连接脚本文件。编写连接脚本，首先要对目标文件的格式有一定了解。GNU编译器生成的目标文件缺省为elf格式。elf文件由若干段（section）组成，如不特殊指明，由C源程序生成的目标代码中包含如下段：.text（正文段）包含程序的指令代码；.data(数据段)包含固定的数据，如常量、字符 串；.bss（未初始化数据段）包含未初始化的变量、数组等。C++源程序生成的目标代码中还包括.fini（析构函数代码）和. init（构造函数代码）等。连接器的任务就是将多个目标文件的.text、.data和.bss等段连接在一起，而连接脚本文件是告诉连接器从什么地址 开始放置这些段。例如连接文件link.lds为： 

ENTRY(begin) 

SECTION 

{ 

.=0x30000000; 

.text:{*(.text)} 

.data:{*(.data)} 

.bss:{*(.bss)} 

} 

其中，ENTRY(begin)指明程序的入口点为begin标号；.=0x00300000指明目标代码的起始地址为0x30000000，这一段地址为 MX1的片内RAM；.text:{*(.text)}表示从0x30000000开始放置所有目标文件的代码段，随后的.data:{* (.data)}表示数据段从代码段的末尾开始，再后是.bss段。 

（4）用连接器生成最终目标文件 

有了连接脚本文件，如下命令可生成最终的目标文件：arm-linux-ld –no stadlib –o bootstrap.elf -Tlink.lds init.o xmrecever.o flash.o 

其中，ostadlib表示不连接系统的运行库，而是直接从begin入口；-o指明目标文件的名称；-T指明采用的连接脚本文件（也可以使用-Ttext address，address表示执行区地址）；最后是需要连接的目标文件列表。 

（5）生成二进制代码 

连接生成的elf文件还不能直接下载执行，通过objcopy工具可生成最终的二进制文件： 

arm-linux-objcopy –O binary bootstrap.elf bootstrap.bin 

其中-O binary指定生成为二进制格式文件。Objcopy还可以生成S格式的文件，只需将参数换成-O srec。还可以使用-S选项，移除所有的符号信息及重定位信息。如果想将生成的目标代码反汇编，还可以用objdump工具： 

arm-linux-objdump -D bootstrap.elf 

至此，所生成的目标文件就可以直接写入Flash中运行了。 

2．Makefile实例 

example: head.s main.c 

arm-linux-gcc -c -o head.o head.s 

arm-linux-gcc -c -o main.o main.c 

arm-linux-ld -Tlink.lds head.o ain.o -o example.elf 

arm-linux-objcopy -O binary -S example_tmp.o example 

arm-linux-objdump -D -b binary -m arm example >ttt.s 

二. 调试工具 

Linux 下的GNU调试工具主要是gdb、gdbserver和kgdb。其中gdb和gdbserver可完成对目标板上Linux下应用程序的远程调试。 gdbserver是一个很小的应用程序，运行于目标板上，可监控被调试进程的运行，并通过串口与上位机上的gdb通信。开发者可以通过上位机的gdb输入命令，控制目标板上进程的运行，查看内存和寄存器的内容。gdb5.1.1以后的版本加入了对ARM处理器的支持，在初始化时加入－ target==arm参数可直接生成基于ARM平台的gdbserver。gdb工具可以从ftp: //ftp.gnu.org/pub/gnu/gdb/上下载。 

对于Linux内核的调试，可以采用kgdb工具，同样需要通过串口与上位机上的gdb通信，对目标板的Linux内核进行调试。可以从http://oss.sgi.com/projects/kgdb/上了解具体的使用方法。