指令和伪指令

• （汇编）指令时CPU机器指令的助记符，经过编译后会得到一串1-0组成的机器码，可以由CPU读取执行。
• （汇编）伪指令本质上不是指令（只是和指令一起写在代码中），它时编译器环境提供的，目的时用来指导编译过程，经过编译后伪指令最终不会生成机器码

两种不同风格的ARM指令

• ARM官方的ARM汇编风格：指令一般用大写、Windows中IDE开发环境（如ADS、MDK等）常用。如：LDR R0,[R1]
• GNU风格的ARM汇编：指令一般用小写字母、linux中常用。如：ldr r0,[r1]

ARM汇编特点1：LDR/STR架构

• ARM采用RISC架构，CPU本身不能直接读去内存，而需要先将内存中内容加载如CPU中通用寄存器中才能被CPU处理。
• ldr（load register）指令将内存内容加载到通用寄存器
• str（store register）指令将通用寄存器存入内存空间
• ldr/str组合用来实现ARM CPU和内存数据交换

#ARM汇编特点2：8中寻址方式

• 寄存器寻址 mov r1,r2
• 立即寻址 mov r0,#0xFF00
• 寄存器移位寻址 mov r0,r1,lsl #3 (将r1寄存器内容左移3位赋值给r0)
• 寄存器间接寻址 ldr r1,[r2] （将r2指向内存地址的内容赋值给r1）
• 基址变址寻址 ldr r1,[r2, #4] (将r2指向内存地址+4的内容赋值给r1)
• 多寄存器寻址 ldmia r1!,{r2-r7,r12} （ 将r2-r7和r12指向内容地址的内容依次赋值到r1-r7）
• 堆栈寻址 stmfd sp!,{r2-r7,lr}
• 相对寻址 beq flag flag：

ARM汇编特点3：指令后缀

• 同一指令经常附带不同后缀，变成不同的指令。经常使用的后缀有：
• B（Byte）功能不变，操作长度变为8位
• H（half word）功能不变，操作长度为16位
• S（signed）功能不变，操作数变为有符合
• S（S标志）功能不变，影响CPSR标志位

ARM汇编特点4：条件执行后缀

ARM汇编特点5：多级指令流水线

常用ARM指令1：数据处理指令

数据传输指令 MOV MVN

mov r1, r0 @两个寄存器之间传递
mov r1, #0x0 @将立即数赋值给r1

mvn和mov用法一样，区别是mov是原封不动的传递，而mvn是按位取反
例如 r1 = 0x000000ff，mov r0, r1,

算术运算指令

• add
• sub
• rsb
• adc
• abc
• rsc

逻辑指令

• and
• or
• eor
• bic

比较指令

• cmp
• cmn
• tst tst r0, #0xf @测试r0的bit0-bit3是否为0
• teq

乘法指令

• mvl
• mla
• umull
• umlal
• smull
• smlal

前导零计数

clz 看一个数前面有多少个0

cpsr访问指令

• mrs：用来读psr
• msr：用来写psr

cpsr和spsr的区别和联系：cpsr是程序状态寄存器，整个Soc中只有1个；而spsr有5个，分别在5种异常模式中。

跳转（分支）指令

• b 直接跳转
• bl branch and link 跳转前把返回地址放入lr中，以便返回，以便用于函数调用
• bx 跳转同时切换到ARM模式，一般用于异常处理的跳转

访存指令

• 单个字/半字/字节访问 ldr/str
• 多字批量访问
• swp r1, r2, [r0]
• swp r1, r1, [r0]

立即数

• 合法立即数与非法立即数
• ARM指令都是32位，除了指令标记和操作标记外，本身只能附带很少位数的立即数。因此立即数有合法和非法立即数。
• 经过任意位数的移位后非零部分可以用8位表示的即为合法立即数

软中断指令

• swi
• 软中断指令用来实现操作系统中系统调用

协处理器CP15操作指令

mcr & mrc

• mrc用于读取CP15中的寄存器
• mcr用于写入CP15中的寄存器

什么是协处理器

• SoC内部另一个处理核心，协助朱CPU实现某些功能，被被主CPU调用执行一定的任务。
• ARM设计上支持多达16个协处理器，但是一般SoC只实现其中的CP15（CP:coprocessor）
• 协处理器和MMU、cache、TLB等处理有关，功能上和操作系统的虚拟地址映射、cache管理等有关。

为什么需要多寄存器访问指令

ldr/str每周期只能访问4字节内存，如果需要批量读取、写入内存时太慢，解决方案时stm/ldm

举例

• stmia sp, {r0 - r12}
• 将r0存入sp指向的内存处（假设为0x30001000）;然后地址+4（即指向0x30001004），将r1存入该地址；然后地址再+4（指向0x30001008），将r2存入该地址……直到r12内容放入（0x30001030）,指令完成
• 一个访问周期同时完成13个寄存器的读写

8中后缀

• ia（increase after）先传输，再地址+4
• ib（increase before）先地址+4，再传输
• da（decrease after）先传输，再地址+4
• db（decrease before）先地址-4，再传输
• fd（）
• ed（）
• fa（）
• ea（）

四种栈

• 空栈：栈指针指向空位，每次存入时可以直接存入然后栈指针移动一格；而取出时需要先移动一格才能取出
• 满栈：指针指向栈中最后一个数据，每次存入时需要先移动栈指针一个再存入；取出时可以直接取出，然后再移动栈指针
• 增栈：栈指针移动时向地址增加的方向移动
• 减栈：指针以哦对那个地址减小的方向

！的做用

• ldmia r0, {r2 - r3}
• ldmia r0!, {r2 - r3}
• 感叹号的作用就是r0的值在ldm过程中发生的增加或者减少最后写回到r0去，也就是说ldm是会改变r0的值。

^的作用

• ldmfd sp!, {r0 - r6, pc}
• ldmfd sp!, {r0 - r6, pc}^
• ^的作用：在目标寄存器中有pc时，会同时将spsr写入到cpsr

伪指令

• 伪指令不是指令，伪指令和指令的根本区别：经过编译后不会产生机器码
• 伪指令的意义在于指导编译过程
• 伪指令是和具体的编译器相关的，我们使用gnu工具链，因此学校gnu环境下的汇编伪指令

gnu汇编中的一些符号

常用gnu伪指令

• .global _start 给_start外部链接属性
• .section .text 指定当前段为代码段
• .ascii .byte .short .long .word
• .quad .float .string
• .align 4 字节对齐
• .balignl 16, 0xdf546932 对齐 + 填充，b表示位填充，align表示要对齐，l表示long，以4字节位单位填充；16表示16字节对齐；0xdf546932是用来填充的
• .equ 类似于c语言的宏定义

偶尔会用到的gnu伪指令

• .end 表示文件结束
• .include 头文件包含
• .arm / .code32 声明一下为arm指令
• .trumb / .code16 声明为trumb指令

最重要的几个伪指令

• ldr 大范围的地址加载指令
• adr 小范围的地址加载指令
• adrl 中等范围的地址加载指令
• nop 空操作
• adr与ldr的差异：ldr加载的地址在链接时确定，而adr加载的地址在运行时确定，所以我可以通过adr和ldr加载的地址比较来判断当前程序是否在链接时指定的地址运行。