ARM 汇编语言基础

汇编指令代码框架

汇编指令语法格式

数据处理指令

数据搬移指令 mov

示例

立即数的本质

立即数的特点

立即数的使用

算术运算指令

指令格式

add 普通的加法指令

adc 带进位的加法指令

跳转指令

Load/Store指令

状态寄存器指令

基础概念

C 语言与汇编指令的关系
- 语句：带有分号 (;) 的 C 语言语句可以被编译成汇编指令。
- 预处理指令：以井号 (#) 开头的行称为预处理指令，它们告诉编译器如何处理源代码。
汇编语言的整体分类
- 指令：编译后生成一条机器码，存储在内存中供 CPU 执行。
- 伪操作：不生成机器码也不占用内存，用于控制汇编过程。
  
  (相当于c中的’#‘的内容)告诉编译器怎么编译）
- 伪指令：在编译时被替换为一系列等效的指令，用于实现某些高级功能。
  
  (如：cpu中没有乘法器，对应没有乘法指令，3*3 ---》用加法器实现3+3+3，替换实现)
注释
- 单行注释：使用 @ 符号开始。
- 多行注释：使用 /**/ 包围。
指令分类
- 数据处理指令：对数据进行逻辑和算术运算。
- 跳转指令：改变程序流程，即修改程序计数器 PC。
- Load/Store 指令：读取和写入内存。
- 状态寄存器传送指令：读写 CPSR（当前程序状态寄存器）。
- 异常中断产生指令：触发软件中断（SWI），用于系统调用。
- 协处理器指令：操作协处理器，比如浮点运算单元 FPU。

汇编指令代码框架

.text
.global _start
_start:
    ; 汇编代码段
.end

汇编指令语法格式

<opcode><code>{s} Rd, Rn, operand2

opcode：指令名称。
code：条件码，可选，默认无条件执行。
s：是否更新 CPSR 的标志位。
Rd：目标寄存器。
Rn：第一个操作寄存器。
operand2：第二个操作数，可以是寄存器或立即数。

注：指令的名字，条件码，s连到一起写，指令名和目标寄存器之间使用空格，寄存器和数据之间使用逗号隔开，指令中的字符不区分大小写

数据处理指令

数据搬移指令 `mov`

格式：<opcode><code>{s} Rd, operand2
立即数形式：mov{<code>}{s} Rd, #immediate

示例

在这个示例中，我们首先声明了一个 .text 段，然后定义了一个全局符号 _start，这是程序的入口点。接下来我们初始化寄存器 R0 为 0x1234，然后将 R0 的值复制给 R1。最后，通过 bx lr 返回到调用者

.text
.global _start

_start:
    ; 初始化寄存器 R0 为 0x1234
    mov r0, #0x1234
    ; 将 R0 的值移动到 R1
    mov r1, r0
    ; 结束程序
    bx lr

.end

1》数据搬移指令 mov
@ 格式：<opcode><code>{s} Rd, oprand2
如果是立即数，前边必须加#

PC寄存器详细讲解：

指令的执行三步：取指，译码，执行（PC永远指向当前正在取指指令的地址）。

立即数在 ARM 汇编语言中是一个重要的概念。立即数是直接编码在指令中的数值，它与普通变量不同，后者通常存储在内存中。下面是关于立即数的一些详细说明和优化后的格式：

立即数的本质

立即数是直接嵌入在指令中的数据，作为指令的一部分。这意味着当指令被加载到处理器中时，立即数也会同时被加载。

立即数的特点

优点：
- 快速访问：因为立即数是与指令一同加载的，所以不需要额外的时间去内存中获取。
- 节省空间：如果立即数足够小，那么可以减少对寄存器的需求，从而节省空间。
缺点：
- 数量有限：立即数的大小受到指令格式的限制，ARM 架构中立即数通常被限制在一定范围内。
- 表达能力受限：由于立即数大小的限制，有时候无法直接表示较大的数值。

立即数的使用

在 ARM 汇编语言中，立即数通常用于简单的数值操作，例如赋值或者与寄存器进行逻辑运算。立即数只能是某些特定的值，并且这些值通常被限制为可以由指令直接处理的形式。

如：MOV ,#0x12345678 @报错，不合法

对于 mov 指令而言，立即数必须是一个可以通过位移得到的 8 位值。这意味着立即数必须是 2 的幂次方的倍数，并且最大不超过 255。例如， 0x1234 是一个有效的立即数，因为它可以通过位移得到。但是 0x12345678 则不是一个有效的立即数，因为它超过了 8 位的限制，并且不能通过简单的位移得到。

注：使用mov 给寄存器里面存放值的时候，#号后面需是有效数（1：立即数，2：取反之后是立即数），如果不是立即数需要用ldr指令进行存放。

算术运算指令

常见的算术运算指令包括：

add：加法
adc：带进位的加法
sub：减法
sbc：带借位的减法
mul：乘法

指令格式

算术运算指令的一般格式如下：

<opcode>{<code>}{s} Rd, Rn, operand2

其中：

<opcode> 是指令名称。
<code> 是条件码，可选。
{s} 表示是否更新 CPSR 的标志位。
Rd 是目标寄存器。
Rn 是第一个操作寄存器。
operand2 是第二个操作数，可以是寄存器或立即数。

add 普通的加法指令

adc 带进位的加法指令

假设2个64位的数相加

第一个64位的数，R0存放低32位，R1存放高32位,
第二个64位的数，R2存放低32位，R3存放高32位
结果R4存放低32位，R5存放高32位

add和ADC的区别，例如是64位的字符，如果低位大小满足进1的话用ADD只会显示在C进1，但是存储的地址并不进1，ADC的话则会将存储的地址进1

注意：mul r2, r0, #0x4 @ 错误

乘法指令的第二个操作数只能是一个寄存器

mul r2, r1,r0

跳转指令

1》修改PC,不建议使用,因为需要查询指令的地址

2》 b bl ：指令跳转

格式：b/bl Label
Label: 指令
相当C语言的函数调用
B指令(不带返回的跳转)

不保存返回地址的跳转（返回地址不保存到lr中）

BL指令(带返回的跳转指令),将LR的值修改成跳转指令下一条指令的地址,再将PC的值修改成跳转标识符下指令的地址

补充了解：

RM指令条件码表：可跟的判断条件成立跳转(NZCV在用于判断两者之间关系使用比较多)

如：c代码如下：

练习：
    实现以下逻辑
		unsigned int r1 = 9;
		unsigned int r2 = 15;
		while(1)
		{
		        if(r1 == r2)
				goto stop;
			if(r1 > r2)
		            	r1 = r1 - r2;
		        if(r1 < r2)
		         	r2 = r2 - r1;
		}
	stop:
		        while(1);

汇编指令练习答案如下：
    mov r1,#9
    mov r2,#15
loop:
      cmp r1,r2  @cmp 比较指令
      beq  stop
      subhi r1,r1,r2
      subcc r2,r2,r1
      b loop
stop:
    b stop