Linux_kernel汇编指令05

一、温故知新

1、跳转指令

b{cond} <target_label>

相当于C语言中的goto

<target_label>是跳转地址，±32M

{cond}是条件码，先决条件

根据CPSR寄存器的NZCV位来决定是跳转还是不跳转

bl

l：带链接状态，将PC寄存器的值保存到LR寄存器中

BL跳转的范围是±32M

bx

ARM有两种工作状态，ARM与Thumb

x可以进行状态的切换

2、数据传输指令

mov 数据传输指令

mov{cond}{S} <Rd>, <OP2>

{cond}条件码，是先决条件

{S}决定是否影响CPSR寄存器的NZCV位

<Rd>一定是通用寄存器

<OP2>有三种表现形式：立即数\寄存器\寄存器移位之后的值

mvn 数据取反传输指令

mvn{cond}{S} <Rd>, <OP2>

{cond}条件码，是先决条件

{S}决定是否影响CPSR寄存器的NZCV位

<Rd>一定是通用寄存器

<OP2>有三种表现形式：立即数\寄存器\寄存器移位之后的值

3、数据处理指令

1）移位操作

    LSL逻辑左移，空位补0

LSR逻辑右移，空位补0

   ASR算术右移，最高位补符号位

   ROR循环右移，被移出的位位将重新插入最高位

RRX带扩展的循环右移，新的最高位由CPSR寄存器的C位补充，拿最低位更新C位

2）算术运算指令

add加法指令

  add{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <OP2>

   {cond}条件码，是先决条件

   {S}决定是否影响CPSR寄存器的NZCV位

   <Rd>目标寄存器

   <Rn>操作寄存器

   <OP2>有三种表现形式：立即数\寄存器\寄存器移位之后的值

adc带进位的加法指令

  adc{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <OP2>

{cond}条件码，是先决条件

{S}决定是否影响CPSR寄存器的NZCV位

   <Rd>目标寄存器

<Rn>操作寄存器

   <OP2>有三种表现形式：立即数\寄存器\寄存器移位之后的值

   adc r0, r1, r2 @r0 = r1 + r2 + CPSR.C位

sub减法指令

sub{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <OP2>

{cond}条件码，是先决条件

{S}决定是否影响CPSR寄存器的NZCV位

<Rd>目标寄存器

<Rn>操作寄存器

<OP2>有三种表现形式：立即数\寄存器\寄存器移位之后的值

sbc带借位的减法指令

sbc{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <OP2>

{cond}条件码，是先决条件

   {S}决定是否影响CPSR寄存器的NZCV位

<Rd>目标寄存器

   <Rn>操作寄存器

   <OP2>有三种表现形式：立即数\寄存器\寄存器移位之后的值

   sbc r0, r1, r2 @r0 = r1 - r2 - NOT(CPSR.C位)

rsb逆向减法指令

rsb{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <OP2>

{cond}条件码，是先决条件

   {S}决定是否影响CPSR寄存器的NZCV位

<Rd>目标寄存器

   <Rn>操作寄存器

<OP2>有三种表现形式：立即数\寄存器\寄存器移位之后的值

   rsb r0, #0x08, r1 @语法错误

4、位运算指令

and &

orr |

eor ^

bic 清除

5、比较测试指令

cmp 比较指令（内部其实做了一个相减的操作）

tst 位测试指令

teq 相等测试指令

注意：比较测试指令即使不加S，默认也会影响CPSR寄存器的NZCV位

二、ARM汇编-加载存储指令

图示过程

1、单寄存器加载指令

ldr指令用于从存储器(内存)中加载数据到寄存器中

ldr{cond} Rd, addr @用于将一个字(32bit)从内存中加载到寄存器中

{cond}条件码

Rd寄存器

addr地址

加载多少个字节可以根据ldr后面的符号来指定
ldrb	用于将一个无符号单字节(8bit)从内存中加载到寄存器中
ldrh	用于将一个无符号半字(16bit)从内存中加载到寄存器中
ldrsb	用于将一个有符号单字节(8bit)从内存中加载到寄存器中
ldrsh	用于将一个有符号半字(16bit)从内存中加载到寄存器中
ldrt	用于将一个字(32bit)从内存中加载到寄存器中，并保证加载过程不中断
ldrbt	用于将一个无符号单字节(8bit)从内存中加载到寄存器中，并保证加载过程不中断
ldrd	用于将一个双字(64bit)从内存中加载到寄存器中

2、单寄存器字/无符号字节加载地址模式

地址模式 = 基地址 + 偏移地址

基地址 = 任意的通用寄存器

偏移地址 = 立即数\寄存器\寄存器移位

3、ldr示例

[ ]是把内容取出来
ldr r0, [r1]	将存储器地址为r1的字数据读到寄存器r0
ldr r0, [r1, #0x8]	将存储器地址为r1 + 0x8的字数据读到寄存器r0
ldr r0, [r1, #-0x20]	将存储器地址为r1 - 0x20的字数据读到寄存器r0
ldr r0, [r1, r2]	将存储器地址为r1 + r2的字数据读到寄存器r0
ldr r0, [r1, -r2]	将存储器地址为r1 - r2的字数据读到寄存器r0
ldr r0, [r1, r2, lsl #3]	将存储器地址为r1 + r2 * 8的字数据读到寄存器r0
ldr r0, [r1, #0x8]!	将存储器地址为r1 + 0x8的字数据读取到r0，并且将r1 + 0x8的值存入到r1
ldr r0, [r1, r2]!	将存储器地址为r1 + r2的字数据读到寄存器r0，并且将r1 + r2的值存入到r1
ldr r0, [r1, r2, lsl #2]	将存储器地址为r1 + r2 * 4的字数据读到寄存器r0，并且将r1 + r2 * 4的值存入到r1
注意：加“！”表示要更新地址
ldr r0, [r1, #2]	将存储器地址为r1 + 2的字数据读到寄存器r0
ldr r0, [r1], #2	将存储器地址为r1的字数据读到寄存器r0，并将r1 + 2的值存入到r1
ldr r0, [r1], r2	将存储器地址为r1的字数据读到寄存器r0，并将r1 + r2的值存入到r1
ldr r0, [r1], r2, lsl #3	将存储器地址为r1的字数据读到寄存器r0，并将r1 + r2 * 8的值存入到r1
注意：先索引（前变址），后索引（后变址）

4、ldr和mov的区别

ldr指令用于从内存中加载数据到寄存器

ldr指令的应用场景

【1】从内存中加载变量或者常量到寄存器中

【2】加载数组元素到寄存器中

【3】进行数据的读取和赋值操作

mov指令用于在寄存器之间传递数据，或将立即数存储到寄存器中

mov指令的应用场景

【1】在寄存器之间传递数据

【2】将立即数加载到寄存器中

【3】进行数据的赋值操作

5、单寄存器存储指令

str指令用于将寄存器中的数据写入到内存中

str{cond} Rd, addr @从寄存器中将一个32bit的字数据传送到存储器中

{cond}条件码

Rd寄存器

addr地址

strb	把寄存器中低8bit数据写入到存储器中
strh	把寄存器中低16bit数据写入到存储器中
strt	把寄存器中低8bit数据写入到存储器中，并且不会被中断打断

6、单寄存器字/无符号字节存储地址模式

地址模式 = 基地址 + 偏移地址

基地址 = 任意的通用寄存器

偏移地址 = 立即数\寄存器\寄存器移位

7、str示例

str r0, [r1]	将r0寄存器中的数据写入到地址值为r1的存储器中
str r0, [r1, #0x08]	将r0寄存器中的数据写入到地址值为r1 + 0x08的存储器中
str r0, [r1, r2]	将r0寄存器中的数据写入到地址值为r1 + r2的存储器中
str r0, [r1, r2, lsl #3]	将r0寄存器中的数据写入到地址值为r1 + r2 * 8的存储器中
str r0, [r1, #0x08]!	将r0寄存器中的数据写入到地址值为r1 + 0x08的存储器中，并将r1 + 0x08的值存入到r1
str r0, [r1, r2]!	将r0寄存器中的数据写入到地址值为r1 + r2的存储器中，并将r1 + r2的值存入到r1
str r0, [r1, r2, lsl #3]!	将r0寄存器中的数据写入到地址值为r1 + r2 * 8的存储器中，并将r1 + r2 * 8的值存入到r1
str r0, [r1], #0x08	将r0寄存器中的数据写入到地址值为r1的存储器中，并将r1 + 0x08的值存入到r1
str r0, [r1], r2	将r0寄存器中的数据写入到地址值为r1的存储器中，并将r1 + r2的值存入到r1

三、栈操作指令

栈是一种数据结构：FILO(first in last out)

1、ATPCS

ATPCS(ARM-Thumb Produces Call Standard)，是ARM程序和Thumb程序中调用的基本规则，目的是为了使单独编译的C语言程序和汇编程序之间能够相互调用(内嵌汇编)

2、ATPCS中各寄存器的名称

【1】R0~R3 可以记作A1~A4，用于函数间传递参数

【2】R4~R11 可以记作V1~V8，用于存储函数的局部变量

【a】R7 在Thumb工作状态下记作wr（work register）

【b】R9 可以记作sb（static base）

可以在与位置无关的代码中保存内存的静态地址，在Uboot中R9用来保存.global data的起始地址

【c】R10 可以记作sl（stack limit[栈限制]）

用来检测stack是否overflow，可以把stack的最低端写入sl寄存器中，这样处理后，如果sp指向的地址低于sl寄存器里面的值时，就会触发栈溢出的错误。

【d】R11 可以记作fp（frame pointer[帧指针]）

在函数的调用过程中，通常使用栈帧结构，也就是sp指针总是指向程序的顶端，同时设置fp来保存当前函数在栈上的基地址

-------------------------------------------------------------------------

补充：

在多进程并发程序中，每一个进程都有自己的栈

在同一进程中调用函数和被调用函数使用的是同一个栈，我们该如何进行区分？

我们可以使用桟帧（stack frame）来区分，桟帧就是一个函数所使用的stack的一部分，所有函数的桟帧穿起来就是一个完整的栈，桟帧的两个边界分别是由fp和sp来限定

-------------------------------------------------------------------------

【3】R12 可以记作ip（内部程序调用暂存器）

在子程序中R13(sp)不能作其他的用途，寄存器R13在进入子程序和退出子程序时的值必须相等

【4】R13 可以记作sp（stack pointer[栈指针]）

【5】R14 可以记作lr（link register[链接寄存器]）

用于保存调用函数的返回地址

【6】R15 可以记作pc（program counter[程序计数器]）

不能作为其他的用途来使用

3、数据栈的使用规则

对于ARM来说，支持4中栈，分别是：

【1】FD 满递减栈

【2】FA 满递增栈

【3】ED 空递减栈

【4】EA 空递增栈

---------------------------------------------------------

F：Full 满栈SP指向最后一个数据

E：Empty 空栈SP指向与最后一个数据相邻的下一个可写单元

D：Descend 递减，代表栈的增长方向

A：Ascend 递增，代表栈的增长方向

满栈：栈顶本身有数据（SP寄存器指向位置本来有数据）

空栈：栈顶本身没有数据（SP寄存器指向位置本来没有数据）

注意：我们的S5P6818的内核ARM-Cortex-A53的栈所使用的结构就是fd满递增栈

---------------------------------------------------------

4、指令

ldr：从存储器加载数据到寄存器

str：从寄存器存储数据到存储器

ldm：（load much）多数据加载，将地址上的值加载到寄存器上（相当于出栈）

stm：（store much）多数据存储，将寄存器上的值存储到地址上（相当于入栈）

1）执行格式

ldm{cond} mode Rn{!}, register{^}

stm{cond} mode Rn{!}, register{^}

Rn基址寄存器，存储传送数据的起始地址(Rn不能是R15)

！表示最后的地址写回到Rn中

register可以包含多个寄存器，用“,”隔开

如：{r1, r2, r3, r6-r9} 寄存器由小到大顺序排列

^不允许在用户模式(user)和系统模式(system)下运行