ARM汇编基础-Cortex-A7常用汇编指令

1.1、MOV指令指令#

MOV 指令用于将数据从一个寄存器拷贝到另外一个寄存器，或者将一个立即数传递到寄存器里面，使用示例如下：

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MOV R0，R1 ;将寄存器 R1 中的数据传递给 R0，即 R0=R1
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MOV R0, #0X12 ;将立即数 0X12 传递给 R0 寄存器，即 R0=0X12

1.2、MRS指令#

MRS 指令用于将特殊寄存器(如 CPSR 和 SPSR )中的数据传递给通用寄存器，要读取特殊寄存器的数据只能使用 MRS 指令

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MRS R0, CPSR ;将特殊寄存器 CPSR 里面的数据传递给 R0，即 R0=CPSR

1.3、MSR指令#

MSR 指令用于将通用寄存器(==不能是立即数==)中的值传递给特殊寄存器(如 CPSR 和 SPSR )，特殊寄存器只能使用 MSR0 。

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MSR CPSR, R0 ;将 R0 中的数据复制到 CPSR 中，即 CPSR=R0

2.1、LDR指令#

此命令常用于将存储器的值，保存到通用寄存器，命令格式如下：

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LDR Rd, [Rn , #offset]

• Rd：

  通用寄存器(R0~R12),(R13~R15也行，但危险)，用来保存冲存储器得到的数据。

• [Rn , #offset]：

  存储器地址，从通用寄存器 (R0~R12),(R13~R15也行，但危险) 读取的值 + offset 作为存储器地址，表示要读取的目标存储器地址。

当然，LDR也可以用于加载立即数，即实现MOV指令一样的效果，但是这么使用时，其格式如下：

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LDR Rd, =立即数 ;使用LDR将一个立即数的值加载到通用寄存器中

用例：

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LDR R0, =0X0209C004 ;将寄存器地址 0X0209C004 加载到 R0 中，即 R0=0X0209C004
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LDR R1, [R0] ;读取地址 0X0209C004 中的数据到 R1 寄存器中

命令按字进行数据传输，如果需要按照半字、字节操作，可以在其末尾加上H、B，如：

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LDRH Rd, [Rn , #offset] ;按半字传输
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LDRB Rd, [Rn , #offset] ;按字节传输

2.2、STR指令#

此命令常用于将数据写入到存储器中，命令格式如下：

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STR Rd, [Rn , #offset]

使用方法和 LDR 类似，但是不能是一个立即数，只是换了一个传输方向。

• Rd:

  用于保存要写入的数据的通用寄存器

• [Rn , #offset] :

  要写入的存储器地址：Rn + offset。

用例：

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LDR R0, =0X0209C004 ;将寄存器地址 0X0209C004 加载到 R0 中，即 R0=0X0209C004
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LDR R1, =0X20000002 ;R1 保存要写入到寄存器的值，即 R1=0X20000002
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STR R1, [R0] ;将 R1 中的值写入到 R0 中所保存的地址中

命令按字进行数据传输，如果需要按照半字、字节操作，可以在其末尾加上H、B，如：

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STRH Rd, [Rn , #offset] ;按半字传输
2
STRB Rd, [Rn , #offset] ;按字节传输

3.1、压栈和出栈#

压栈和出栈即函数调用时的出入栈(stack)操作。调用函数后，用户保护和恢复现场。

压栈的指令为 PUSH，出栈的指令为 POP， PUSH 和 POP 是一种多存储和多加载指令，即可以一次操作多个寄存器数据，他们利用当前的栈指针 SP 来生成地址。

这两条的指令格式如下：

3.2、PUSH指令#

指令将通用寄存器 (R0~R15) 中的内容压入栈内存，使用方法如下：

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PUSH {R0~R3, R12} ;将 R0~R3 和 R12 压栈

假设当前的栈内存的栈顶地址为0x80000000，当执行压栈操作后，其栈结构如图：

栈顶地址变为了 0x80000000 - ( 4 + 1 ) * 4 = 0x7FFFFFEC ，即此时SP指向了 0x7FFFFFEC 。

需要注意的是压栈顺序，是按照寄存器标号，由大到小依次入栈的，即在此用例中，R12先入栈，然后才依次是R3、R2、R1、R0。

因此最终栈顶SP只想的地址是R0的内容。

再次基础上，在对LR寄存器压栈：

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PUSH {LR} ;将 LR 进行压栈

存储结构又变为：

3.3、POP指令#

从栈中恢复寄存器列表，按照3.2的模型，当需要从栈内存恢复现场时：

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POP {LR} ;先恢复 LR
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POP {R0~R3,R12} ;在恢复 R0~R3,R12

POP指令按照入栈顺序，一次将栈内容推出。

3.4、STMFD、LDMFD指令#

出入栈除了可以使用PUSH和POP指令外，还可以使用STMFD和LDMFD进行替代。

STMFD和LDMFD分为两个部分，STM + FD 和 LDM + FD，STM、LDM和前面提到的STR、LDR指令类似，都是对存储器进行操作，但是STR、LDR是操作单个寄存器，而STM、LDM是操作多个寄存器，而其中的FD代表着Full Descending，即满递减的意思。

STMFD存储前，指针会先减少要存储的内容大小，为数据腾出空间，然后再写入数据。

LDMFD加载前，指针会先增加要加载的内容大小，为数据腾出空间，然后再加载数据。

对于堆栈而言，刚好地址是向下增长的。因此可以使用STMFD代替PUSH，使用LDMFD代替POP。

入栈：

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STMFD SP!,{R0~R3, R12} ;将SP中的存储地址减少腾出空间后，写入R0~R3 和 R12的值，完成后更新SP，即R0~R3 和 R12压栈
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STMFD SP!,{LR} ;将SP中的存储地址减少腾出空间后，写入LR的值，完成后更新SP，即将LR压栈

出栈：

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LDMFD SP!,{LR} ;将SP中的存储地址增加后，传输到LR寄存器中，完成后更新SP，即LR出栈
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LDMFD SP!,{R0~R3,R12} ;将SP中的存储地址增加后，传输到R0~R3 和 R12寄存器中，完成后更新SP，即R0~R3 和 R12出栈

里面SP后面跟的!表示更新SP本身的值，即传输完成后，将更新SP中的值，指向新的栈顶地址，它有通过此命令传输的数据大小决定。

当然，STM + FD 和 LDM + FD 代表了STMFD、LDMFD，那也就存在着其他组合方式，如：

• IA (Increment After)
• IB (Increment Before)
• DA (Decrement After)
• DB (Decrement Before)
• FD (Full Descending)
• FA (Full Ascending)
• ED (Empty Descending)
• EA (Empty Ascending)

这里就不过多做介绍了。

4.1、B指令#

这是最简单的跳转指令， B 指令会将 PC 寄存器的值设置为跳转目标地址， 一旦执行 B 指令， ARM 处理器就会立即跳转到指定的目标地址。==如果要调用的函数不会再返回到原来的执行处==，那就可以用 B 指令，如下示例：

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_start:
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  ldr sp,=0X80200000  ;设置栈指针
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  b main  ;跳转到 main 函数

这段代码就是典型的跳转到C代码的汇编指令，但这里只初始化了SP指针，还有其他的初始化DDR等操作没有做。

代码中初始化了sp指针，然受使用b跳转到main函数。

4.2、BL#

相对于B指令，BL跳转前，会将当前PC寄存器的值保存在LR寄存器，即保存返回地址。因此使用BL跳转后的函数，可以返回。

比如 Cortex-A 处理器的 irq 中断服务函数都是汇编写的，主要用汇编来实现现场的保护和恢复、获取中断号等。

例如：

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push {r0, r1} ;保存 r0,r1
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cps #0x13 ;进入 SVC 模式，允许其他中断再次进去
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bl system_irqhandler ;加载 C 语言中断处理函数到 r2 寄存器中
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cps #0x12 ;进入 IRQ 模式
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pop {r0, r1}
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str r0, [r1, #0X10] ;中断执行完成，写 EOIR

上述代码中 bl system_irqhandle 就是执行 C 语言版的中断处理函数，当处理完成以后是需要返回来继续执行下面的程序，所以使用了 BL 指令。