arm汇编编程(示例)

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一、arm的认知及基本概念

(一).arm的基本概念

1.什么是arm

arm是一家英国电子公司的名字，全名是Advanced RISC Machine

这家企业设计了大量高性能、廉价、耗能低的RISC（精简指令集）处理器，ARM公司只设计芯片而不生产，它将

技术授权给世界上许多公司和厂商。目前采用arm技术知识产权内核的微处理器，即通常所说的arm微处理器

所以arm也是对一类微处理器的通称。

arm指令集体系版本号（软件）为V1 ~ V7目前V1 ~ V3已很少见。从V4版不再与以前的版本兼容。

arm的CPU系列（硬件）主要有ARM7 ~ ARM11

2.典型的嵌入式处理器

arm 占市场79.5%ARM

mips 占市场13.9%MIPS

microSPARC 占市场3.1%SUN

PowerPc 占市场2.8%IBM

其它占市场0.8%

3. arm的应用范围：

工业控制：

如机床、自动控制等

无线通信：

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如手机

网络应用：如电子产品：

如音视频播放噐、机顶盒、游戏机、数码相机、打印机

其它各领域：

如军事、医疗、机器人、xx等

4.计算机体系结构

见图：

xx.xx计算机体系图

xx.xx体系结构

处理器使用同一个存储器，经由同一个总线传输

完成一条指令需要3个步骤：

即取指令->指令译码->执行指令

指令和数据共享同一总线的结构

哈佛体系结构

将程序指令存储和数据存储分开

中央处理器首先到程序指令存储器中读取程序指令。解码后到数据地址，再到相应的数据存储器读取数据，然后执行指令

程序指令存储与数据存储分开，可以使指令和数据有不同的数据宽度。

5.复杂指令集与精简指令集

CISC 复杂指令集：

采用冯.诺依曼体系结构。数据线和指令线分时复用（只能通过一辆车）。

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存储器操作指令多汇编程序相对简单指令结束后响应中断CPU电路丰富面积大功耗大

RISC 精简指令集：

采用哈佛体系结构。数据线和指令线分离（同时能通过多辆车）。

对存储器操作有限汇编程序占空间大在适当地方响应中断CPU电路较少体积小功耗低

ARM采用RISC精简指令集

Thumb是ARM体系结构中一种16位的指令集。

从ARMv4T之后，的ARM处理器有一种16-bit指令模式，叫做Thumb，较短的指令码提供整体更佳的编码密度，更有效地使用有限的内存带宽。所有ARM9和后来的家族，包括XScale 都纳入了Thumb 技术。

即ARM有两种指令集：

RIS

C、Thumb

6. arm的思想

1) arm体系的总思想：

在不牺牲性能的同时，尽量简化处理器。同时从体系结构上灵活支持处理器扩展。采用RISC结构。RISC处理器简化了处理器结构，减少复杂功能指令的同时，提高了处理器速度。

ARM及MIPS都是典型的RISC处理器

2) arm的流水线结构

arm处理器使用流水线来增加处理器指令流的速度，这样可以使几个操作同时进行。并使处理和存储器系统连续操作。

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arm处理器分为三级：

取指->译码->执行

取指：

指令从存储器中取出

译码：

对指令使用的寄存器进行译码

执行：

从寄存器组中读取寄存器，执行移位和ALU操作，寄存器被写回到寄存器组中

3) ARM处理器支持的类型

字节8位

半字16位

字32位

**所有数据操作都以字为单位

**ARM指令的长度刚好是一个字，Thumb指令长度刚好是半个字

4) ARM处理器状态

ARM处理器内核使用ARM结构，该结构包含32位的ARM指令集和16位Thumb指令集，因此ARM有两种操作状态

ARM状态：32位

Thumb状态：16位

5)处理器模式

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ARM处理器共有7种运行模式：

用户：

正常程序工作模式，不能直接切换到其它模式

系统：

用于支持操作系统的特权任务，可以直接切换到其它模式

快xx：

支持高速数据传输及通道处理，FIQ异常响应时进入此模式

xx：

用于通用中断处理，IRQ异常响应时进入此模式

管理：

操作系统保护代码，系统复位和软件中断响应时进入此模式

中止：

用于支持虚拟内存或存储器保护，用于MMU

未定义：

支持硬件协处理器的软件仿真，未定义指令异常响应时进入此模式。

(二)、经典平台硬件组成

见图：

arm硬件组成图

开发板一般是由一块组成的，有核心器件和外围器件接口等，但是有的是由两块板子组成，主版和核心板，主版上主要是外围接口，外围器件等，核心板上主要是核心器件，还有一些晶振电路等

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1.核心板(天嵌2440)

CPU处理器S3C2440AL，主频400MHz（最高可达533MHz）

SDRAM内存板载64MBSDRAM（标准配置）,32bit数据总线SDRAM时钟频率高达100MHz（支持运行133MHz）

Nand Flash 板载64MB Nand Flash或256MB Nand Flash（标准配置）

Nor Flash 板载2MB Nor Flash（最高可升级到8MB）

CorePower 专业1.25V核心电压供电

Power 核心板采用3.3V供电

Powerled 核心板电源指示灯

核心板接口型号为DC-2.0双列直插

SDRAM：

随机存储器，普遍使用的内存。用作主存。

NOR Flash和NAND Flash是现在市场上两种主要的非易失闪存。

NOR的特点是芯片内执行，应用程序可以直接在flash 闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。

NAND结构能提供极高的单元密度，可以达到高存储密度，并且写入和擦除的速度也很快。

2.主板

电源

并口线

复位

RTC电源

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RS232电平转换DB9插座

音频IIS,AC97

按键、PS/2与IC接口

数码管

触摸屏

以太网卡

主USB HUB 1转4

3.寄存器

见图：

ARM模块和内核框图

寄存器是中央处理器内的组成部份。

寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件，用来暂存指令、数据和位址。在中央处理器的控制部件中，包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中，包含的寄存器有累加器(ACC)。

IR 用于存储指令

PC 用于存储程序运行的地址（即当前指令在内存中的位置）

寄存器是由一个指令的输出或输入可以直接索引到的暂存器群组。所有的计算机指令都是进入寄存器后被直接读取

ARM的汇编编程，本质上就是针对CPU寄存器的编程。

//*******重点需要背讼*************************************************ARM寄存器分为2类：

普通寄存器和状态寄存器

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(1)通用寄存器和计数器：

共32个，15个通用寄存器

R0 -R7未备份寄存器

R0(a1)R1(a1) R2(a3) R3(a4) R4(v1) R5(v2) R6(v3) R7(v4)

R8 -R12备份寄存器

R8(v5)R9 (SB,v6) R10(SL,v7) R11(EP,v8) R12(IP)数据寄存器R15(PC)程序计数器它的值是当前正在执行的指令在内存中的位置。

当指令执行结束后，CPU会自动将PC值加上一个单位，PC值指向下一条即将执行的指令的地址

如果通过汇编指令对PC寄存器赋值，就会完成一次程序的跳转（如从子函数跳转回主函数内）

R14(LR)链接寄存器存放子程序的返回地址

例如：

在主函数内，如果调用子函数，程序会进入到子函数内执行。

当子函数执行完毕后，需要回到

主函数内，所以，在子函数调用前需要将这个地址先保存起来，否则无法找到这个地址。

LR用于保存这个地址，这个地址也称为子程序返回地址。当子函数结束后，再将LR内的地址赋给PC即可。

如果子程序再调用孙程序，LR如何保存地址呢？

先把当前LR内的值压入内存的栈区，然后LR再保存孙程序的返回地址。当孙程序执行完后通过PC跳转到

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子程序内，此时将栈区内的子程序返回地址取出保存在LR内。当子程序执行完后，再通过PC跳转到主函数内。

R13(SP)栈指针寄存器用于存放堆栈的栈顶地址。

SP相当于指针变量，保存的是栈顶的地址，出栈时，从SP指向的内存中取出数据，入栈时将新的内存地址

压入栈顶，而SP相当于链表的头指针(head)。

原则上说R0-R12可以保存任何数据。其中R0-R7用来临时存储数据，R8-R12系统没有用来做任何特殊用途，常用于中断

而在汇编与C语言的交互中，定制了ATPCS标准

寄存器：

R4-R11用来保存局部变量

参数：

参数小于等于4，用R0-R3保存参数，参数多于4，剩余的传入堆栈函数返回：

结果为32位整数，通过R0返回

结果为64位整数，通过R0，R1返回

对于位数更多的结果，通过内存传递

(2)状态寄存器:

状态寄存器用于保存程序的当前状态

CPSR 当前程序状态寄存器

一个寄存器为32位，每一位数据代表不同的状态。分为三个部分(条件代码标志位、控制位、保留区位)