ARM汇编

基本概念

汇编语言，又叫助记符语言。由编译器产生最佳代码，尤其是Thumb

ARM汇编指令

ARM汇编指令的特点

  • 大多数指令都是单周期
  • 大多数指令都可以条件执行（if else / switch case）

条件码

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操作码条件助记符标 志含 义
0000EQZ=1相等
0001NEZ=0不相等
0010CS/HSC=1无符号数大于或等于
0011CC/LOC=0无符号数小于
0100MIN=1负数
0101PLN=0正数或零
0110VSV=1溢出
0111VCV=0没有溢出
1000HIC=1,Z=0无符号数大于
1001LSC=0,Z=1无符号数小于或等于
1010GEN=V有符号数大于或等于
1011LTN!=V有符号数小于
1100GTZ=0,N=V有符号数大于
1101LEZ=1,N!=V有符号数小于或等于
1110AL任何无条件执行 (指令默认条件)
1111NV任何从不执行(不要使用)

分支跳转指令

ARM跳转方式

  • 发生异常
  • 使用分支指令
  • 直接向PC赋值

支持的3条分支指令

  • B 分支指令
  • BL 带链接的分支指令
  • BX 带状态切换的分支指令

B类似C语言中的goto，指令格式：B{cond}<target_label>

BL一般用于函数调用，指令格式：BL{cond} <target_address>

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bl main //在向main函数跳转之前, 记录当前的下条指令的地址存放到lr中

注意：目标地址的范围 ±32MB

{cond} 为指令的条件码，如EQ、NE、CC、CS… …

<target_address> 为跳转的目标地址

将指令中的24位带符号的补码的立即数扩展为32bit，将32bit的数左移两位，将得到的值加上PC寄存器，得到的就是目标地址。

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原理：根据4字节对齐
0000 0000
0004 0100
0008 1000
000c 1100
最后两位都是0
24bit的立即数就有了26位的寻址能力 ±32M = 2^26 = 16=64M

BX指令格式：BX{cond} <Rm>

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跳转范围限制：绝对地址、4G范围

数据处理指令

移位指令

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  • LSL 逻辑左移（logical shift left）进行移位操作之后，空出来的位添0

    • <RN> LSL #<shift imm> 立即数
    • <RN> LSL <RS>移位的个数由RS寄存器的bit[7:0]决定

  • LSR 逻辑右移（logical shift right）进行移位操作之后，空出来的位添0

    • <RN> LRL #<shift imm> 立即数
    • `<RN> LRL <RS>移位的个数由Rs寄存器的bit[7:0]决定

  • ASR 算数右移（Arithmetic shift right）进行移位操作之后，最高位补符号位

  • ROR 循环右移，最低位变成了最高位

  • RRX 带扩展位的循环右移，新的最高位由cpsr的C位决定，最低位更新cpsr的C位

数据传输指令MOV

MOV的指令格式：MOV{cond}{S} <Rd>, <shifter_operand>

cond表示条件执行，EQ、NE、CC、CS… …

S会影响cpsr的NZCV位

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mov r0,  #10  @ 表示r0 = 10 
movs r0, #10  @ r0 = 10  N = 0 Z = 0

Rd 目标寄存器，一定是通用寄存器

shifter_operand 有三种表现形式，即可以是立即数, 也可是通用寄存器, 或通用寄存器移位之后的值

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mov r0, #10 @注意立即数的合法性，存在一个bit的立即数能够循环右移偶数位得到，这个立即数就是合法的
mov r0, r2 @ r0 = r2
mov r0, r2 ,lsl #2 @ 把r2里面的值逻辑左移两位之后的值移动到r0寄存器中 r2 <<= 2 ，r0 = r2

moveqs r0, r1   @ if (CPSR.Z == 1) 
					movs r0, r1 @ r0 = r1, if(r0 == 0)则Z == 1 else Z = 0 
								@ N = r0[31]

算数运算指令

ADD{cond}{S} <Rd>, <Rn>, <shifter_operand>

加载存储指令

在ARM中所有的运算都是在通用寄存器完成的，在C语言中的数据都是保存在内存中，我们编译好的代码要在内存中分成很多段C语言内存分区。加载存储指令分为两个操作，一个是存储store：将寄存器中运算的结果存储到内存中；另一个是加载load：将内存中的数据加载到通用寄存器中。所以操作对象就是两种，内存和通用寄存器。

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mov r1, #0x48000000
ldr r0, [r1]  @ 将内存0x48000000开始的4字节的数据加载到r0中, 等价于：r0 = *((int *)0x48000000)
ldrb r0, [r1] @ 将内存0x48000000开始的1字节的数据加载到r0中 b:byte
				@ *((unsigned char *)0x48000000) 取出来的8bit 存放到r0寄存器的低8个bit高24bit补0

ldrsb r0, [r1]  @ 将内存0x48000000开始的1字节的数据加载到r0中, r0的高24bit补符号位
ldrh  r0, [r1]  @ 将内存0x48000000开始的2字节的数据加载到r0中, r0的高16bit补0
ldrsh r0, [r1]  @ 将内存0x48000000开始的2字节的数据加载到r0中, r0的高16bit补符号位

ldr r0, [r1]  @ [r1] ---> r0

@------------------------------------------------------@

@例子
ldr r0, [r1, #0x08]   		@ [r1 + 0x08] ---> r0 
ldr r0, [r1, r2]      		@ [r1 + r2] ---> r0 
ldr r0, [r1, r2, lsl #2]  @ [r1 + r2 << 2] ---> r0

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@注意：加!表示更新基址

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mov r1, #0x48000000
str r0, [r1]  @将r0中的4字节数据写入到0x48000000指向的内存中
strb r0, [r1] @将r0中的1字节（低8bit）数据写入到0x48000000指向的内存中 
strh r0, [r1] @将r0中的2字节（低16bit）数据写入到0x48000000指向的内存中 
str r0, [r1]  			 			@ r0 ---> [r1]  
str r0, [r1, #0x08]  			@ r0 ---> [r1+0x08]
str r0, [r1, r2]     			@ r0 ---> [r1+r2] 
str r0, [r1, r2, lsl #2]  @ r0 ---> [r1 + r2 * 4]
@--------------------------@
str r0, [r1, #0x08]!       @ r0 ---> [r1 + 0x08]  r1 = r1 + 0x08
str r0, [r1, r2]!     		 @ r0 ---> [r1 + r2]  r1 = r1 + r2
str r0, [r1, r2, lsl #3]!  @ r0 ---> [r1 + r2 * 8]  r1 = r1 + r2 * 8
@--------------------------@
str r0, [r1], #0x08 	    @ r0 ---> [r1]   r1 = r1 + 0x08
str r0, [r1], r2					@ r0 ---> [r1]   r1 = r1 + r2
str r0, [r1], r2, lsl #3  @ r0 ---> [r1]   r1 = r1 + r2 * 8
笔试题： 实现memcpy(3) 将内存0x8e00开始的64个字节到0x8f00开始的内存空间

思路： 先初始化内存 8e00 ，load到寄存器中 再store 0x8f00 内存的位置

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.text
.code 32
.global _start

_start:
	mov r0, #0x8e00
	mov r1, #1
	mov r2, #16

loop:
	str r1, [r0], #4
	subs r2, r2, #1
	bne loop

mem_cpy:
    mov r0, #0x8e00  
    mov r1, #0x8f00  
    mov r2, #16  

next_word:
    ldr r3, [r0], #4  
    str r3, [r1], #4  
    subs r2, r2, #1  
    bne next_word  
    
mem_ok:
	b .

.data
	.space 1024

.end

注意：链接的时候, 指定数据段的地址 

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arm-cortex_a9-linux-gnueabi-as memcpy.s -o memcpy.o -g
arm-cortex_a9-linux-gnueabi-ld -Tdata=0x8e00 memcpy.o -o memcpy 
qemu-arm -g 1234 memcpy  //开一个qemu的服务端
arm-cortex_a9-linux-gnueabi-gdb memcpy
target remote localhost:1234
查看内存的格式：
x /nfu addr 
x examine 
n 表示要连续查看的内存单元个数 
f 显示内存中数据时使用的哪种格式 
	x 按16进制进行显示 
	d 按10进制进行显示
u unit 每个内存单元显示的字节数 
	b  字节
	h  半字
	w  字
b 10 
c
x /16xw 0x8e00 
b 20 
c
x /16xw 0x8f00