GNU_ARM_匯編指令

1、GNU ARM 匯編指令(2008-10-29 00:16:10)轉(zhuǎn)載標(biāo)簽： linuxgnuarm匯編指令it 分類： 技術(shù)文摘 第一部分 Linux下ARM匯編語(yǔ)法盡管在Linux下使用C或C+編寫(xiě)程序很方便，但匯編源程序用于系統(tǒng)最基本的初始化，如初始化堆棧指針、設(shè)置頁(yè)表、操作 ARM的協(xié)處理器等。初始化完成后就可以跳轉(zhuǎn)到C代碼執(zhí)行。需要注意的是，GNU的匯編器遵循AT&T的匯編語(yǔ)法，可以從GNU的站點(diǎn)（）上下載有關(guān)規(guī)范。一. Linux匯編行結(jié)構(gòu)任何匯編行都是如下結(jié)構(gòu)：: comment: 注釋Linux ARM 匯編中，任何以冒號(hào)結(jié)尾的標(biāo)識(shí)符都被認(rèn)為是一個(gè)

2、標(biāo)號(hào)，而不一定非要在一行的開(kāi)始?！纠?】定義一個(gè)"add"的函數(shù)，返回兩個(gè)參數(shù)的和。.section .text, “x”.global add give the symbol add external linkageadd:ADD r0, r0, r1 add input argumentsMOV pc, lr return from subroutine end of program二. Linux 匯編程序中的標(biāo)號(hào)標(biāo)號(hào)只能由az，AZ，09，“.”，_等字符組成。當(dāng)標(biāo)號(hào)為09的數(shù)字時(shí)為局部標(biāo)號(hào)，局部標(biāo)號(hào)可以重復(fù)出現(xiàn),使用方法如下：標(biāo)號(hào)f: 在引用的地方向前的標(biāo)號(hào) ;在

3、引用前面定義的標(biāo)號(hào)標(biāo)號(hào)b: 在引用的地方向后的標(biāo)號(hào) ；在引用后面定義的標(biāo)號(hào)【例2】使用局部符號(hào)的例子，一段循環(huán)程序1: subs r0,r0,#1 每次循環(huán)使r0=r0-1 bne 1f 跳轉(zhuǎn)到1標(biāo)號(hào)去執(zhí)行局部標(biāo)號(hào)代表它所在的地址,因此也可以當(dāng)作變量或者函數(shù)來(lái)使用。三. Linux匯編程序中的分段（1）.section偽操作用戶可以通過(guò).section偽操作來(lái)自定義一個(gè)段,格式如下: .section section_name , "flags", %type,flag_specific_arguments每一個(gè)段以段名為開(kāi)始, 以下一個(gè)段名或者文件結(jié)尾為結(jié)束。這些段都有缺

4、省的標(biāo)志（flags）,連接器可以識(shí)別這些標(biāo)志。(與armasm中的AREA相同)。下面是ELF格式允許的段標(biāo)志<標(biāo)志> 含義a 允許段w 可寫(xiě)段x 執(zhí)行段【例3】定義段 .section .mysection 自定義數(shù)據(jù)段，段名為 “.mysection” .align 2 設(shè)置對(duì)齊方式 strtemp: .ascii "Temp string n0" 字符串定義（2）匯編系統(tǒng)預(yù)定義的段名.text 代碼段.data 初始化數(shù)據(jù)段.bss 未初始化數(shù)據(jù)段.sdata .sbss 需要注意的是，源程序中.bss段應(yīng)該在.text之前。四. 定義入口點(diǎn)匯編程序的缺

5、省入口是 start標(biāo)號(hào)，用戶也可以在連接腳本文件中用ENTRY標(biāo)志指明其它入口點(diǎn)。【例4】定義入口點(diǎn).section.data< initialized data here>.section .bss< uninitialized data here>.section .text.globl _start_start:<instruction code goes here>五. Linux匯編程序中的宏定義格式如下: .macro 宏名 參數(shù)名列表 偽指令.macro定義一個(gè)宏 宏體 .endm .endm表示宏結(jié)束如果宏使用參數(shù),那么在宏體中使用該參數(shù)時(shí)

6、添加前綴“”。宏定義時(shí)的參數(shù)還可以使用默認(rèn)值?？梢允褂?exitm偽指令來(lái)退出宏。【例5】宏定義.macro SHIFTLEFT a, b.if b < 0MOV a, a, ASR #-b.exitm.endifMOV a, a, LSL #b.endm六. Linux匯編程序中的常數(shù)（1）十進(jìn)制數(shù)以非0數(shù)字開(kāi)頭,如:123和9876；（2）二進(jìn)制數(shù)以0b開(kāi)頭,其中字母也可以為大寫(xiě)；（3）八進(jìn)制數(shù)以0開(kāi)始,如:0456,0123；（4）十六進(jìn)制數(shù)以0x開(kāi)頭,如:0xabcd,0X123f；（5）字符串常量需要用引號(hào)括起來(lái),中間也可以使用轉(zhuǎn)義字符,如: “You are welcome!

7、n”；（6）當(dāng)前地址以“.”表示,在匯編程序中可以使用這個(gè)符號(hào)代表當(dāng)前指令的地址；（7）表達(dá)式:在匯編程序中的表達(dá)式可以使用常數(shù)或者數(shù)值, “-”表示取負(fù)數(shù), “”表示取補(bǔ),“<>”表示不相等,其他的符號(hào)如:+、-、*、 /、%、<、<<、>、>>、|、&、!、=、>=、<=、&&、| 跟C語(yǔ)言中的用法相似。七. Linux下ARM匯編的常用偽操作在前面已經(jīng)提到過(guò)了一些為操作，還有下面一些為操作：數(shù)據(jù)定義偽操作： .byte，.short，.long，.quad，.float，.string/.asciz/.a

8、scii，重復(fù)定義偽操作.rept，賦值語(yǔ)句.equ/.set ； 函數(shù)的定義 ； 對(duì)齊方式偽操作 .align； 源文件結(jié)束偽操作.end；.include偽操作； if偽操作； .global/ .globl 偽操作 ；.type偽操作 ；列表控制語(yǔ)句 ；區(qū)別于gas匯編的通用偽操作,下面是ARM特有的偽操作 ：.reg ，.unreq ，.code ，.thumb ，.thumb_func ，.thumb_set， .ltorg ，.pool1. 數(shù)據(jù)定義偽操作（1） .byte:單字節(jié)定義，如：.byte 1,2,0b01,0x34,072,'s' ；（2） .shor

9、t:定義雙字節(jié)數(shù)據(jù)，如:.short 0x1234,60000 ；（3） .long:定義4字節(jié)數(shù)據(jù)，如:.long 0x12345678,23876565（4） .quad:定義8字節(jié)，如:.quad 0x1234567890abcd（5） .float：定義浮點(diǎn)數(shù)，如: .float 0f-314159265358979323846264338327 95028841971.693993751E-40 - pi（6） .string/.asciz/.ascii：定義多個(gè)字符串，如: .string "abcd", "efgh", "hell

10、o!" .asciz "qwer", "sun", "world!" .ascii "welcome0"需要注意的是：.ascii偽操作定義的字符串需要自行添加結(jié)尾字符'0'。（7） .rept:重復(fù)定義偽操作, 格式如下: .rept 重復(fù)次數(shù) 數(shù)據(jù)定義 .endr 結(jié)束重復(fù)定義 例如: .rept 3 .byte 0x23 .endr（8） .equ/.set: 賦值語(yǔ)句, 格式如下: .equ(.set) 變量名,表達(dá)式 例如: .equ abc 3 讓abc=32.函數(shù)的定義偽操作

11、（1）函數(shù)的定義,格式如下: 函數(shù)名: 函數(shù)體 返回語(yǔ)句一般的,函數(shù)如果需要在其他文件中調(diào)用, 需要用到.global偽操作將函數(shù)聲明為全局函數(shù)。為了不至于在其他程序在調(diào)用某個(gè)C函數(shù)時(shí)發(fā)生混亂,對(duì)寄存器的使用我們需要遵循APCS準(zhǔn)則。函數(shù)編譯器將處理為函數(shù)代碼為一段.global的匯編碼。（2）函數(shù)的編寫(xiě)應(yīng)當(dāng)遵循如下規(guī)則:l a1-a4寄存器（參數(shù)、結(jié)果或暫存寄存器，r0到r3 的同義字）以及浮點(diǎn)寄存器f0-f3(如果存在浮點(diǎn)協(xié)處理器)在函數(shù)中是不必保存的；l 如果函數(shù)返回一個(gè)不大于一個(gè)字大小的值，則在函數(shù)結(jié)束時(shí)應(yīng)該把這個(gè)值送到 r0 中；l 如果函數(shù)返回一個(gè)浮點(diǎn)數(shù)，則在函數(shù)結(jié)束時(shí)把它放入浮點(diǎn)

12、寄存器f0中；l如果函數(shù)的過(guò)程改動(dòng)了sp（堆棧指針，r13）、fp（框架指針，r11）、sl（堆棧限制，r10）、lr（連接寄存器，r14）、v1-v8（變量寄存器，r4 到 r11）和 f4-f7,那么函數(shù)結(jié)束時(shí)這些寄存器應(yīng)當(dāng)被恢復(fù)為包含在進(jìn)入函數(shù)時(shí)它所持有的值。3. .align .end .include .incbin偽操作（1）.align:用來(lái)指定數(shù)據(jù)的對(duì)齊方式,格式如下: .align absexpr1, absexpr2 以某種對(duì)齊方式,在未使用的存儲(chǔ)區(qū)域填充值. 第一個(gè)值表示對(duì)齊方式,4, 8,16或 32. 第二個(gè)表達(dá)式值表示填充的值。（2）.end:表明源文件的結(jié)束。（3

13、）.include:可以將指定的文件在使用.include 的地方展開(kāi),一般是頭文件,例如: .include “myarmasm.h”（4）.incbin偽操作可以將原封不動(dòng)的一個(gè)二進(jìn)制文件編譯到當(dāng)前文件中,使用方法如下: .incbin "file",skip,count skip表明是從文件開(kāi)始跳過(guò)skip個(gè)字節(jié)開(kāi)始讀取文件,count是讀取的字?jǐn)?shù).4. .if偽操作根據(jù)一個(gè)表達(dá)式的值來(lái)決定是否要編譯下面的代碼, 用.endif偽操作來(lái)表示條件判斷的結(jié)束, 中間可以使用.else來(lái)決定.if的條件不滿足的情況下應(yīng)該編譯哪一部分代碼。.if有多個(gè)變種: .ifdef s

14、ymbol 判斷symbol是否定義 .ifc string1,string2 字符串string1和string2是否相等,字符串可以用單引號(hào)括起來(lái) .ifeq expression 判斷expression的值是否為0.ifeqs string1,string2 判斷string1和string2是否相等,字符 串必須用雙引號(hào)括起來(lái).ifge expression 判斷expression的值是否大于等于0.ifgt absolute expression 判斷expression的值是否大于0.ifle expression 判斷expression的值是否小于等于0.iflt abso

15、lute expression 判斷expression的值是否小于0.ifnc string1,string2 判斷string1和string2是否不相等, 其用法跟.ifc恰好相反。.ifndef symbol, .ifnotdef symbol 判斷是否沒(méi)有定義symbol, 跟.ifdef恰好相反.ifne expression 如果expression的值不是0, 那么編譯器將編譯下面的代碼.ifnes string1,string2 如果字符串string1和string2不相等, 那么編譯器將編譯下面的代碼.5. .global .type .title .list（1）.gl

16、obal/ .globl ：用來(lái)定義一個(gè)全局的符號(hào)，格式如下: .global symbol 或者 .globl symbol（2）.type：用來(lái)指定一個(gè)符號(hào)的類型是函數(shù)類型或者是對(duì)象類型, 對(duì)象類型一般是數(shù)據(jù), 格式如下: .type 符號(hào), 類型描述【例6】.globl a.data.align 4.type a, object.size a, 4a:.long 10【例7】.section .text.type asmfunc, function.globl asmfuncasmfunc:mov pc, lr（3）列表控制語(yǔ)句:.title：用來(lái)指定匯編列表的標(biāo)題,例如: .title

17、 “my program”.list：用來(lái)輸出列表文件.6. ARM特有的偽操作（1） .reg: 用來(lái)給寄存器賦予別名,格式如下: 別名 .req 寄存器名（2） .unreq: 用來(lái)取消一個(gè)寄存器的別名,格式如下:.unreq 寄存器別名注意被取消的別名必須事先定義過(guò),否則編譯器就會(huì)報(bào)錯(cuò),這個(gè)偽操作也可以用來(lái)取消系統(tǒng)預(yù)制的別名, 例如r0, 但如果沒(méi)有必要的話不推薦那樣做。（3） .code偽操作用來(lái)選擇ARM或者Thumb指令集,格式如下:.code 表達(dá)式如果表達(dá)式的值為16則表明下面的指令為Thumb指令,如果表達(dá)式的值為32則表明下面的指令為ARM指令.（4） .thumb偽操作等

18、同于.code 16, 表明使用Thumb指令, 類似的.arm等同于.code 32（5） .force_thumb偽操作用來(lái)強(qiáng)制目標(biāo)處理器選擇thumb的指令集而不管處理器是否支持（6） .thumb_func偽操作用來(lái)指明一個(gè)函數(shù)是thumb指令集的函數(shù)（7） .thumb_set偽操作的作用類似于.set, 可以用來(lái)給一個(gè)標(biāo)志起一個(gè)別名, 比.set功能增加的一點(diǎn)是可以把一個(gè)標(biāo)志標(biāo)記為thumb函數(shù)的入口, 這點(diǎn)功能等同于.thumb_func（8） .ltorg用于聲明一個(gè)數(shù)據(jù)緩沖池(literal pool)的開(kāi)始,它可以分配很大的空間。（9） .pool的作用等同.ltorg（9

19、）.space <number_of_bytes> ,<fill_byte>分配number_of_bytes字節(jié)的數(shù)據(jù)空間，并填充其值為fill_byte，若未指定該值，缺省填充0。（與armasm中的SPACE功能相同）（10）.word <word1> ,<word2> 插入一個(gè)32-bit的數(shù)據(jù)隊(duì)列。（與armasm中的DCD功能相同）可以使用.word把標(biāo)識(shí)符作為常量使用 例如： Start: valueOfStart: .word Start 這樣程序的開(kāi)頭Start便被存入了內(nèi)存變量valueOfStart中。（11）.hword

20、<short1> ,<short2> 插入一個(gè)16-bit的數(shù)據(jù)隊(duì)列。（與armasm中的DCW相同）八. GNU ARM匯編特殊字符和語(yǔ)法代碼行中的注釋符號(hào): 整行注釋符號(hào): #語(yǔ)句分離符號(hào): ;直接操作數(shù)前綴: # 或 $第二部分 GNU的編譯器和調(diào)試工具一. 編譯工具1編輯工具介紹GNU 提供的編譯工具包括匯編器as、C編譯器gcc、C+編譯器g+、連接器ld和二進(jìn)制轉(zhuǎn)換工具objcopy。基于ARM平臺(tái)的工具分別為arm- linux-as、arm-linux-gcc、arm-linux-g+、arm-linux-ld和arm-linux- objcopy。GN

21、U的編譯器功能非常強(qiáng)大，共有上百個(gè)操作選項(xiàng)，這也是這類工具讓初學(xué)者頭痛的原因。不過(guò)，實(shí)際開(kāi)發(fā)中只需要用到有限的幾個(gè)，大部分可以采用缺省選項(xiàng)。GNU工具的開(kāi)發(fā)流程如下：編寫(xiě)C、C+語(yǔ)言或匯編源程序，用gcc或g+生成目標(biāo)文件，編寫(xiě)連接腳本文件，用連接器生成最終目標(biāo)文件（elf格式），用二進(jìn)制轉(zhuǎn)換工具生成可下載的二進(jìn)制代碼。（1）編寫(xiě)C、C+語(yǔ)言或匯編源程序通常匯編源程序用于系統(tǒng)最基本的初始化，如初始化堆棧指針、設(shè)置頁(yè)表、操作ARM的協(xié)處理器等。初始化完成后就可以跳轉(zhuǎn)到C代碼執(zhí)行。需要注意的是，GNU的匯編器遵循AT&T的匯編語(yǔ)法，讀者可以從GNU的站點(diǎn)（）上下載有關(guān)

22、規(guī)范。匯編程序的缺省入口是 start標(biāo)號(hào)，用戶也可以在連接腳本文件中用ENTRY標(biāo)志指明其它入口點(diǎn)（見(jiàn)下文關(guān)于連接腳本的說(shuō)明）。（2）用gcc或g+生成目標(biāo)文件如果應(yīng)用程序包括多個(gè)文件，就需要進(jìn)行分別編譯，最后用連接器連接起來(lái)。如筆者的引導(dǎo)程序包括3個(gè)文件：init.s（匯編代碼、初始化硬件）xmrecever.c（通信模塊，采用Xmode協(xié)議）和flash.c（Flash擦寫(xiě)模塊）。分別用如下命令生成目標(biāo)文件： arm-linux-gcc-c-O2-oinit.oinit.s arm-linux-gcc-c-O2-oxmrecever.oxmrecever.c arm-linux-gcc-

23、c-O2-oflash.oflash.c 其中-c命令表示只生成目標(biāo)代碼，不進(jìn)行連接；-o命令指明目標(biāo)文件的名稱；-O2表示采用二級(jí)優(yōu)化，采用優(yōu)化后可使生成的代碼更短，運(yùn)行速度更快。如果項(xiàng)目包含很多文件，則需要編寫(xiě)makefile文件。關(guān)于makefile的內(nèi)容，請(qǐng)感興趣的讀者參考相關(guān)資料。（3）*編寫(xiě)連接腳本文件gcc 等編譯器內(nèi)置有缺省的連接腳本。如果采用缺省腳本，則生成的目標(biāo)代碼需要操作系統(tǒng)才能加載運(yùn)行。為了能在嵌入式系統(tǒng)上直接運(yùn)行，需要編寫(xiě)自己的連接腳本文件。編寫(xiě)連接腳本，首先要對(duì)目標(biāo)文件的格式有一定了解。GNU編譯器生成的目標(biāo)文件缺省為elf格式。elf文件由若干段（section）

24、組成，如不特殊指明，由C源程序生成的目標(biāo)代碼中包含如下段：.text（正文段）包含程序的指令代碼；.data(數(shù)據(jù)段)包含固定的數(shù)據(jù)，如常量、字符串；.bss（未初始化數(shù)據(jù)段）包含未初始化的變量、數(shù)組等。C+源程序生成的目標(biāo)代碼中還包括.fini（析構(gòu)函數(shù)代碼）和. init（構(gòu)造函數(shù)代碼）等。連接器的任務(wù)就是將多個(gè)目標(biāo)文件的.text、.data和.bss等段連接在一起，而連接腳本文件是告訴連接器從什么地址開(kāi)始放置這些段。例如連接文件link.lds為：ENTRY(begin) ；指明程序的入口點(diǎn)為begin標(biāo)號(hào)SECTION ；段.=0x30000000; ；指明目標(biāo)代碼的起始地址為0x3

25、0000000，這一段地址為片內(nèi)RAM.text:*(.text) ；表示從0x30000000開(kāi)始放置所有的目標(biāo)文件的代碼段.data:*(.data) ；數(shù)據(jù)段從代碼段的末尾開(kāi)始.bss:*(.bss) ；bss段從數(shù)據(jù)段的末尾開(kāi)始其中，ENTRY(begin)指明程序的入口點(diǎn)為begin標(biāo)號(hào)；.=0x00300000指明目標(biāo)代碼的起始地址為0x30000000，這一段地址為 MX1的片內(nèi)RAM；.text:*(.text)表示從0x30000000開(kāi)始放置所有目標(biāo)文件的代碼段，隨后的.data:* (.data)表示數(shù)據(jù)段從代碼段的末尾開(kāi)始，再后是.bss段。（4）用連接器生成最終目標(biāo)文

26、件有了連接腳本文件，如下命令可生成最終的目標(biāo)文件：arm-linux-ld no stadlib o bootstrap.elf -Tlink.lds init.o xmrecever.o flash.o其中，ostadlib表示不連接系統(tǒng)的運(yùn)行庫(kù)，而是直接從begin入口；-o指明目標(biāo)文件的名稱；-T指明采用的連接腳本文件（也可以使用-Ttext address，address表示執(zhí)行區(qū)地址）；最后是需要連接的目標(biāo)文件列表。（5）生成二進(jìn)制代碼連接生成的elf文件還不能直接下載執(zhí)行，通過(guò)objcopy工具可生成最終的二進(jìn)制文件：arm-linux-objcopy O binary bootstrap.elf bootstrap.bin 其中-O binary指定生成為二進(jìn)制格式文件。Objcopy還可以生成S格式的文件，只需將參數(shù)換成-O srec。還可以使用-S選項(xiàng)，移除所有的符號(hào)信