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1、第四章 ARM汇编语言程序设计,4.1 汇编语言程序格式4.2 ARM汇编器的伪操作4.3 汇编语言上机过程4.4 汇编语言程序设计,4.1 汇编语言程序格式,4.1.1 汇编语言程序的组成AREA Init,CODE,READONLYENTRYStartLDRR0,=0 x3FF5000LDRR1,0 xFFSTRR1,R0LDRR0,=0 x3FF5008LDRR1,0 x01STRR1,R0.END,AREA Init,CODE,READONLYENTRYStartLDRR0,=0 x3FF5000LDRR1,0 xFFBLPRINT_TEXT.PRINT_TEXT.MOVPC,LREN
2、D,;FULL SEGMENT DEFINITION-Intel 8086;-stack segment-STACKSEGMENT DB64 DUP(?)STACK ENDS;-data segment-DATASEGMENT;data definitions are placed hereDATAENDS;-code segment-CODESEGMENTMAIN PROC FAR ASSUME CS:CODE,DS:DATA,SS:STACK MOV AX,DATA MOV DS,AX-MOV AH,4CH INT 21HMAIN ENDPCODEENDS END MAIN,4.1.2 汇
3、编语言的语句格式,ARM汇编语言程序的每行语句由14部分组成。LABELOPERATION OPERAND;COMMENT标号域操作助记符域 操作数域注释域,4.2 ARM汇编器的伪操作,符号定义伪操作（Symbol Definition）数据定义伪操作（Data Definition）汇编控制伪操作（Assembly Control）框架描述伪操作（Frame Description）其他伪操作（Miscellaneous）,数据定义伪操作,数据定义伪操作用于为特定的数据分配存储单元，同时可完成已分配存储单元的初始化。DCB分配一片连续的字节存储单元并初始化。DCW分配一片连续的半字存储单元
4、并初始化。DCD分配一片连续的字存储单元并初始化。SPACE分配一片连续的存储单元并初始化为0。MAP定义一个结构化的内存表首地址。FIELD定义一个结构化的内存表的数据域。,DCB格式：标号 DCB表达式功能：DCB伪操作用于分配一片连续的字节存储单元，并用伪操作中指定的表达式初始化。其中，表达式可以为0255的数值或字符串。DCB也可以用“=”代替。示例：StrDCB“This is a test!”,DCW格式：标号 DCW表达式功能：DCW伪操作用于分配一片连续的半字存储单元，并用伪操作中指定的表达式初始化。其中，表达式可以为程序标号或数值表达式。用DCW分配的存储单元是半字对齐的。示
5、例：DataTestDCW 1，2，3,DCD格式：标号 DCD表达式功能：DCD伪操作用于分配一片连续的字存储单元，并用伪操作中指定的表达式初始化。其中，表达式可以为程序标号或数值表达式。用DCD分配的存储单元是字对齐的。DCD也可 以用“&”代替。示例：TestDCD4，5，6,SPACE格式：标号 SPACE表达式功能：SPACE伪操作用于分配一片连续的存储区域并初始化为0。其中，表达式为要分配的字节数。SPACE也可以用“%”代替。示例：DataSpace SPACE100,MAP格式：MAP 表达式，基址寄存器功能：MAP伪操作用于定义一个结构化的内存表首地址。表达式可以为程序标号或
6、数值表达式，基址寄存器为可选项，当基址寄存器选项不存在时，表达式的值即为内存表的首地址。否则，内存表的首地址为表达式的值与基址寄存器的和。也可以用“”代替。示例：MAP0 x100，R0；首地址的值为0 x100+R0,FIELD格式：标号 FIELD 表达式 功能：FIELD伪操作用于定义一个结构化的内存表中的数据域。表达式的值为当前数据域在内存表中所占的字节数。FIELD伪操作常与MAP配合使用来定义结构化的内存表。注意：MAP和FIELD仅用于定义数据结构，并不实际分配存储单元。FIELD也可以用“#”代替。由MAP和FIELD配合定义的内存表有3种：,（1）表达式是一个基于绝对地址的内
7、存表：MAP0 x100；首地址为0 x100AFIELD 4；A的长度为4字节，位置为0 x100BFIELD 4；B的长度为4字节，位置为0 x104SFIELD 16；S的长度为16字节，位置为0 x108.LDRR0,=A；读取A的地址0 x100LDRR1,R0；将A的内容读到R1,（2）表达式是一个数值，是一个相对地址的内存表：MAP0 x04,R9；首地址为R9的值AFIELD 4；A的长度为4字节，相对位置为0BFIELD 8；B的长度为8字节，相对位置为4SFIELD 96；S的长度为96字节，相对位置为12.LDRR9,=0 x900；表的首地址为0 x904ADRR0,A
8、；读取A的地址0 x904LDRR2,R0；将A的内容读到R2.LDRR9,=0 x2000；同一表的首地址为0 x2004ADRR1,B；读取B的地址0 x2008STRR9,R1；将R9的内容写到B,（3）表达式是一个标号，基于PC的内存表：Data SPACE 100；分配100字节的内存单元初始化0MAPData；首地址为Data内存单元AFIELD 4；A的长度为4字节，相对位置为0BFIELD 4；B的长度为4字节，相对位置为4SFIELD 4；S的长度为4字节，相对位置为8.LDRR5,B；相当于LDR R5，PC，#4,其它常用的伪操作,AREA格式：AREA段名属性1，属性2
9、，功能：AREA伪操作定义一个代码段、数据段或特定属性的段。CODE:定义代码段。DATA:定义数据段。READONLY:只读，代码段默认。READWRITE:可读可写，数据段默认。一个汇编程序至少包含一个段，当程序太长时，也可以将程序分为多个代码段和数据段。,AREAInit，CODE，READONLYENTRYBSTARTAREAStack，DATA，READWRITESAVESPACE20AREAInit，CODE，READONLYSTARTADDR1，R2，R3BSTART,ALIGN格式：ALIGN表达式，偏移量功能：ALIGN可通过添加填充字节的方式，使当前位置满足一定的对齐方式。
10、其中，表达式的值用于指定对齐方式，可能取的值为2的幂，如1、2、4、8、16等。如果没有指定表达式，则将当前位置对齐到下一个字的位置。ADDR0，R4，R5BSTARTDATA1DCB“strin”ALIGN 4STARTLDRR0，R5,4.3 汇编语言上机过程,1.编辑汇编语言源程序2.编译源程序3.链接汇编程序4.调试汇编程序,4.4 汇编语言程序设计,4.3.1 程序设计步骤4.3.2 简单程序设计（顺序、分支、循环）4.3.3 子程序设计4.3.4 模式切换程序设计4.3.5 汇编语言和C语言编程,模块化的程序设计（从功能分析战略上）,汇编语言程序设计的基本方法（战术上看）程序设计步
11、骤（对每一模块）1.问题定义2.算法设计3.选择指令4.编写程序结构化程序设计（算法设计）1.顺序结构2.分支结构 3.循环结构4.子程序设计上机过程（具体实现）1.编辑程序2.汇编源程序3.链接程序4.调试源程序,结构化程序设计概述：写任何程序最成功的方式是先人工的解决问题找出算法！用结构IFTHENELSE,CASE,REPEATUNTIL,WHILEDO，FORDO写算法，然后再将该算法翻译成一种合适的程序设计语言结构化的程序设计！,程序设计步骤 1.问题的定义仔细思考程序所要解决的问题，即用自然语言描述“做什么？以及程序做这些工作时的时序”如：1.从传感器读取温度值。2.加上调整因子。
12、3.将结果存储在存储单元里。2.算法及表示方法用来表示程序设计问题的操作序列或步骤算法，即“怎样做？”。表示方法：1）流程图 2）伪指令,3.选择适当的指令（按功能）一、数据传送类指令二、算术运算指令三、逻辑操作指令四、程序控制指令4.编写程序（从算法到程序）,（1）建立算法使用的数据结构 1）数据将存放在存储器还是存放在寄存器中？2）数据类型是字节、半字或字？3）有多少数据项？4）数据为无符号数还是符号数？,（2）在代码段开始处写出变量、段寄存器、外围设备等所需要的初始化指令（3）选择实现算法中每一主要动作所需要的指令，并决定数据在这些指令中的存放形式。（4）按照主要指令的要求，用LDR、S
13、TR指令或MOV指令把数据送到正确的位置。,顺序程序设计：已知32位变量X、Y存放在存储器的地址0 x90010、0 x90014中，要求实现Z=X+Y，并且Z的值存放在0 x90018中。AREAExam，CODE，READONLYENTRYSTARTLDRR0，=0 x90010LDRR1，R0,#4LDRR2，R0，#4ADDR1，R1，R2STRR1，R0END,分支程序设计：已知32位有符号数X存放在存储器的地址0 x90010中，要求实现：Y=X（X=0）或 Y=-X（X0）AREA Exam CODE READONLYENTRYSTARTLDRR1,=0 x90010LDRR2,
14、R1MOVR0,#0CMPR2,R0SUBLT R2，R0，R2STRR2，R1END,已知32位有符号数X存放在存储器的地址0 x90010中，要求实现：Y=1（X0）或 Y=0（X=0）或Y=-1（X0）AREA Exam CODE READONLYENTRYSTARTLDRR1,=0 x90010LDRR2,R1CMPR2，#0BEQZEROBGTPLUSMOVR0,#-1BFINISHLPUSMOVR0，#1BFINISH ZEROMOVR0，#0FINISHSTRR0，R1END,多分支结构：main(int)switch(x)case 0:return method_0();cas
15、e 1:return method_1();case 2:return method_2();case 3:return method_3();default:return method_d;,AREA Exam CODE READONLYENTRYSTARTCMPR0，#4ADDLT PC,PC,R0,LSL#2；分支表结构其偏Bmethod_d；移量由R0决定Bmethod_0Bmethod_1Bmethod_2Bmethod_3,method_0MOVR0,#1Bend0method_1MOVR0,#2Bend0method_2MOVR0,#3Bend0method_3MOVR0,#4B
16、end0method_dMOVR0,#0end0BSTARTEND,ENTRY;mark the first instruction to callstart MOV r0,#1;set up the three parameters MOV r1,#3 MOV r2,#2 BL arithfunc;call the functionstop MOV r0,#0 x18;angel_SWIreason_ReportException LDR r1,=0 x20026;ADP_Stopped_ApplicationExit SWI 0 x123456;ARM semihosting SWIari
17、thfunc;label the function CMP r0,#num;Treat function code as unsigned integer MOVHS pc,lr;If code is=num then simply return ADR r3,JumpTable;Load address of jump table LDR pc,r3,r0,LSL#2;Jump to the appropriate routineJumpTable DCD DoAdd DCD DoSubDoAdd ADD r0,r1,r2;Operation 0 MOV pc,lr;ReturnDoSub
18、SUB r0,r1,r2;Operation 1 MOV pc,lr;Return END;mark the end of this file,循环程序设计：,计数控制：当循环次数已知时，通常使用计数控制法。MOVRn，#N;循环初值部分LOOPA;循环体SUBSRn，Rn，#1;修改部分CMPRn，#0BGTLOOPA;控制部分直到Rn=0时，循环结束。,另，每循环一次计数其加一，直到与设定的值相等时结束。MOVRn，#0;循环初值部分LOOPA;循环体ADDSRn，Rn，#1;修改部分CMPRn，#NBNELOOPA;控制部分直到Rn=N时，循环结束。,例如：编制程序使S=1+2*3+3*
19、4+4*5+N(N+1)，直到N等于10为止。AREAExam，CODE，READONLYENTRYSTARTMOVR0，#1；R0累加，置初值1，SMOVR1，#2；R1第一个乘数置为2，NREPEATADDR2，R1，#1；R2第二个乘数，N+1MULR3，R2，R1；N（N+1）存于R3ADDR0，R0，R3；将部分积累加到R0ADDR1，R1，#1；修改循环次数CMPR1，#10BLEREPEATBSTARTEND,条件控制：有些情况下，循环次数事先无法确定，但它与某些条件有关。例如：求两个数组DATA1、DATA2对应的数据之和，并将和存入新数组SUM中，计算一直到两数之和为零时结束
20、，并把新数组的长度存于R0中。AREABlockData，DATA，READWRITEDATA1DCD2，5，0，3，-4，5，0，10，9DATA2DCD3，5，4，-2，0，8，3，-10，5SUMDCD0，0，0，0，0，0，0，0，0,AREA，Exam，CODE，READONLYENTRYSTARTLDRR1，=DATA1LDRR2，=DATA2LDRR3，=SUMMOVR0，#0LOOPLDRR4，R1，#4LDRR5，R2，#4ADDSR4，R4，R5ADDR0，R0，#1STRR4，R3，#4BNELOOPBSTARTEND,多重循环：,即循环体内嵌套循环。设计时可以从外层循环
21、到内层循环，一层一层的进行。通常在设计外层时，仅把内层看成一个处理粗框，然后再将该粗框细化成置初值、工作、修改和控制等四个部分。例：在以BUF为首地址的字存储区中存放有10个无符号数0 x0FF,0 x00,0 x40,0 x10,0 x90,0 x20,0 x80,0 x30,0 x50,0 x70,0 x60现需将他们按从小到大的顺序排列在BUF中，使编写其程序。分析：“冒泡排序法”。寄存器分配如下：,R0：指示缓冲区初始地址R1：外循环计数器R2：内循环计数器R3：外循环地址指针R4：内循环地址指针R5：内循环下一个数地址指针R6：存放内循环一轮比较的最小值R7：存放内循环取出的下一个比
22、较值源程序如下：AREABlockData，DATA，READWRITEBUFDCD 0 x0FF，0 x00，0 x40，0 x10，0 x90，0 x20，0 x80,0 x30，0 x50，0 x70，0 x60NEQU10,AREAExam，CODE，READONLY ENTRYSTART LDRR0，=BUF；指向数组的首地址 MOVR1，#0；外循环计数器 MOVR2，#0；内循环计数器LOOPI ADDR3，R0，R1，LSL#2；外循环首地址放入R3 MOVR4，R3；内循环首地址放入R4 ADDR2，R1，#1；内循环计数器初值 MOVR5，R4；内循环下一地址初值 LDRR
23、6，R4；取内循环第一个值R4LOOPJ ADDR5，R5，#4；内循环下一地址值 LDRR7，R5；取出下一地址值R7 CMPR6，R7；比较 BLTNEXT；小则取下一个 SWPR7，R6，R5；大则交换，最小值R6 MOVR6，R7,NEXTADDR2，R2，#1；内循环计数器CMPR2，#N；循环终止条件BLTLOOPJ；小于N则继续内循环，实现比较一轮SWPR7，R6，R3；否则，内循环一轮结束，；将最小数存入外循环的首地址处ADDR1，R1，#1；外循环计数CMPR1，#N-1；外循环终止条件BLTLOOPI；小于N-1继续执行外循环BSTARTEND程序运行的结果：00H，10H
24、，20H，30H，40H，50H，60H，70H，80H，90H，0FFH,4.3.3 子程序设计,保护现场、参数传递、恢复现场、子程序返回AREAExam，CODE，READONLYENTRYSTARTLDRR0，=0 x3FF5000LDRR1，=0 x3FF5008STMFD R13!，R0-R2,R14 BLPrint_TextPrint_TextLDMFD R13!，R0-R2,PC MOVPC，R14END,4.3.4 模式切换程序设计,处理器工作在什么模式下是由状态寄存器CPSR的模式位M4:0来决定的。注意：某些组合会导致处理器进入一个不可恢复的状态。要实现模式之间的切换只需通
25、过专用指令MRS、MSR修改CPSR模式位即可实现。例：堆栈初始化的子程序：InitStack MOVR0，LR；R0-LR保存返回地址；切换到管理模式并设置其堆栈MSRCPSR_c，#0 xd3；CPSR4:0-10011LDRSP，STACKSVC；STACKSVC堆栈地址,；切换到中断模式并设置其堆栈MSRCPSR_c，#0 xd2；CPSR4:0-10010LDRSP，STACKIRQ；STACKIRQ堆栈地址；切换到快中断模式并设置其堆栈MSRCPSR_c，#0 xd1；CPSR4:0-10001LDRSP，STACKFIQ；STACKFIQ堆栈地址；切换到中止模式并设置其堆栈MSR
26、CPSR_c，#0 xd7；CPSR4:0-10111LDRSP，STACKABT；STACKABT堆栈地址；切换到未定义模式并设置其堆栈MSRCPSR_c，#0 xdb；CPSR4:0-11011LDRSP，STACKUND；STACKUND堆栈地址；切换到系统模式并设置其堆栈MSRCPSR_c，#0 xdf；CPSR4:0-11111LDRSP，STACKSYS；STACKSYS堆栈地址MOV PC，R0；调用返回,4.3.5 汇编语言和C语言编程,在实际编程时，程序的初始化部分用汇编语言完成，用C或C+完成主要的编程任务。为了保证程序调用时参数传递的正确性，汇编语言程序的设计要遵守APC
27、S（ARM Produce Call Standard），这些基本规则包括子程序调用过程中寄存器的使用规则、堆栈的使用规则以及参数传递规则等。APCS：（1）寄存器的使用规则（2）堆栈的使用规则（3）参数传递使用规则,（1）寄存器的使用规则子程序间通过寄存器R0-R3来传递参数，记作A0-A3。被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0-R3的内容也即这些寄存器的值是由调用者保存的。子程序使用R4-R11寄存器来保存局部变量，记作V1-V8。如果被调用的子程序要用到R4-R11，在进入时要保存这些寄存器的值压栈，使用完后在返回前必须恢复这些寄存器的值出栈，也即这些寄存器的值是由被调用者保存的。寄
28、存器R12用作子程序间临时寄存器，记作IP。寄存器R13用作数据栈指针，记作SP，不能用作他用。在子程序进入和退出时SP的值必须相等。寄存器R14称为链接寄存器，记作LR。它用作保存子程序的返回地址。寄存器R15是程序计数器，记作PC。不能用作其他用途。,（2）堆栈的使用规则只要有一个函数被调用，在堆栈中就产生一个新的活动帧，其中包含回溯记录、局部变量等。堆栈可分为满栈和空栈，当栈指针指向最后一个入栈的数据元素时，成为满栈。否则称为空栈。根据栈的增长方向不同可以分为递增栈和递减栈。满递减栈（Full Descending）空递减栈（Empty Descending）满递增栈（Full Asce
29、nding）空递增栈（Empty Ascending）ATPCS规定堆栈为FD类型，并且对堆栈的操作是8字节对齐的。,（3）参数传递使用规则,对于参数可变的子程序，当参数不超过4个时，可以使用寄存器R0R3来传递；当参数超过4个时，将剩余的参数用堆栈来传递，入栈的顺序与参数的顺序相反，最后一个先入栈。结果为一个32位整数时，通过R0返回。结果为一个64位整数时，通过R0、R1返回，依此类推。对于位数更多的结果，需要通过内存来传递。,C程序调用汇编程序示例C语言源程序strtest.c：#include Externvoid Strcopy(char*d,const char*s);int ma
30、in()const char*srcstr=“First string source“;char dststr=“Second string destination“;printf(“Before copying:n“);printf(“%s n%s n”,srcstr,dststr);strcopy(dststr,srcstr);printf(“After copying:n“);printf(“%s n%s n”,srcstr,dststr);return 0;,汇编语言源程序Scopy.sAREAScopy,CODE,READONLYEXPORT strcopyStrcopy；R0指向目
31、标地址；R1指向源地址LDRBR2，R1，#1STRBR2，R0，#1CMPR2，#0BNEStrcopyMOVPC，LREND,汇编程序调用C程序汇编语言调用C程序之前，要用IMPORT伪指令来声明被调用的C程序，并用BL指令来调用。下例中，C语言程序g()完成5个整数相加的功能，汇编程序ARM_add则要调用g()完成5个整数和的功能，参数传递为14个均在R0R3中，第5个参数利用堆栈传送。C语言源程序C_add.c:#include int g(int a，int b，int c，int d，int e)；实现5个整数求和 return a+b+c+d+e；,汇编源程序ARM_add.s:AREAARM_add，CODE，READONLYEXPORT ARM_addIMPORT gENTRYSTRLR，SP，#-4！MOVR0，#1MOVR1，#2MOVR2，#3MOVR3，#4MOVR4，#5STRR4，SP，#-4！BLgADDSP，SP，#4LDRPC，SP，#4END,
