安徽理工大學(xué)計(jì)算機(jī)匯編教程-ARMThumb匯編語(yǔ)言.ppt

2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,1,8086/8088和ARM核匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì),第17章 ARM/Thumb匯編語(yǔ)言,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,2,17.2 ARM指令的尋址方式,17.3 ARM匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式,第17章 ARM/Thumb匯編語(yǔ)言,17.1 ARM指令的分類(lèi)及格式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,3,17.1.1 ARM指令的分類(lèi),ARM處理器是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)（RISC）原理設(shè)計(jì)的，指令集和相關(guān)譯碼機(jī)制較為簡(jiǎn)單。ARM 指令歸納起來(lái)可分為以下6類(lèi)： 跳轉(zhuǎn)指令 數(shù)據(jù)處理指令 程序狀態(tài)寄存器（PSR）傳輸指令 內(nèi)存取數(shù)/存數(shù)操作指令 協(xié)處理器指令 異常中斷產(chǎn)生指令,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,4,17.1.2 ARM指令一般編碼格式,其中各位的含義如下： (1) cond （bit31 bit28）指令執(zhí)行的操作碼 (2) opcode (bit24 bit21) 指令操作符編碼 (3) S （bit20）決定指令操作是否影響CPSR (4) Rn （bit19 bit16）包含第一個(gè)操作數(shù)的寄存器編碼 (5) Rd （bit15 bit12）目標(biāo)寄存器編碼 (6) shifter_operand（bit11 bit0）表示第二個(gè)操作數(shù) (7) bit27bit25 為固定值001,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,5,17.1.3 ARM指令基本語(yǔ)法格式,一條典型的ARM指令語(yǔ)法格式如下所示： S ， 其中： opcode 指令助記符，如ADD，SUB等。 cond 指令執(zhí)行條件，如EQ，NE等。 S 決定指令的操作是否影響CPSR寄存器的值，書(shū)寫(xiě)時(shí)影響CPSR。 Rd 目標(biāo)寄存器。 Rn 包含第一個(gè)操作數(shù)的寄存器。 operand2 第二個(gè)操作數(shù)。,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,6,17.1.3 ARM指令基本語(yǔ)法格式,1. 第二個(gè)操作數(shù)operand2 在ARM指令中靈活使用第二個(gè)操作數(shù)能夠提高代碼的效率。第二個(gè)操作數(shù)operand2通常有下面三種格式： 立即數(shù)方式 寄存器方式 寄存器移位方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,7,17.1.3 ARM指令基本語(yǔ)法格式,(1) 立即數(shù)方式 每個(gè)立即數(shù)由一個(gè)8位的常數(shù)循環(huán)右移偶數(shù)位得到。其中循環(huán)右移的位數(shù)由一個(gè)4位二進(jìn)制的兩倍表示。即立即數(shù)=8位常數(shù)imm8循環(huán)右移 2*循環(huán)移位次數(shù)。 立即數(shù)方式應(yīng)用舉例： MOV R0，#1 ；R0=1 AND R1，R2，#0xf ；R2與0x0f，結(jié)果保存在R1 LDR R0,R1,# -4 ；讀取R1地址上的存儲(chǔ)單元內(nèi)容，且R1=R1-4,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,8,17.1.3 ARM指令基本語(yǔ)法格式,(2) 寄存器方式 在寄布器尋址方式下，操作數(shù)即為寄存器的數(shù)值。 寄存器方式應(yīng)用舉例： MOV R3，R2 ；將R2的數(shù)值放到R3中 ADD R0，Rl，R2 ；R0數(shù)值等于R1的數(shù)值加上R2的數(shù)值,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,9,17.1.3 ARM指令基本語(yǔ)法格式,(3) 寄存器移位方式 將寄存器的移位結(jié)果作為操作數(shù)，但寄存器的內(nèi)容保持不變，移位方法如下： ASR #n/Rs 算術(shù)右移n位（1n32）或寄存器Rs指定 LSL #n/Rs 邏輯左移n位（1n32）或寄存器Rs指定 LSR #n/Rs 邏輯右移n位（1n32）或寄存器Rs指定 ROR #n/Rs 循環(huán)右移n位（1n32）或寄存器Rs指定 RRX 擴(kuò)展的循環(huán)右移 移位的位數(shù)可以用立即數(shù)方式或者寄存器方式表示。,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,10,17.1.3 ARM指令基本語(yǔ)法格式,2. 條件碼cond,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,11,17.2 ARM指令的尋址方式,17.3 ARM匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式,第17章 ARM/Thumb匯編語(yǔ)言,17.1 ARM指令的分類(lèi)及格式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,12,操作數(shù)的值在寄存器中，指令中的地址碼字段指出的是寄存器編號(hào)，指令執(zhí)行時(shí)直接取出寄存器值來(lái)操作。寄存器尋址指令舉例如下： MOV R1,R2 ;將R2的值存入R1 SUB R0,R1,R2 ;將R1的值減去R2的值，結(jié)果保存到R0,尋址方式分類(lèi)寄存器尋址,MOV R1,R2,0xAA,17.2 ARM指令的尋址方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,13,立即尋址指令中的操作碼字段后面的地址碼部分即是操作數(shù)本身，也就是說(shuō)，數(shù)據(jù)就包含在指令當(dāng)中，取出指令也就取出了可以立即使用的操作數(shù)(這樣的數(shù)稱(chēng)為立即數(shù))。立即尋址指令舉例如下： SUBS R0,R0,#1 ;R0減1，結(jié)果放入R0，并且影響標(biāo)志位 MOV R0,#0xFF000 ;將立即數(shù)0xFF000裝入R0寄存器,尋址方式分類(lèi)立即尋址,MOV R0,#0xFF00,0xFF00,從代碼中獲得數(shù)據(jù),17.2 ARM指令的尋址方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,14,寄存器移位尋址是ARM指令集特有的尋址方式。當(dāng)?shù)?個(gè)操作數(shù)是寄存器移位方式時(shí)，第2個(gè)寄存器操作數(shù)在與第1個(gè)操作數(shù)結(jié)合之前，選擇進(jìn)行移位操作。寄存器移位尋址指令舉例如下： MOV R0,R2,LSL #3 ;R2的值左移3位，結(jié)果放入R0，即是R0=R28 ANDS R1,R1,R2,LSL R3 ;R2的值左移R3位，然后和R1相“與”操作，存入R1,尋址方式分類(lèi)寄存器移位尋址,MOV R0,R2,LSL #3,0x08,0x08,邏輯左移3位,17.2 ARM指令的尋址方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,15,寄存器間接尋址指令中的地址碼給出的是一個(gè)通用寄存器的編號(hào)，所需的操作數(shù)保存在寄存器指定地址的存儲(chǔ)單元中，即寄存器為操作數(shù)的地址指針。寄存器間接尋址指令舉例如下： LDR R1,R2 ;將R2指向的存儲(chǔ)單元的數(shù)據(jù)讀出保存在R1中 SWP R1,R1,R2 ;將寄存器R1的值和R2指定的存儲(chǔ)單元的內(nèi)容交換,尋址方式分類(lèi)寄存器間接尋址,LDR R1,R2,0xAA,17.2 ARM指令的尋址方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,16,基址尋址就是將基址寄存器的內(nèi)容與指令中給出的偏移量相加，形成操作數(shù)的有效地址?；穼ぶ酚糜谠L(fǎng)問(wèn)基址附近的存儲(chǔ)單元，常用于查表、數(shù)組操作、功能部件寄存器訪(fǎng)問(wèn)等?；穼ぶ分噶钆e例如下： LDR R2,R3,#0x0C ;讀取R3+0x0C地址上的存儲(chǔ)單元的內(nèi)容，放入R2 STR R1,R0,#-4! ;先R0=R0-4，然后把R1的值寄存到保存到R0指定的存儲(chǔ)單元,尋址方式分類(lèi)基址尋址,LDR R2,R3,#0x0C,0xAA,將R3+0x0C作為地址裝載數(shù)據(jù),17.2 ARM指令的尋址方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,17,多寄存器尋址一次可傳送幾個(gè)寄存器值，允許一條指令傳送16個(gè)寄存器的任何子集或所有寄存器。多寄存器尋址指令舉例如下： LDMIA R1!,R2-R7,R12 ;將R1指向的單元中的數(shù)據(jù)讀出到 ;R2R7、R12中(R1自動(dòng)加1) STMIA R0!,R2-R7,R12 ;將寄存器R2R7、R12的值保存到R0指向的存儲(chǔ)單元中 ;(R0自動(dòng)加1),尋址方式分類(lèi)多寄存器尋址,LDR R1!,R2-R4,R6,0x40000010,17.2 ARM指令的尋址方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,18,堆棧是一個(gè)按特定順序進(jìn)行存取的存儲(chǔ)區(qū)，操作順序?yàn)椤昂筮M(jìn)先出” 。堆棧尋址是隱含的，它使用一個(gè)專(zhuān)門(mén)的寄存器(堆棧指針)指向一塊存儲(chǔ)區(qū)域(堆棧)，指針?biāo)赶虻拇鎯?chǔ)單元即是堆棧的棧頂。存儲(chǔ)器堆?？煞譃閮煞N： 向上生長(zhǎng)：向高地址方向生長(zhǎng)，稱(chēng)為遞增堆棧 向下生長(zhǎng)：向低地址方向生長(zhǎng)，稱(chēng)為遞減堆棧,尋址方式分類(lèi)堆棧尋址,17.2 ARM指令的尋址方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,19,尋址方式分類(lèi)堆棧尋址,0x12345678,0x12345678,17.2 ARM指令的尋址方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,20,堆棧指針指向最后壓入的堆棧的有效數(shù)據(jù)項(xiàng)，稱(chēng)為滿(mǎn)堆棧；堆棧指針指向下一個(gè)待壓入數(shù)據(jù)的空位置，稱(chēng)為空堆棧。,尋址方式分類(lèi)堆棧尋址,0x12345678,17.2 ARM指令的尋址方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,21,所以可以組合出四種類(lèi)型的堆棧方式： 滿(mǎn)遞增：堆棧向上增長(zhǎng)，堆棧指針指向內(nèi)含有效數(shù)據(jù)項(xiàng)的最高地址。指令如LDMFA、STMFA等； 空遞增：堆棧向上增長(zhǎng)，堆棧指針指向堆棧上的第一個(gè)空位置。指令如LDMEA、STMEA等； 滿(mǎn)遞減：堆棧向下增長(zhǎng)，堆棧指針指向內(nèi)含有效數(shù)據(jù)項(xiàng)的最低地址。指令如LDMFD、STMFD等； 空遞減：堆棧向下增長(zhǎng)，堆棧指針向堆棧下的第一個(gè)空位置。指令如LDMED、STMED等。,尋址方式分類(lèi)堆棧尋址,17.2 ARM指令的尋址方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,22,多寄存器傳送指令用于將一塊數(shù)據(jù)從存儲(chǔ)器的某一位置拷貝到另一位置。 如： STMIA R0!,R1-R7 ;將R1R7的數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器中。 ;存儲(chǔ)指針在保存第一個(gè)值之后增加， ;增長(zhǎng)方向?yàn)橄蛏显鲩L(zhǎng)。 STMIB R0!,R1-R7 ;將R1R7的數(shù)據(jù)保存到存儲(chǔ)器中。 ;存儲(chǔ)指針在保存第一個(gè)值之前增加， ;增長(zhǎng)方向?yàn)橄蛏显鲩L(zhǎng)。,尋址方式分類(lèi)塊拷貝尋址,17.2 ARM指令的尋址方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,23,相對(duì)尋址是基址尋址的一種變通。由程序計(jì)數(shù)器PC提供基準(zhǔn)地址，指令中的地址碼字段作為偏移量，兩者相加后得到的地址即為操作數(shù)的有效地址。相對(duì)尋址指令舉例如下： BL SUBR1 ;調(diào)用到SUBR1子程序 BEQ LOOP ;條件跳轉(zhuǎn)到LOOP標(biāo)號(hào)處 . LOOP MOV R6,#1 . SUBR1 .,尋址方式分類(lèi)相對(duì)尋址,17.2 ARM指令的尋址方式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,24,17.2 ARM指令的尋址方式,17.3 ARM匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式,第17章 ARM/Thumb匯編語(yǔ)言,17.1 ARM指令的分類(lèi)及格式,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,25,17.3 ARM匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式,ARM（Thumb）匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式為： 標(biāo)號(hào) 指令或偽指令 ；注釋,在匯編語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)中，經(jīng)常使用各種符號(hào)代替地址、變量和常量等，以增加程序的可讀性。盡管符號(hào)的命名由編程者決定，但并不是任意的，必須遵循以下的約定： 符號(hào)區(qū)分大小寫(xiě)，同名的大、小寫(xiě)符號(hào)會(huì)被編譯器認(rèn)為是兩個(gè)不同的符號(hào)。 符號(hào)在其作用范圍內(nèi)必須唯一。 自定義的符號(hào)名不能與系統(tǒng)的保留字相同。 符號(hào)名不應(yīng)與指令或偽指令同名。,17.3.1 在匯編語(yǔ)言程序中常用的符號(hào),2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,26,17.3.1 在匯編語(yǔ)言程序中常用的符號(hào),1. 程序中的變量 程序中的變量是指其值在程序的運(yùn)行過(guò)程中可以改變的量。ARM（Thumb）匯編程序所支持的變量有數(shù)字變量、邏輯變量和字符串變量。 數(shù)字變量用于在程序的運(yùn)行中保存數(shù)字值，但注意數(shù)字值的大小不應(yīng)超出數(shù)字變量所能表示的范圍。 邏輯變量用于在程序的運(yùn)行中保存邏輯值，邏輯值只有兩種取值情況：真或假。 字符串變量用于在程序的運(yùn)行中保存一個(gè)字符串，但注意字符串的長(zhǎng)度不應(yīng)超出字符串變量所能表示的范圍。,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,27,17.3.1 在匯編語(yǔ)言程序中常用的符號(hào),2. 程序中的常量 程序中的常量是指其值在程序的運(yùn)行過(guò)程中不能被改變的量。ARM（Thumb）匯編程序所支持的常量有數(shù)字常量、邏輯常量和字符串常量。 數(shù)字常量一般為32位的整數(shù)，當(dāng)作為無(wú)符號(hào)數(shù)時(shí)，其取值范圍為0232-1，當(dāng)作為有符號(hào)數(shù)時(shí)，其取值范圍為-231231-1。 邏輯常量只有兩種取值情況：真或假。 字符串常量為一個(gè)固定的字符串，一般用于程序運(yùn)行時(shí)的信息提示。,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,28,17.3.1 在匯編語(yǔ)言程序中常用的符號(hào),3. 程序中的變量代換 程序中的變量可通過(guò)代換操作取得一個(gè)常量。代換操作符為“$”。 如果在數(shù)字變量前面有一個(gè)代換操作符“$”，編譯器會(huì)將該數(shù)字變量的值轉(zhuǎn)換為十六進(jìn)制的字符串，并將該十六進(jìn)制的字符串代換“$”后的數(shù)字變量。 如果在邏輯變量前面有一個(gè)代換操作符“$”，編譯器會(huì)將該邏輯變量代換為它的取值（真或假）。 如果在字符串變量前面有一個(gè)代換操作符“$”，編譯器會(huì)將該字符串變量的值代換“$”后的字符串變量。,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,29,17.3.2 匯編語(yǔ)言程序中的表達(dá)式和運(yùn)算符,表達(dá)式一般由變量、常量、運(yùn)算符和括號(hào)構(gòu)成。常用的表達(dá)式有數(shù)字表達(dá)式、邏輯表達(dá)式和字符串表達(dá)式，其運(yùn)算次序遵循如下的優(yōu)先級(jí)： 優(yōu)先級(jí)相同的雙目運(yùn)算符的運(yùn)算順序?yàn)閺淖蟮接摇?相鄰的單目運(yùn)算符的運(yùn)算順序?yàn)閺挠业阶螅覇文窟\(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)高于其他運(yùn)算符。 括號(hào)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)最高。,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,30,1. 數(shù)字表達(dá)式及運(yùn)算符, “”、“”、“”、“/” 及“MOD”算術(shù)運(yùn)算符 以上的算術(shù)運(yùn)算符分別代表加、減、乘、除和取余數(shù)運(yùn)算。例如，以X和Y表示兩個(gè)數(shù)字表達(dá)式，則： XY 表示X與Y的和。 XY 表示X與Y的差。 XY 表示X與Y的乘積。 X/Y 表示X除以Y的商。 X：MOD：Y 表示X除以Y的余數(shù)。,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,31,1. 數(shù)字表達(dá)式及運(yùn)算符, “ROL”、“ROR”、“SHL”及“SHR”移位運(yùn)算符 以X和Y表示兩個(gè)數(shù)字表達(dá)式，以上的移位運(yùn)算符代表的運(yùn)算如下： X：ROL：Y 表示將X循環(huán)左移Y位。 X：ROR：Y 表示將X循環(huán)右移Y位。 X：SHL：Y 表示將X左移Y位。 X：SHR：Y 表示將X右移Y位。,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,32,1. 數(shù)字表達(dá)式及運(yùn)算符,“AND”、“OR”、“NOT”及“EOR”按位邏輯運(yùn)算符 以X和Y表示兩個(gè)數(shù)字表達(dá)式，以上的按位邏輯運(yùn)算符代表的運(yùn)算如下： X：AND：Y 表示將X和Y按位作邏輯與的操作。 X：OR：Y 表示將X和Y按位作邏輯或的操作。 ：NOT：Y 表示將Y按位作邏輯非的操作。 X：EOR：Y 表示將X和Y按位作邏輯異或的操作。,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,33,2. 邏輯表達(dá)式及運(yùn)算符, “=”、“”、“=”、“” 運(yùn)算符 以X和Y表示兩個(gè)邏輯表達(dá)式，以上的運(yùn)算符代表的運(yùn)算如下： X = Y 表示X等于Y。 X Y 表示X大于Y。 X = Y 表示X大于等于Y。 X Y 表示X不等于Y。,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,34,2. 邏輯表達(dá)式及運(yùn)算符, “LAND”、“LOR”、“LNOT”及“LEOR”運(yùn)算符 以X和Y表示兩個(gè)邏輯表達(dá)式，以上的邏輯運(yùn)算符代表的運(yùn)算如下： X：LAND：Y 表示將X和Y 作邏輯與的操作。 X：LOR：Y 表示將X和Y作邏輯或的操作。 ：LNOT：Y 表示將Y作邏輯非的操作。 X：LEOR：Y 表示將X和Y作邏輯異或的操作。,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,35,3. 字符串表達(dá)式及運(yùn)算符,LEN運(yùn)算符 LEN運(yùn)算符返回字符串的長(zhǎng)度（字符數(shù)），以X表示字符串表達(dá)式，其語(yǔ)法格式如下： ：LEN：X CHR運(yùn)算符 CHR運(yùn)算符將0255之間的整數(shù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)字符，以M表示某一個(gè)整數(shù)，其語(yǔ)法格式如下： ：CHR：M,2019/7/16,第17章 ARM /Thumb匯編語(yǔ)言,36,3. 字符串表達(dá)式及運(yùn)算符,STR運(yùn)算符 STR運(yùn)算符將將一個(gè)數(shù)字表達(dá)式或邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為一個(gè)字符