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第4章ARM程序设计基础ARM编译器一般都支持汇编语言的程序设计和C/C++语言的程序设计,以及两者的混合编程本章介绍ARM程序设计的一些基本概念,如ARM汇编语言的伪指令、汇编语言的语句格式和汇编语言的程序结构等,同时介绍C/C++和汇编语言的混合编程等问题本章的主要内容-ARM编译器所支持的伪指令-汇编语言的语句格式-汇编语言的程序结构-相关的程序示例
4.1ARM汇编器所支持的伪指令在ARM汇编语言程序里,有一些特殊指令助记符,这些助记符与指令系统的助记符不同,没有相对应的操作码,通常称这些特殊指令助记符为伪指令,他们所完成的操作称为伪操作伪指令在源程序中的作用是为完成汇编程序作各种准备工作的,这些伪指令仅在汇编过程中起作用,一旦汇编结束,伪指令的使命就完成在ARM的汇编程序中,有如下几种伪指令符号定义伪指令、数据定义伪指令、汇编控制伪指令、宏指令以及其他伪指令
4.
1.1符号定义(SymbolDefinition)伪指令符号定义伪指令用于定义ARM汇编程序中的变量、对变量赋值以及定义寄存器的别名等操作常见的符号定义伪指令有如下几种—用于定义全局变量的GBLA、GBLL和GBLS—用于定义局部变量的LCLA、LCLL和LCLS—用于对变量赋值的SETA、SETL、SETS—为通用寄存器列表定义名称的RLIST
1、GBLA、GBLL和GBLS语法格式GBLA(GBLL或GBLS)全局变量名GBLA、GBLL和GBLS伪指令用于定义一个ARM程序中的全局变量,并将其初始化其中GBLA伪指令用于定义一个全局的数字变量,并初始化为0;GBLL伪指令用于定义一个全局的逻辑变量,并初始化为F(假);GBLS伪指令用于定义一个全局的字符串变量,并初始化为空;由于以上三条伪指令用于定义全局变量,因此在整个程序范围内变量名必须唯一使用示例GBLATest1;定义一个全局的数字变量,变量名为Test1Test1SETA0xaa;将该变量赋值为0xaaGBLLTest2;定义一个全局的逻辑变量,变量名为Test2Test2SETL{TRUE};将该变量赋值为真GBLSTest3;定义一个全局的字符串变量,变量名为Test3Test3SETS“Testing”;将该变量赋值为“Testing”
2、LCLA、LCLL和LCLS语法格式LCLA(LCLL或LCLS)局部变量名LCLA、LCLL和LCLS伪指令用于定义一个ARM程序中的局部变量,并将其初始化其中LCLA伪指令用于定义一个局部的数字变量,并初始化为0;LCLL伪指令用于定义一个局部的逻辑变量,并初始化为F(假);LCLS伪指令用于定义一个局部的字符串变量,并初始化为空;以上三条伪指令用于声明局部变量,在其作用范围内变量名必须唯一使用示例LCLATest4;声明一个局部的数字变量,变量名为Test4Test3SETA0xaa;将该变量赋值为0xaaLCLLTest5;声明一个局部的逻辑变量,变量名为Test5Test4SETL{TRUE};将该变量赋值为真LCLSTest6;定义一个局部的字符串变量,变量名为Test6Test6SETS“Testing”;将该变量赋值为“Testing”
3、SETA、SETL和SETS语法格式变量名SETA(SETL或SETS)表达式伪指令SETA、SETL、SETS用于给一个已经定义的全局变量或局部变量赋值SETA伪指令用于给一个数学变量赋值;SETL伪指令用于给一个逻辑变量赋值;SETS伪指令用于给一个字符串变量赋值;其中,变量名为已经定义过的全局变量或局部变量,表达式为将要赋给变量的值使用示例LCLATest3;声明一个局部的数字变量,变量名为Test3Test3SETA0xaa;将该变量赋值为0xaaLCLLTest4;声明一个局部的逻辑变量,变量名为Test4Test4SETL{TRUE};将该变量赋值为真
4、RLIST语法格式名称RLIST{寄存器列表}RLIST伪指令可用于对一个通用寄存器列表定义名称,使用该伪指令定义的名称可在ARM指令LDM/STM中使用在LDM/STM指令中,列表中的寄存器访问次序为根据寄存器的编号由低到高,而与列表中的寄存器排列次序无关使用示例RegListRLIST{R0-R5,R8,R10};将寄存器列表名称定义为RegList,可在ARM指令LDM/STM中通过该名称访问寄存器列表
4.
1.2数据定义(DataDefinition)伪指令数据定义伪指令一般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常见的数据定义伪指令有如下几种—DCB用于分配一片连续的字节存储单元并用指定的数据初始化—DCW(DCWU)用于分配一片连续的半字存储单元并用指定的数据初始化—DCD(DCDU)用于分配一片连续的字存储单元并用指定的数据初始化—DCFD(DCFDU)用于为双精度的浮点数分配一片连续的字存储单元并用指定的数据初始化—DCFS(DCFSU)用于为单精度的浮点数分配一片连续的字存储单元并用指定的数据初始化—DCQ(DCQU)用于分配一片以8字节为单位的连续的存储单元并用指定的数据初始化—SPACE用于分配一片连续的存储单元—MAP用于定义一个结构化的内存表首地址—FIELD用于定义一个结构化的内存表的数据域
1、DCB语法格式标号DCB表达式DCB伪指令用于分配一片连续的字节存储单元并用伪指令中指定的表达式初始化其中,表达式可以为0~255的数字或字符串DCB也可用“=”代替使用示例StrDCB“Thisisatest!”;分配一片连续的字节存储单元并初始化
2、DCW(或DCWU)语法格式标号DCW(或DCWU)表达式DCW(或DCWU)伪指令用于分配一片连续的半字存储单元并用伪指令中指定的表达式初始化其中,表达式可以为程序标号或数字表达式用DCW分配的字存储单元是半字对齐的,而用DCWU分配的字存储单元并不严格半字对齐使用示例DataTestDCW1,2,3;分配一片连续的半字存储单元并初始化
3、DCD(或DCDU)语法格式标号DCD(或DCDU)表达式DCD(或DCDU)伪指令用于分配一片连续的字存储单元并用伪指令中指定的表达式初始化其中,表达式可以为程序标号或数字表达式DCD也可用“”代替用DCD分配的字存储单元是字对齐的,而用DCDU分配的字存储单元并不严格字对齐使用示例DataTestDCD4,5,6;分配一片连续的字存储单元并初始化
4、DCFD(或DCFDU)语法格式标号DCFD(或DCFDU)表达式DCFD(或DCFDU)伪指令用于为双精度的浮点数分配一片连续的字存储单元并用伪指令中指定的表达式初始化每个双精度的浮点数占据两个字单元用DCFD分配的字存储单元是字对齐的,而用DCFDU分配的字存储单元并不严格字对齐使用示例FDataTestDCFD2E115,-5E7;分配一片连续的字存储单元并初始化为指定的双精度数
5、DCFS(或DCFSU)语法格式标号DCFS(或DCFSU)表达式DCFS(或DCFSU)伪指令用于为单精度的浮点数分配一片连续的字存储单元并用伪指令中指定的表达式初始化每个单精度的浮点数占据一个字单元用DCFS分配的字存储单元是字对齐的,而用DCFSU分配的字存储单元并不严格字对齐使用示例FDataTestDCFS2E5,-5E-7;分配一片连续的字存储单元并初始化为指定的单精度数
6、DCQ或DCQU)语法格式标号DCQ(或DCQU)表达式DCQ(或DCQU)伪指令用于分配一片以8个字节为单位的连续存储区域并用伪指令中指定的表达式初始化用DCQ分配的存储单元是字对齐的,而用DCQU分配的存储单元并不严格字对齐使用示例DataTestDCQ100;分配一片连续的存储单元并初始化为指定的值
7、SPACE语法格式标号SPACE表达式SPACE伪指令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也可用“%”代替使用示例DataSpaceSPACE100;分配连续100字节的存储单元并初始化为
08、MAP语法格式MAP表达式{,基址寄存器}MAP伪指令用于定义一个结构化的内存表的首地址MAP也可用“^”代替表达式可以为程序中的标号或数学表达式,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,当该选项存在时,内存表的首地址为表达式的值与基址寄存器的和MAP伪指令通常与FIELD伪指令配合使用来定义结构化的内存表使用示例MAP0x100,R0;定义结构化内存表首地址的值为0x100+R
09、FILED语法格式标号FIELD表达式FIELD伪指令用于定义一个结构化内存表中的数据域FILED也可用“#”代替表达式的值为当前数据域在内存表中所占的字节数FIELD伪指令常与MAP伪指令配合使用来定义结构化的内存表MAP伪指令定义内存表的首地址,FIELD伪指令定义内存表中的各个数据域,并可以为每个数据域指定一个标号供其他的指令引用注意MAP和FIELD伪指令仅用于定义数据结构,并不实际分配存储单元使用示例MAP0x100;定义结构化内存表首地址的值为0x100AFIELD16;定义A的长度为16字节,位置为0x100BFIELD32;定义B的长度为32字节,位置为0x110SFIELD256;定义S的长度为256字节,位置为0x
1304.
1.3汇编控制(AssemblyControl)伪指令汇编控制伪指令用于控制汇编程序的执行流程,常用的汇编控制伪指令包括以下几条—IF、ELSE、ENDIF—WHILE、WEND—MACRO、MEND—MEXIT
1、IF、ELSE、ENDIF语法格式IF逻辑表达式指令序列1ELSE指令序列2ENDIFIF、ELSE、ENDIF伪指令能根据条件的成立与否决定是否执行某个指令序列当IF后面的逻辑表达式为真,则执行指令序列1,否则执行指令序列2其中,ELSE及指令序列2可以没有,此时,当IF后面的逻辑表达式为真,则执行指令序列1,否则继续执行后面的指令IF、ELSE、ENDIF伪指令可以嵌套使用使用示例GBLLTest;声明一个全局的逻辑变量,变量名为Test……IFTest=TRUE指令序列1ELSE指令序列2ENDIF
2、WHILE、WEND语法格式WHILE逻辑表达式指令序列WENDWHILE、WEND伪指令能根据条件的成立与否决定是否循环执行某个指令序列当WHILE后面的逻辑表达式为真,则执行指令序列,该指令序列执行完毕后,再判断逻辑表达式的值,若为真则继续执行,一直到逻辑表达式的值为假WHILE、WEND伪指令可以嵌套使用使用示例GBLACounter;声明一个全局的数学变量,变量名为CounterCounterSETA3;由变量Counter控制循环次数……WHILECounter10指令序列WEND
3、MACRO、MEND语法格式$标号宏名$参数1,$参数2,……指令序列MENDMACRO、MEND伪指令可以将一段代码定义为一个整体,称为宏指令,然后就可以在程序中通过宏指令多次调用该段代码其中,$标号在宏指令被展开时,标号会被替换为用户定义的符号,宏指令可以使用一个或多个参数,当宏指令被展开时,这些参数被相应的值替换宏指令的使用方式和功能与子程序有些相似,子程序可以提供模块化的程序设计、节省存储空间并提高运行速度但在使用子程序结构时需要保护现场,从而增加了系统的开销,因此,在代码较短且需要传递的参数较多时,可以使用宏指令代替子程序包含在MACRO和MEND之间的指令序列称为宏定义体,在宏定义体的第一行应声明宏的原型(包含宏名、所需的参数),然后就可以在汇编程序中通过宏名来调用该指令序列在源程序被编译时,汇编器将宏调用展开,用宏定义中的指令序列代替程序中的宏调用,并将实际参数的值传递给宏定义中的形式参数MACRO、MEND伪指令可以嵌套使用
4、MEXIT语法格式MEXITMEXIT用于从宏定义中跳转出去
4.
1.4其他常用的伪指令还有一些其他的伪指令,在汇编程序中经常会被使用,包括以下几条—AREA—ALIGN—CODE
16、CODE32—ENTRY—END—EQU—EXPORT(或GLOBAL)—IMPORT—EXTERN—GET(或INCLUDE)—INCBIN—RN—ROUT
1、AREA语法格式AREA段名属性1,属性2,……AREA伪指令用于定义一个代码段或数据段其中,段名若以数字开头,则该段名需用“|”括起来,如|1_test|属性字段表示该代码段(或数据段)的相关属性,多个属性用逗号分隔常用的属性如下—CODE属性用于定义代码段,默认为READONLY—DATA属性用于定义数据段,默认为READWRITE—READONLY属性指定本段为只读,代码段默认为READONLY—READWRITE属性指定本段为可读可写,数据段的默认属性为READWRITE—ALIGN属性使用方式为ALIGN表达式在默认时,ELF(可执行连接文件)的代码段和数据段是按字对齐的,表达式的取值范围为0~31,相应的对齐方式为2表达式次方—COMMON属性该属性定义一个通用的段,不包含任何的用户代码和数据各源文件中同名的COMMON段共享同一段存储单元一个汇编语言程序至少要包含一个段,当程序太长时,也可以将程序分为多个代码段和数据段使用示例AREAInit,CODE,READONLY指令序列;该伪指令定义了一个代码段,段名为Init,属性为只读
2、ALIGN语法格式ALIGN{表达式{,偏移量}}ALIGN伪指令可通过添加填充字节的方式,使当前位置满足一定的对其方式|其中,表达式的值用于指定对齐方式,可能的取值为2的幂,如
1、
2、
4、
8、16等若未指定表达式,则将当前位置对齐到下一个字的位置偏移量也为一个数字表达式,若使用该字段,则当前位置的对齐方式为2的表达式次幂+偏移量使用示例AREAInit,CODE,READONLY,ALIEN=3;指定后面的指令为8字节对齐指令序列END
3、CODE
16、CODE32语法格式CODE16(或CODE32)CODE16伪指令通知编译器,其后的指令序列为16位的Thumb指令CODE32伪指令通知编译器,其后的指令序列为32位的ARM指令若在汇编源程序中同时包含ARM指令和Thumb指令时,可用CODE16伪指令通知编译器其后的指令序列为16位的Thumb指令,CODE32伪指令通知编译器其后的指令序列为32位的ARM指令因此,在使用ARM指令和Thumb指令混合编程的代码里,可用这两条伪指令进行切换,但注意他们只通知编译器其后指令的类型,并不能对处理器进行状态的切换使用示例AREAInit,CODE,READONLY……CODE32;通知编译器其后的指令为32位的ARM指令LDRR0,=NEXT+1;将跳转地址放入寄存器R0BXR0;程序跳转到新的位置执行,并将处理器切换到Thumb工作状态……CODE16;通知编译器其后的指令为16位的Thumb指令NEXTLDRR3,=0x3FF……END;程序结束
4、ENTRY语法格式ENTRYENTRY伪指令用于指定汇编程序的入口点在一个完整的汇编程序中至少要有一个ENTRY(也可以有多个,当有多个ENTRY时,程序的真正入口点由链接器指定),但在一个源文件里最多只能有一个ENTRY(可以没有)使用示例AREAInit,CODE,READONLYENTRY;指定应用程序的入口点……
5、END语法格式ENDEND伪指令用于通知编译器已经到了源程序的结尾使用示例AREAInit,CODE,READONLY……END;指定应用程序的结尾
6、EQU语法格式名称EQU表达式{,类型}EQU伪指令用于为程序中的常量、标号等定义一个等效的字符名称,类似于C语言中的#define其中EQU可用“*”代替名称为EQU伪指令定义的字符名称,当表达式为32位的常量时,可以指定表达式的数据类型,可以有以下三种类型CODE
16、CODE32和DATA使用示例TestEQU50;定义标号Test的值为50AddrEQU0x55,CODE32;定义Addr的值为0x55,且该处为32位的ARM指令
7、EXPORT(或GLOBAL)语法格式EXPORT标号{[WEAK]}EXPORT伪指令用于在程序中声明一个全局的标号,该标号可在其他的文件中引用EXPORT可用GLOBAL代替标号在程序中区分大小写,[WEAK]选项声明其他的同名标号优先于该标号被引用使用示例AREAInit,CODE,READONLYEXPORTStest;声明一个可全局引用的标号Stest……END
8、IMPORT语法格式IMPORT标号{[WEAK]}IMPORT伪指令用于通知编译器要使用的标号在其他的源文件中定义,但要在当前源文件中引用,而且无论当前源文件是否引用该标号,该标号均会被加入到当前源文件的符号表中标号在程序中区分大小写,[WEAK]选项表示当所有的源文件都没有定义这样一个标号时,编译器也不给出错误信息,在多数情况下将该标号置为0,若该标号为B或BL指令引用,则将B或BL指令置为NOP操作使用示例AREAInit,CODE,READONLYIMPORTMain;通知编译器当前文件要引用标号Main,但Main在其他源文件中定义……END
9、EXTERN语法格式EXTERN标号{[WEAK]}EXTERN伪指令用于通知编译器要使用的标号在其他的源文件中定义,但要在当前源文件中引用,如果当前源文件实际并未引用该标号,该标号就不会被加入到当前源文件的符号表中标号在程序中区分大小写,[WEAK]选项表示当所有的源文件都没有定义这样一个标号时,编译器也不给出错误信息,在多数情况下将该标号置为0,若该标号为B或BL指令引用,则将B或BL指令置为NOP操作使用示例AREAInit,CODE,READONLYEXTERNMain;通知编译器当前文件要引用标号Main,但Main在其他源文件中定义……END
10、GET(或INCLUDE)语法格式GET文件名GET伪指令用于将一个源文件包含到当前的源文件中,并将被包含的源文件在当前位置进行汇编处理可以使用INCLUDE代替GET汇编程序中常用的方法是在某源文件中定义一些宏指令,用EQU定义常量的符号名称,用MAP和FIELD定义结构化的数据类型,然后用GET伪指令将这个源文件包含到其他的源文件中使用方法与C语言中的“include”相似GET伪指令只能用于包含源文件,包含目标文件需要使用INCBIN伪指令使用示例AREAInit,CODE,READONLYGETa
1.s;通知编译器当前源文件包含源文件a
1.sGETC\a
2.s;通知编译器当前源文件包含源文件C\a
2.s……END
11、INCBIN语法格式INCBIN文件名INCBIN伪指令用于将一个目标文件或数据文件包含到当前的源文件中,被包含的文件不作任何变动的存放在当前文件中,编译器从其后开始继续处理使用示例AREAInit,CODE,READONLYINCBINa
1.dat;通知编译器当前源文件包含文件a
1.datINCBINC\a
2.txt;通知编译器当前源文件包含文件C\a
2.txt……END
12、RN语法格式名称RN表达式RN伪指令用于给一个寄存器定义一个别名采用这种方式可以方便程序员记忆该寄存器的功能其中,名称为给寄存器定义的别名,表达式为寄存器的编码使用示例TempRNR0;将R0定义一个别名Temp
13、ROUT语法格式{名称}ROUTROUT伪指令用于给一个局部变量定义作用范围在程序中未使用该伪指令时,局部变量的作用范围为所在的AREA,而使用ROUT后,局部变量的作为范围为当前ROUT和下一个ROUT之间
4.2汇编语言的语句格式ARM(Thumb)汇编语言的语句格式为{标号}{指令或伪指令}{;注释}在汇编语言程序设计中,每一条指令的助记符可以全部用大写、或全部用小写,但不用许在一条指令中大、小写混用同时,如果一条语句太长,可将该长语句分为若干行来书写,在行的末尾用“\”表示下一行与本行为同一条语句
4.
2.1在汇编语言程序中常用的符号在汇编语言程序设计中,经常使用各种符号代替地址、变量和常量等,以增加程序的可读性尽管符号的命名由编程者决定,但并不是任意的,必须遵循以下的约定—符号区分大小写,同名的大、小写符号会被编译器认为是两个不同的符号—符号在其作用范围内必须唯一—自定义的符号名不能与系统的保留字相同—符号名不应与指令或伪指令同名
1、程序中的变量程序中的变量是指其值在程序的运行过程中可以改变的量ARM(Thumb)汇编程序所支持的变量有数字变量、逻辑变量和字符串变量数字变量用于在程序的运行中保存数字值,但注意数字值的大小不应超出数字变量所能表示的范围逻辑变量用于在程序的运行中保存逻辑值,逻辑值只有两种取值情况真或假字符串变量用于在程序的运行中保存一个字符串,但注意字符串的长度不应超出字符串变量所能表示的范围在ARM(Thumb)汇编语言程序设计中,可使用GBLA、GBLL、GBLS伪指令声明全局变量,使用LCLA、LCLL、LCLS伪指令声明局部变量,并可使用SETA、SETL和SETS对其进行初始化
2、程序中的常量程序中的常量是指其值在程序的运行过程中不能被改变的量ARM(Thumb)汇编程序所支持的常量有数字常量、逻辑常量和字符串常量数字常量一般为32位的整数,当作为无符号数时,其取值范围为0~232-1,当作为有符号数时,其取值范围为-231~231-1逻辑常量只有两种取值情况真或假字符串常量为一个固定的字符串,一般用于程序运行时的信息提示
3、程序中的变量代换程序中的变量可通过代换操作取得一个常量代换操作符为“$”如果在数字变量前面有一个代换操作符“$”,编译器会将该数字变量的值转换为十六进制的字符串,并将该十六进制的字符串代换“$”后的数字变量如果在逻辑变量前面有一个代换操作符“$”,编译器会将该逻辑变量代换为它的取值(真或假)如果在字符串变量前面有一个代换操作符“$”,编译器会将该字符串变量的值代换“$”后的字符串变量使用示例LCLSS1;定义局部字符串变量S1和S2LCLSS2S1SETS“Test!”S2SETS“Thisisa$S1”;字符串变量S2的值为“ThisisaTest!”
4.
2.2汇编语言程序中的表达式和运算符在汇编语言程序设计中,也经常使用各种表达式,表达式一般由变量、常量、运算符和括号构成常用的表达式有数字表达式、逻辑表达式和字符串表达式,其运算次序遵循如下的优先级—优先级相同的双目运算符的运算顺序为从左到右—相邻的单目运算符的运算顺序为从右到左,且单目运算符的优先级高于其他运算符—括号运算符的优先级最高
1、数字表达式及运算符数字表达式一般由数字常量、数字变量、数字运算符和括号构成与数字表达式相关的运算符如下—“+”、“-”、“×”、“/”及“MOD”算术运算符以上的算术运算符分别代表加、减、乘、除和取余数运算例如,以X和Y表示两个数字表达式,则X+Y表示X与Y的和X-Y表示X与Y的差X×Y表示X与Y的乘积X/Y表示X除以Y的商X MODY表示X除以Y的余数—“ROL”、“ROR”、“SHL”及“SHR”移位运算符以X和Y表示两个数字表达式,以上的移位运算符代表的运算如下X ROLY表示将X循环左移Y位X RORY表示将X循环右移Y位X SHLY表示将X左移Y位X SHRY表示将X右移Y位—“AND”、“OR”、“NOT”及“EOR”按位逻辑运算符以X和Y表示两个数字表达式,以上的按位逻辑运算符代表的运算如下X ANDY表示将X和Y按位作逻辑与的操作X ORY表示将X和Y按位作逻辑或的操作NOT Y表示将Y按位作逻辑非的操作X EORY表示将X和Y按位作逻辑异或的操作
2、逻辑表达式及运算符逻辑表达式一般由逻辑量、逻辑运算符和括号构成,其表达式的运算结果为真或假与逻辑表达式相关的运算符如下—“=”、“”、“”、“=”、“=”、“/=”、“”运算符以X和Y表示两个逻辑表达式,以上的运算符代表的运算如下X=Y表示X等于YXY表示X大于YXY表示X小于YX=Y表示X大于等于YX=Y表示X小于等于YX/=Y表示X不等于YXY表示X不等于Y—“LAND”、“LOR”、“LNOT”及“LEOR”运算符以X和Y表示两个逻辑表达式,以上的逻辑运算符代表的运算如下X LANDY表示将X和Y作逻辑与的操作X LORY表示将X和Y作逻辑或的操作LNOT Y表示将Y作逻辑非的操作X LEORY表示将X和Y作逻辑异或的操作
3、字符串表达式及运算符字符串表达式一般由字符串常量、字符串变量、运算符和括号构成编译器所支持的字符串最大长度为512字节常用的与字符串表达式相关的运算符如下—LEN运算符LEN运算符返回字符串的长度(字符数),以X表示字符串表达式,其语法格式如下LEN X—CHR运算符CHR运算符将0~255之间的整数转换为一个字符,以M表示某一个整数,其语法格式如下CHR M—STR运算符STR运算符将将一个数字表达式或逻辑表达式转换为一个字符串对于数字表达式,STR运算符将其转换为一个以十六进制组成的字符串;对于逻辑表达式,STR运算符将其转换为字符串T或F,其语法格式如下STR X其中,X为一个数字表达式或逻辑表达式—LEFT运算符LEFT运算符返回某个字符串左端的一个子串,其语法格式如下X LEFTY其中X为源字符串,Y为一个整数,表示要返回的字符个数—RIGHT运算符与LEFT运算符相对应,RIGHT运算符返回某个字符串右端的一个子串,其语法格式如下X RIGHTY其中X为源字符串,Y为一个整数,表示要返回的字符个数—CC运算符CC运算符用于将两个字符串连接成一个字符串,其语法格式如下X CCY其中X为源字符串1,Y为源字符串2,CC运算符将Y连接到X的后面
4、与寄存器和程序计数器(PC)相关的表达式及运算符常用的与寄存器和程序计数器(PC)相关的表达式及运算符如下—BASE运算符BASE运算符返回基于寄存器的表达式中寄存器的编号,其语法格式如下BASE X其中,X为与寄存器相关的表达式—INDEX运算符INDEX运算符返回基于寄存器的表达式中相对于其基址寄存器的偏移量,其语法格式如下INDEX X其中,X为与寄存器相关的表达式
5、其他常用运算符—?运算符?运算符返回某代码行所生成的可执行代码的长度,例如X返回定义符号X的代码行所生成的可执行代码的字节数—DEF运算符DEF运算符判断是否定义某个符号,例如DEF X如果符号X已经定义,则结果为真,否则为假
4.3汇编语言的程序结构
4.
3.1汇编语言的程序结构在ARM(Thumb)汇编语言程序中,以程序段为单位组织代码段是相对独立的指令或数据序列,具有特定的名称段可以分为代码段和数据段,代码段的内容为执行代码,数据段存放代码运行时需要用到的数据一个汇编程序至少应该有一个代码段,当程序较长时,可以分割为多个代码段和数据段,多个段在程序编译链接时最终形成一个可执行的映象文件可执行映象文件通常由以下几部分构成—一个或多个代码段,代码段的属性为只读—零个或多个包含初始化数据的数据段,数据段的属性为可读写—零个或多个不包含初始化数据的数据段,数据段的属性为可读写链接器根据系统默认或用户设定的规则,将各个段安排在存储器中的相应位置因此源程序中段之间的相对位置与可执行的映象文件中段的相对位置一般不会相同以下是一个汇编语言源程序的基本结构AREAInit,CODE,READONLYENTRYStartLDRR0,=0x3FF5000LDRR1,0xFFSTRR1,[R0]LDRR0,=0x3FF5008LDRR1,0x01STRR1,[R0]┉┉END在汇编语言程序中,用AREA伪指令定义一个段,并说明所定义段的相关属性,本例定义一个名为Init的代码段,属性为只读ENTRY伪指令标识程序的入口点,接下来为指令序列,程序的末尾为END伪指令,该伪指令告诉编译器源文件的结束,每一个汇编程序段都必须有一条END伪指令,指示代码段的结束
4.
3.2汇编语言的子程序调用在ARM汇编语言程序中,子程序的调用一般是通过BL指令来实现的在程序中,使用指令BL子程序名即可完成子程序的调用该指令在执行时完成如下操作将子程序的返回地址存放在连接寄存器LR中,同时将程序计数器PC指向子程序的入口点,当子程序执行完毕需要返回调用处时,只需要将存放在LR中的返回地址重新拷贝给程序计数器PC即可在调用子程序的同时,也可以完成参数的传递和从子程序返回运算的结果,通常可以使用寄存器R0~R3完成以下是使用BL指令调用子程序的汇编语言源程序的基本结构AREAInit,CODE,READONLYENTRYStartLDRR0,=0x3FF5000LDRR1,0xFFSTRR1,[R0]LDRR0,=0x3FF5008LDRR1,0x01STRR1,[R0]BLPRINT_TEXT┉┉PRINT_TEXT┉┉MOVPC,BL┉┉END
4.
3.3汇编语言程序示例以下是一个基于S3C4510B的串行通讯程序,关于S3C4510B的串行通讯的工作原理,可以参考第六章的相关内容,在此仅向读者说明一个完整汇编语言程序的基本结构;********************************************************************************;InstituteofAutomationChineseAcademyofSciences;Description:ThisexampleshowstheUARTcommunication!;Author:JuGuangLee;Date:;********************************************************************************UARTLCON0EQU0x3FFD000UARTCONT0EQU0x3FFD004UARTSTAT0EQU0x3FFD008UTXBUF0EQU0x3FFD00CUARTBRD0EQU0x3FFD014AREAInitCODEREADONLYENTRY;**************************************************;LEDDisplay;**************************************************LDRR1=0x3FF5000LDRR0=ffSTRR0[R1]LDRR1=0x3FF5008LDRR0=ffSTRR0[R1];*************************************************;UART0linecontrolregister;*************************************************LDRR1=UARTLCON0LDRR0=0x03STRR0[R1];**************************************************;UART0controlregiser;**************************************************LDRR1=UARTCONT0LDRR0=0x9STRR0[R1];**************************************************;UART0baudratedivisorregiser;Baudrate=19200,对应于50MHz的系统工作频率;***************************************************LDRR1=UARTBRD0LDRR0=0x500STRR0[R1];***************************************************;Printthemessages!;***************************************************LOOPLDRR0=Line1BLPrintLineLDRR0=Line2BLPrintLineLDRR0=Line3BLPrintLineLDRR0=Line4BLPrintLineLDRR1=0x7FFFFFLOOP1SUBSR1R1#1BNELOOP1BLOOP;***************************************************;Printline;***************************************************PrintLineMOVR4LRMOVR5R0LineLDRBR1[R5]#1ANDR0R1#FFTSTR0#FFMOVEQPCR4BLPutByteBLinePutByteLDRR3=UARTSTAT0LDRR2[R3]TSTR2#40BEQPutByteLDRR3=UTXBUF0STRR0[R3]MOVPCLRLine1DCBAD******************************************************************0Line2DCBADChineseAcademyofSciencesInstituteofAutomationComplexSystemLab.0Line3DCBADARMDevelopmentBoardBasedonSamsungARMS3C4510B.0Line4DCBADADADADADADADADADADADADADADAD0END
4.
3.4汇编语言与C/C++的混合编程在应用系统的程序设计中,若所有的编程任务均用汇编语言来完成,其工作量是可想而知的,同时,不利于系统升级或应用软件移植,事实上,ARM体系结构支持C/C+以及与汇编语言的混合编程,在一个完整的程序设计的中,除了初始化部分用汇编语言完成以外,其主要的编程任务一般都用C/C++完成汇编语言与C/C++的混合编程通常有以下几种方式-在C/C++代码中嵌入汇编指令-在汇编程序和C/C++的程序之间进行变量的互访-汇编程序、C/C++程序间的相互调用在以上的几种混合编程技术中,必须遵守一定的调用规则,如物理寄存器的使用、参数的传递等,这对于初学者来说,无疑显得过于烦琐在实际的编程应用中,使用较多的方式是程序的初始化部分用汇编语言完成,然后用C/C++完成主要的编程任务,程序在执行时首先完成初始化过程,然后跳转到C/C++程序代码中,汇编程序和C/C++程序之间一般没有参数的传递,也没有频繁的相互调用,因此,整个程序的结构显得相对简单,容易理解以下是一个这种结构程序的基本示例,该程序基于第
五、六章所描述的硬件平台;*************************************************************************;InstituteofAutomationChineseAcademyofSciences;FileName:Init.s;Description:;Author:JuGuangLee;Date:;************************************************************************IMPORTMain;通知编译器该标号为一个外部标号AREAInitCODEREADONLY;定义一个代码段ENTRY;定义程序的入口点LDRR0=0x3FF0000;初始化系统配置寄存器,具体内容可参考第
五、六章LDRR1=0xE7FFFF80STRR1[R0]LDRSP=0x3FE1000;初始化用户堆栈,具体内容可参考第
五、六章BLMain;跳转到Main()函数处的C/C++代码执行END;标识汇编程序的结束以上的程序段完成一些简单的初始化,然后跳转到Main()函数所标识的C/C++代码处执行主要的任务,此处的Main仅为一个标号,也可使用其他名称,与C语言程序中的main()函数没有关系/********************************************************************************InstituteofAutomationChineseAcademyofSciences*FileName:main.c*Description:P0P1LEDflash.*Author:JuGuangLee*Date:******************************************************************************/voidMainvoid{inti;*volatileunsignedlong*0x3ff5000=0x0000000f;while1{*volatileunsignedlong*0x3ff5008=0x00000001;fori=0;i0x7fFFF;i++;*volatileunsignedlong*0x3ff5008=0x00000002;fori=0;i0x7FFFF;i++;}}
4.4本章小节本章介绍了ARM程序设计的一些基本概念,以及在汇编语言程序设计中常见的伪指令、汇编语言的基本语句格式等,汇编语言程序的基本结构等,同时简单介绍了C/C++和汇编语言的混合编程等问题,这些问题均为程序设计中的基本问题,希望读者掌握,注意本章最后的两个示例均与后面章节介绍的基于S3C4510B的硬件平台有关系,读者可以参考第
五、六章的相关内容。