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ARM嵌入式系统结构与编程 • 大连理工大学软件学院邱铁办公楼409 Tel：87571521 E_mail: qiutie@dlut.edu.cn 参考教材：《ARM嵌入式系统结构与编程》清华大学出版社2009年3月出版

本章将详细介绍进行汇编语言程序设计时所用的ARM/Thumb汇编语言伪指令、由ARM公司推出的开发工具所支持的伪操作以及GNU ARM开发工具所支持的伪操作。第6章 ARM汇编伪指令与伪操作

内容提要 6．1 汇编语言伪指令 6．2 ARM汇编语言伪操作 6．3 ARM汇编伪操作 6．4 GNU ARM汇编伪操作

6．1 汇编语言伪指令 • 伪指令是ARM处理器支持的汇编语言程序里的特殊助记符，它不在处理器运行期间由机器执行,只是在汇编时将被合适的机器指令代替成ARM或Thumb指令,从而实现真正的指令操作。

ARM汇编语言伪指令 • 1．大范围地址读取伪指令LDR • LDR伪指令将一个32位的常数或者一个地址值读取到寄存器中，可以看作是加载寄存器的内容。 • LDR{cond} register , = expression

如果加载的常数符合MOV或MVN指令立即数的要求，则用MOV或MVN指令替代LDR伪指令。如果加载的常数符合MOV或MVN指令立即数的要求，则用MOV或MVN指令替代LDR伪指令。 • 如果加载的常数不符合MOV或MVN指令立即数的要求，汇编器将常量放入内存文字池，并使用一条程序相对偏移的LDR指令从内存文字池读出常量。

伪指令语句： • LDR R0, =0x0AA00；R0<—0x0AA00 • 汇编后： • MOV R0, #43520

2．中等范围地址读取伪指令ADRL • 它将基于PC相对偏移的地址值或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中。 • ADRL{cond} register , = expression

汇编器在处理源程序时，ADRL伪指令被两条具有ADRL等同功能的ARM指令(通常用ADD或SUB指令)替代。汇编器在处理源程序时，ADRL伪指令被两条具有ADRL等同功能的ARM指令(通常用ADD或SUB指令)替代。 • 如果不能用两条指令实现ADRL伪指令的功能，则编译器报告错误，编译失败。

以下指令存放在0x8000起始的地址单元，分析汇编后的结果。以下指令存放在0x8000起始的地址单元，分析汇编后的结果。 • .global _start • .text • _start: • MOV R0, #0x0F • ADRL R0, _start • .end • 解：汇编后的结果为： • 0x00008000 MOV R0, #0x0F • 0x00008004 SUB R0, PC, #12 • 0x00008008 NOP (MOV R0,R0)

3．小范围地址读取伪指令ADR • 它将基于PC相对偏移的地址值或基于寄存器相对偏移的地址值读取到寄存器中。当地址是字节对齐时，取值范围为-255~+255 • ADR{cond} register , = expression

下列指令存放在0x8000起始的地址单元，分析汇编后的结果。下列指令存放在0x8000起始的地址单元，分析汇编后的结果。 • .global _start • .text • _start: • MOV R0, #0x0F • ADR R0, _start • .end • 解：汇编后的结果为： • 0x00008000 MOV R0, #0x0F • 0x00008004 SUB R0, PC, #12

4．空操作伪指令NOP • NOP是空操作伪指令，在汇编时将会被替代成ARM中的空操作 .

Thumb汇编语言伪指令 • 1．大范围地址读取伪指令LDR • LDR伪指令将一个32位的常数或者一个地址值读取到寄存器中，可以看作是加载寄存器的内容。其语法格式如下： • LDR register , = expression

2．小范围地址读取伪指令ADR • ADR为小范围地址读取伪指令，它将基于PC相对偏移的地址值读取到寄存器中。偏移量必须是正数并小于1KB。 • ADR register , = expression 相当于PC寄存器或其它寄存器的长转移。

汇编器在处理源程序时，ADR伪指令一条具有ADR等同功能的thumb指令(通常用ADD或SUB指令)替代。汇编器在处理源程序时，ADR伪指令一条具有ADR等同功能的thumb指令(通常用ADD或SUB指令)替代。 • 如果不能用一条指令实现ADR伪指令的功能，则编译器报告错误，编译失败。

3．空操作伪指令NOP • NOP是空操作伪指令，在汇编时将会被替代成ARM中的空操作（也就是什么也没做）指令，例如可能为：“MOV R0，R0” • NOP • 空操作伪指令可用于延时操作。

伪指令在汇编编程时应用较多，具本应用请参考教材《ARM嵌入式系统结构与编程》第6章6.1节实例分析伪指令在汇编编程时应用较多，具本应用请参考教材《ARM嵌入式系统结构与编程》第6章6.1节实例分析

6．2 ARM汇编语言伪操作 • 伪操作(Directive)是ARM汇编语言程序里的一些特殊的指令助记符,其作用主要是为完成汇编程序做各种准备工作,对源程序运行汇编程序处理,而不是在计算机运行期间由处理器执行。 • 伪操作只是汇编过程中起作用,一旦汇编结束,伪操作也就随之消失。

目前常用的编译环境有2种： • 1. ADS/SDT、RealView MDK等ARM公司推出的开发工具 • 2. GNU ARM开发工具

1. ADS/SDT、RealView MDK等ARM公司推出的开发工具 • ADS由ARM公司推出,使用了CodeWarrior公司的编译器。针对ARM资源配置为用户提供了在 CodeWarrior IDE 集成环境下配置各种ARM 开发工具的能力。 • 以ARM为目标平台的工程创建向导，可以使用户以此为基础，快速创建ARM和Thumb工程。

ARM 将Keil 公司收购之后,正式推出了针对ARM 微控制器的开发工具RealView Microcont roller Development Kit ( 简称Real View MDK 或者MDK) ，它将ARM 开发工具RealView Development Suite (简称RVDS) 的编译器RVCT 与Keil的工程管理、调试仿真工具集成在一起，是一款非常强大的ARM 微控制器开发工具。

2. GNU ARM开发工具 • GNU是“GNU‘s Not Unix”的递归缩写。在1983年9月27日由Richard Stallman公开发起GNU计划，它的目标是创建一套完全自由的操作系统。 • GNU格式ARM汇编语言程序主要是面对在ARM平台上移植嵌入式Linux操作系统，GNU组织开发的基于ARM平台的编译工具有主要由GNU的汇编器as,交叉汇编器gcc和连接器ld组成。

6．3 ARM汇编伪操作 • ARM公司推出的开发工具所支持的汇编伪操作包括符号定义伪操作、数据定义伪操作、汇编信息报告控制伪操作、汇编代码控制伪操作、文件包含伪操作、指令集类型标识伪操作以及其他功能伪操作。

符号定义伪操作 • 局部变量定义LCLA、LCLL及LCLS • 语法格式 • LCLA variable • LCLL variable • LCLS variable • 其中： • variable 所说明的局部变量名称。

全局变量定义GCLA、GCLL及GCLS • 语法格式 • GCLA variable • GCLL variable • GCLS variable • 其中： • variable 所说明的全局变量名称。

变量赋值伪操作SETA、SETL及SETS • 语法格式 • variable_a SETA expr_a • variable_l SETL expr_l • variable_s SETS expr_s

给通用寄存器列表定义名称RLIST • 语法格式 • name RLIST {registers_list} • 其中： • name 寄存器列表的名称； • registers_list 通用寄存器列表。

VFP寄存器名称定义DN、SN • name DN expr • name SN expr • 其中： • name VFP寄存器的名称； • expr 要定义的VFP寄存器编号：双精度寄存器编号范围为0~15，单精度寄存器编号范围为0~31。

FPA浮点寄存器定义名称FN • 语法格式 • name FN expr • 其中： • name FPA浮点寄存器的名称； • expr 要定义的FPA浮点寄存器编号：编号范围为0~7。

协处理器名称定义CP • 语法格式 • name CP expr • 其中： • name 定义的协处理器的名称； • expr 要定义名称的协处理器编号：编号范围为0~15。

协处理器寄存器名称定义CN • 语法格式 • name CN expr • 其中： • name 定义的协处理器的寄存器名称； • expr 要定义名称的协处理器的寄存器编号：编号范围为0~15。

数据定义伪操作 • 数据定义伪操作一般用于为特定的数据分配存储单元，也可以完成已分配存储单元的初始化。

分配字节存储单元DCB • 语法格式 • {label} DCB expr{, expr }… • 其中： • label 可选的程序标号; • expr 是-128~255之间的数字或字符串。

分配半字存储单元DCW及DCWU • 语法格式 • {label} DCW expr{, expr }… • {label} DCWU expr{, expr }… • 其中： • label 可选的程序标号; • expr 是-32768~65535之间的数字表达式。

分配字存储单元DCD及DCDU • 语法格式 • {label} DCD expr{, expr }… • {label} DCDU expr{, expr }… • 其中： • label 可选的程序标号; • expr 表达式。

分配单精度浮点数存储单元DCFS及DCFSU • 语法格式 • {label} DCFS fpliteral{, fpliteral }… • {label} DCFSU fpliteral{, fpliteral }… • 其中： • label 可选的程序标号; • fpliteral 单精度浮点表达式，取值范围：1.17549435e-38~3.4028234e+38。

分配双精度浮点数存储单元DCFD及DCFDU • {label} DCFD fpliteral{, fpliteral }… • {label} DCFDU fpliteral{, fpliteral }… • 其中： • label 可选的程序标号; • fpliteral 双精度浮点表达式，取值范围：2.22507385850720138e-308~1.7976931348623157e+308。

分配双字存储单元DCQ及DCQU • 语法格式 • {label} DCQ {-}expr{, {-}expr }… • {label} DCQU {-}expr{, {-}expr }… • 其中： • label 可选的程序标号; • expr 用于初始化内存的数字或表达式，其数值必须是整数。e

声明数据缓冲池LTORG • 在使用LDR伪指令时，要在适当的位置加入LTROG声明数据缓冲池，这样就会把要加载的数据保存到缓存池中，再使用ARM加载指令读出，如果没有使用LTROG声明数据缓冲池，则汇编器会在程序末尾自动声明。 • 语法格式 • LTROG

分配存储空间SPACE • 语法格式 • {label} SPACE expr • 其中： • label 可选的程序标号; • expr 分配的字节数。

定义结构化内存表首地址MAP • 语法格式 • MAP expr{,base_register} • 其中： • 结构化内存表的首地址为expr与base_register之和。

定义结构化内存表数据域FIELD • 语法格式 • {label} FIELD expr • 其中： • label 可选的程序标号，当指定这一选项时，label的值为当前内存表的位置计数器的值； • expr FIELD指定的域所占内存单元字节数。

取相对地址初始化内存单元DCDO • 语法格式： • {lable} DCDO expr{,expr}... • lable 可选取的标号； • expr 数字表达式或为程序标号，内存分配的字数是由expr的个数决定的。

分配代码存储单元DCI • 语法格式： • {lable} DCI expr • lable 可选取的标号，是内存块起始地址的标号； • expr 数字表达式（整数）或为程序标号。

汇编代码控制伪操作 • 汇编器在对程序代码进行编译时，会根据汇编控制伪操作的定义情况对程序进行编译，常用的有条件编译、重复汇编和宏定义

IF条件编译伪操作 • 语法格式： • IF logical_expression • 程序代码段A • {ELSE • 程序代码段B • } • ENDIF

WHILE条件编译伪操作 • 语法格式： • WHILE logical_expression • 程序代码段 • WEND

MACRO宏定义伪操作 • 语法格式： • MACRO • {$label} macroname {$parameter{,$ parameter}…} • 程序代码段 • MEND

汇编信息报告控制伪操作 • 信息报告伪操作用于程序汇编指示，主要是在程序调试阶段使用。这类伪操作分为错误信息报告伪操作、诊断信息报告伪操作、列表选项设置伪操作、插入文件标题伪操作

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