ARM裸机开发（基础汇编指令）Day02
一、Keil软件
1、警告
2、报错
3、keil编译界面分析
4、keil仿真界面分析
5、修改编译格式为Chinese
6、汇编文件 ( .s 文件) 分析
7、map.lds链接脚本文件
在一个单片机工程中，必然会一个.s汇编文件和一个.lds连接脚本文件
这两个文件一般做单片机开发时，不需要手动编写，通过一些软件或者工具会自动生成二、汇编指令
1、汇编指令的分类
基础汇编指令：1、数据操作指令1.1 数据搬移指令（赋值指令=）1.2 移位运算指令（<<、>>）1.3 位运算指令（&、|、~、^）1.4 算术运算指令（+ - * /）1.5 比较指令（< > == !=）2、跳转指令
进阶汇编指令：3、单寄存器内存读写指令4、栈指针寄存器内存读写指令（包含了多寄存器内存读写指令）5、CPSR特殊功能寄存器内存读写指令6、swi软中断指令2、汇编指令的基本格式
{opcode}{cond}{s} Rd, Rn, oprand_shifter2| | | | | | -------> 第二操作数（相当于又操作数）| | | | | | -------> 第二操作数可以是:| | | | | | 1.立即数| | | | | | 2.普通寄存器 | | | | | | 3.位移后的寄存器| | | | | | | | | | --------> 第一操作寄存器（相当于左操作数）（非必要）| | | | | | | | ---------> 目标寄存器，用于存放当前汇编指令结果的寄存器| | | | | | ---------> 状态位，在这个位置加上 s ,当前指令的执行结果会修改CPSR寄存器的NZCV位| | 不加上 s ,当前指令的执行结果不会影响CPSR寄存器的NZCV位| | | | ---------> 表示条件码，用于让汇编指令有条件的指令| | ----------> 表示指令码，也就是汇编指令注意：1.{opcode}{cond}{s} 指令码、条件码、状态位 是连在一起写的，不能用空格隔开2.Rd,Rn,oprand_shifter2 目标寄存器、第一操作寄存器、第二操作数要用 逗号(,) 隔开3.{opcode}{cond}{s} 和 Rd,Rn,oprand_shifter2 之间要用空格隔开4.汇编指令没有分隔符(;)，所以每行只能写一个汇编指令5.汇编指令不区分大小写6.在汇编文件中，使用的编译器支持的注释方式 @(等于C语言中的//) , /* */(和C语言中用法一致).if 0/1 .else .endif
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2.1数据搬移指令（赋值指令）
指令码
mov -------- 直接赋值指令
mvn ------ 按位取反后赋值
指令格式
mov/mvn Rd,operand_shifter2
赋值指令时没有第一操作寄存器的，只有目标寄存器和第二操作数
测试代码
.text.global _start_start: mov r0,#oxff @解释：将0xff赋值到R0寄存器中@如果使用赋值指令时，第二个操作数是一个立即数@需要在他的前面加上#mvn r1,#0xff @解释：将0xff全部按位取反后，赋值给r1寄存器@r1=~(0xff)=0xffffff00mov r2,#(-0xff) @-0xff(存储的补码，正数源码和补码是一致的，负责需要计算)@源码：0x800000ff@反码：0xffffff00@补码：0xffffff01stop： b stop
.end
3、立即数
在ARM中，立即数是指直接嵌入在指令编码中的常量，无需从寄存器或内存中读取，处理器执行时可以直接从指令中提取并使用的值。由于一条汇编指令共4字节，其中表示立即数的空间只有 12位，分别是 8位原始值和4位旋转值。
1）立即数的基本格式
在ARM汇编的语法中，立即数通常是 以 # 为前缀 的二进制、十进制、十六进制数
MOV R0, #10 十进制立即数10，将R0赋值为10
ADD R1, R1, #0x20 十六进制立即数0x20（即32），R1 = R1 + 32
AND R2, R2, #0b1110 二进制立即数0b1110（即14），R2与14做“与”操作2）立即数的编码结构
在ARM32中立即数的编码结构分为两个部分：
-
高四位的旋转值（rot）：指原始值右移的位数
- 低八位的原始值（imm8）：指 0x00 ~ 0xFF 中的一个值
3）立即数的编码约束
编码约束也就是编码规则，最终立即数必须符合编码规则才是合法的立即数，也就是最终立即数必须可以通过原始值循环右移得到。
最终立即数 = (imm8) 循环右移 (2xrot)次
4）总结
以mov这条汇编指令为例，不同的汇编指令的立即数是不一样的
以mov r0, #0xff为例，一条汇编指令占四个字节的空间
立即数是指可以被指令直接编码、无需从内存或者寄存器读取的常数。它的核心特点是“能被指令格式直接表示“。
立即数的判断步骤：
1、确定带判断数a;
2、在0x00~0xff范围内找一个数b;
3、将b循环右移偶数位（0、2、4......30位），若结果等于a，则是立即数
eg：
0xff是否为立即数
在0x00~0xff中找到b=0xff;
将b循环右移32位（等价于右移0位，因为32是偶数），结果仍为0xff，因此0xff是立即数
0xfff是否是立即数
在0x00~0xff中找不到任何数循环右移等于0xfff的，所以0xfff不是立即数
判断0x1fe是否是立即数
数a：0x1fe = 0b 0000 0000 0000 0000 0000 0001 1111 1110
数b：0xff = 0b 0000 0000 0000 0000 0000 0000 1111 1111
循环右移31位
0x1fe不是一个立即数4、有效数
有效数是指，一个立即数全部取反后，可以得到一个合法的立即数，这个数就是有效数，有效数，可以当作立即数使用。
5、伪指令ldr
ldr伪指令可以实现0x00000000~0xffffffff之间任意数的赋值操作
指令格式：ldr Rd,=任意数
如果以后遇到一个数，不知道是否是立即数，可以直接使用ldr进行赋值操作
eg:
ldr r0,=0x12345678
三、基础汇编指令
1、数据操作指令（运算指令）
1）数据搬移指令（mov、mvn）
指令码：mov 直接赋值指令mvn 按位取反后赋值指令指令格式：mov/mvn Rd, oprand_shifter2赋值指令是没有第一操作寄存器的，只有目标寄存器和第二操作数伪指令：ldr 任意数赋值
指令格式： ldr Rd, =任意数
2）位移运算指令（lsl、lsr、ror、asr）
指令码：lsl 逻辑左移/无符号数左移lsr 逻辑右移/无符号数右移ror 循环右移asr 算术右移/有符号数右移指令格式：lsl/lsr/ror/asr Rd, Rn, oprand_shifter2
/***********************2、移位运算指令**************************/ /*mov r0, #0xfflsl r1, r0, #8 @ 将r0寄存器中的值逻辑左移8位后赋值给r1寄存器@ r1 = r0 << 8 = 0xff00lsr r2, r1, #12 @ 将r1寄存器中的值逻辑右移12位后赋值给r2寄存器@ r2 = r1 >> 12 = 0xfror r3, r2, #4 @ 将r2寄存器中的值循环右移4位后赋值给r3寄存器@ r3 = 0xf0000000asr r4, r3, #4 @ 将r3寄存器中的值算术右移4位后赋值给r4寄存器@ r4 = 0xff@ 高位补符号位指的是所有高位都需要补符号位，而不是只有最高位补符号位*/ /***********************2、第二操作数的所有情况**************************/
@ 第二操作数可以是一个立即数
mov r0, #0xff @ 解释：将0xff赋值给r0寄存器中@ 第二操作数可以是一个普通寄存器
mov r1, r0 @ 解释：将r0寄存器中的值赋值给r1寄存器中@ 第二操作数可以是一个经过移位的寄存器
mov r2, r1, lsl #4 @ 解释：将r1寄存器中的值逻辑左移4位后赋值给r2寄存器@ 上述汇编指令的作用和这条lsl r2, r1, #4汇编指令的作用是一致的
3）位运算指令
指令码：and 按位与orr 按位或eor 按位异或mvn 按位取反指令格式：and/orr/eor/mvn Rd, Rn, oprand_shifter2口诀：与0清0，与1不变或1置1，或0不变异或1取反，异或0不变
测试代码01
/***********************4、位运算操作指令**************************/@ 32位数：@ 31 0 @ **** **** **** **** **** **** **** ****mov r0, #0xff@ 目的：将r0寄存器中的第[3]位清0，其他位不变，最后赋值给r0寄存器@ c语言写法：r0 = r0 & (~(0x1 << 3))and r0, r0, #(~(0x1 << 3)) @ r0 = 0xf7@ 目的：将r0寄存器中的第[3]位置1，其他位不变，最后赋值给r0寄存器orr r0, r0, #(0x1 << 3)
练习代码
@假设你不知道r0寄存器中的值ldr r0, =0x12345678@ 31 0@ **** **** **** **** **** **** **** ****@ 1> 将r0寄存器的第[3]位清0，保持其他位不变and r0, r0, #(~(0x1 << 3))@ 2> 将r0寄存器的第[29]位置1，保持其他位不变orr r0, r0, #(0x1 << 29)@ 3> 将r0寄存器的第[7:4]位清0，保持其他位不变and r0, r0, #(~(0xf << 4))@ and r0, r0, #(~(0b1111 << 4))@ 4> 将r0寄存器的第[15:8]位置1，保持其他位不变orr r0, r0, #(0xff << 8) @ orr r0, r0, #(0x0000ff00)@ 5> 将r0寄存器的第[3:0]位按位取反，保持其他位不变eor r0, r0, #(0xf << 0)@ 6> 将r0寄存器的第[11:4]位修改为10101011，保持其他位不变@ 推荐使用先清0再置1and r0, r0, #(~(0xff << 4))orr r0, r0, #(0b10101011 << 4) @ orr r0, r0, #(0xab << 4)@ 也可以先置1再清0orr r0, r0, #(0xab << 4)and r0, r0, #(~(0x54 << 4))
4）算术运算指令
1.指令码
add -----基础加法指令(不涉及CPSR寄存器中的c位的使用)
adc-------进阶加法指令（涉及CPSR寄存器中的c位使用）
sub--------基础减法指令（不涉及CPSR寄存器中的c位的使用）
sbc------进阶减法指令（涉及CPSR寄存器中的c位使用）
mul-------- 乘法指令
div-------除法指令（使用除法指令需要架构ARM-V8架构之上）
2指令格式
add/adc/sub/abc/mul/div Rd,Rn,oprand_shifter23测试代码
mov r1, #0x1
mov r2, #0x3
add r3, r1, r2 @r3=0x1+0x3=0x4
sub r4, r2, r1 @r4=0x3-0x1=0x2
@模拟两个64位数相减
@r1寄存器存放第一个64位数的高32位，r2寄存器存放第一个64位数的低32位
@r3寄存器存放第二个64位数的高32位，r4寄存器存放第二个64位数的低32位
@r5寄存器中存放相减后的高32位数，r6寄存器存放相减后的低32位数
mov r1, #0x5
mov r2, #0x2
mov r3, #0x1
mov r4, #0x8
@先低位相减
subs r6, r2, r4 @此时需要使用到s状态位@由于当前指令的执行结果产生了借位@并且高32位运算时，需要用到产生借位后的c位@r6=r2-r4=0x2-0x8=0x2-0x2-0x6=0x0-0x6=0x0-0x1-0x5@=0xffffffff-0x5=0xfffffffa
注：-1 mod 2³² = 2³² - 1 = 0xffffffff（因为 0xffffffff + 1 = 0x100000000，对 2³² 取模后等于 0）。同样也可以这样理解当你10-1的时候是不是等于九是不是个位数里面最大的数同理当你0x0-0x1时也是一样的等于最大值0xffffffffsbc r5, r1, r3 此时需要使用到sbc由于此处高32位相减时，需要使用到产生借位后的位r5= r1- r3- C位（注：无论是进位还是借位的c位都是0x1）r5=r1-r3-c位=0x5-0x1-0x1=0x3注意：不管C位存放的是0/1只要c位产生了借位，就需要多减一个0x1只要c位产生了进位，就要多加一个0x1
注：为什么加s,subs中的s是为了强制更新 CPSR 的借位标志（C 位），让后续的高位运算能正确处理低 32 位产生的借位,当指令后加s（即 “set flags”）时，会在执行运算后自动更新 CPSR 的关键标志位（N、Z、C、V 等），其中：C 位（进位 / 借位标志）：对于减法，C=0表示有借位，C=1表示无借位，这是 64 位减法中处理高位运算的核心依据。@模拟两个64位数相加
@r1寄存器存放第一个64位数的高32位，r2寄存器存放第一个64位数的低32位
@r3寄存器存放第二个64位数的高32位，r4寄存器存放第二个64位数的低32位
@r5寄存器中存放相加后的高32位数，r6寄存器存放相加后的低32位数
mov r1, #0x1mov r2, #0xfffffffe
mov r3, #0x2
mov r4, #0x4
adds r6, r2, r4 r6=0xfffffffe+0x4=0xfffffffe+0x1+0x3=0xfffffffff+0x3=0xffffffff+0x1+0x2=0x0+0x2=0x2
注：可以这样理解当9+1的时候是不是等于十是不是十位数里面最小的数同理当你0xffffffff+0x1时也是一样的等于0x0
adc r5, r1, r3 r5=r1+r3+c位=0x1+0x2+0x1=0x4
注：为什么加c位是因为发生了进位上面已经解释了。