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arm学习b,bl指令浅析

时间:2017-01-06 16:21来源:博客园 作者:logogcn 点击:
B或BL指令引起处理器转移到“子程序名”处开始执行。两者的不同之处在于BL指令在转移到子程序执行之前,将其下一条指令的地址拷贝到R14(LR,链接寄存器)。
TAG: ARM汇编  


B或BL指令引起处理器转移到“子程序名”处开始执行。两者的不同之处在于BL指令在转移到子程序执行之前,将其下一条指令的地址拷贝到R14(LR,链接寄存器)。由于BL指令保存了下条指令的地址,因此使用指令“MOV PC ,LR”即可实现子程序的返回。而B指令则无法实现子程序的返回,只能实现单纯的跳转。用户在编程的时候,可根据具体应用选用合适的子程序调用语句。

  1. AREA Init,CODE,READONLY  

;该伪指令定义了一个代码段,段名为Init,属性只读

  1. ENTRY                      ;程序的入口点标识 
  2. bl delay                 ;调用延迟 
  3. mov pc,lr                 ;返回 

下面的在BLOG中看到觉得讲得比较详细就拷过来了

ARM汇编指令的一些总结
ARM汇编指令很多,但是真正常用的不是很多,而且需要认真琢磨的又更少了。
比较有用的是MOV B BL LDR STR
还是通过具体汇编代码来学习吧。

  1. @ disable watch dog timer      
  2. mov   r1, #0x53000000   //立即数寻址方式 
  3. mov   r2, #0x0 
  4. str   r2, [r1]         

立即数寻址方式,立即数要求以“#”作前缀,对于十六进制的数,还要求在#后面加上0x或者&。STR是比较重要的指令了,跟它对应的是LDR。ARM指令集是加载/存储型的,也就是说它只处理在寄存器中的数据。那么对于系统存储器的访问就经常用到STR和LDR了。STR是把寄存器上的数据传输到指定地址的存储器上。它的格式我个人认为很特殊:

  1. STR(条件) 源寄存器,<存储器地址> 

比如 STR R0, [R1] ,意思是R0-> [R1],它把源寄存器写在前面,跟MOV、LDR都相反。
LDR应该是非常常见了。LDR就是把数据从存储器传输到寄存器上。而且有个伪指令也是LDR,因此我有个百思不得其解的问题。看这段代码:

  1. mov r1, #GPIO_CTL_BASE 
  2. add   r1, r1, #oGPIO_F 
  3. ldr   r2,=0x55aa   // 0x55aa是个立即数啊,前面加个=干什么?  

对于当中的ldr 那句,我就不明白了,如果你把=去掉,是不能通过编译的。我查了一些资料,个人感觉知道了原因:这个=应该表示LDR不是ARM指令,而是伪指令。作为伪指令的时候,LDR的格式如下:

  1. LDR 寄存器, =数字常量/Label 

它的作用是把一个32位的地址或者常量调入寄存器。嗬嗬,那大家可能会问,“MOV r2,#0x55aa”也可以啊。应该是这样的。不过,LDR是伪指令啊,也就是说编译时编译器会处理它的。怎么处理的呢?——规则如下:如果该数字常量在MOV指令范围内,汇编器会把这个指令作为MOV。如果不在MOV范围中,汇编器把该常量放在程序后面,用LDR来读取,PC和该常量的偏移量不能超过4KB。
然后说一下跳转指令。

ARM有两种跳转方式。
(1) mov pc <跳转地址〉
这种向程序计数器PC直接写跳转地址,能在4GB连续空间内任意跳转。
(2)通过 B BL BLX BX 可以完成在当前指令向前或者向后32MB的地址空间的跳转(为什么是32MB呢?寄存器是32位的,此时的值是24位有符号数,所以32MB)。
B是最简单的跳转指令。要注意的是,跳转指令的实际值不是绝对地址,而是相对地址——是相对当前PC值的一个偏移量,它的值由汇编器计算得出。
BL非常常用。它在跳转之前会在寄存器LR(R14)中保存PC的当前内容。BL的经典用法如下:

  1.     bl NEXT   ; 跳转到NEXT 
  2.    …… 
  3. NEXT 
  4.    …… 
  5.    mov pc, lr    ; 从子程序返回。  

最后提一下Thumb指令。ARM体系结构还支持16位的Thumb指令集。Thumb指令集是ARM指令集的子集,它保留了32位代码优势的同时还大大节省了存储空间。由于Thumb指令集的长度只有16位,所以它的指令比较多。它和ARM各有自己的应用场合。对于系统性能有较高要求,应使用32位存储系统和ARM指令集;对于系统成本和功耗有较高要求,应使用16位存储系统和ARM指令集。

对ARM异常(Exceptions)的理解


分类:技术笔记
毕设笔记
1.对ARM异常(Exceptions)的理解
所有的系统引导程序前面中会有一段类似的代码,如下:
.globl _start                    ;系统复位位置
_start: b       reset            ;各个异常向量对应的跳转代码
        ldr     pc, _undefined_instruction ;未定义的指令异常
        ldr     pc, _software_interrupt     ;软件中断异常
        ldr     pc, _prefetch_abort          ;内存操作异常
        ldr     pc, _data_abort               ;数据异常
        ldr     pc, _not_used                  ;未使用
        ldr     pc, _irq                       ;慢速中断异常
        ldr     pc, _fiq                       ;快速中断异常

从中我们可以看出,ARM支持7种异常。问题时发生了异常后ARM是如何响应的呢?第一个复位异常很好理解,它放在0x0的位置,一上电就执行它,而且我们的程序总是从复位异常处理程序开始执行的,因此复位异常处理程序不需要返回。那么怎么会执行到后面几个异常处理函数呢?
看看书后,明白了ARM对异常的响应过程,于是就能够回答以前的这个疑问。
当一个异常出现以后,ARM会自动执行以下几个步骤:
(1)把下一条指令的地址放到连接寄存器LR(通常是R14),这样就能够在处理异常返回时从正确的位置继续执行。
(2)将相应的CPSR(当前程序状态寄存器)复制到SPSR(备份的程序状态寄存器)中。从异常退出的时候,就可以由SPSR来恢复CPSR。
(3)根据异常类型,强制设置CPSR的运行模式位。
(4)强制PC(程序计数器)从相关异常向量地址取出下一条指令执行,从而跳转到相应的异常处理程序中。
至于这些异常类型各代表什么,我也没有深究。因为平常就关心reset了,也没有必要弄清楚。
ARM规定了异常向量的地址:
   b       reset            ; 复位 0x0
ldr pc, _undefined_instruction ;未定义的指令异常 0x4
       ldr     pc, _software_interrupt     ;软件中断异常    0x8
       ldr     pc, _prefetch_abort          ;预取指令    0xc
       ldr     pc, _data_abort               ;数据        0x10
       ldr     pc, _not_used                  ;未使用      0x14
       ldr     pc, _irq                       ;慢速中断异常   0x18
        ldr   pc, _fiq                       ;快速中断异常    0x1c
这样理解这段代码就非常简单了。碰到异常时,PC会被强制设置为对应的异常向量,从而跳转到相应的处理程序,然后再返回到主程序继续执行。
这些引导程序的中断向量,是仅供引导程序自己使用的,一旦引导程序引导Linux内核完毕后,会使用自己的中断向量。
嗬嗬,这又有问题了。比如,ARM发生中断(irq)的时候,总是会跑到0x18上执行啊。那Linux内核又怎么能使用自己的中断向量呢?原因在于Linux内核采用页式存储管理。开通MMU的页面映射以后,CPU所发出的地址就是虚拟地址而不是物理地址。就Linux内核而言,虚拟地址0x18经过映射以后的物理地址

就是0xc000 0018。所以Linux把中断向量放到0xc000 0018就可以了。
MMU的两个主要作用:
(1)安全性:规定访问权限
(2) 提供地址空间:把不连续的空间转换成连续的。
第2点是不是实现页式存储的意思?

 

  1. .globl _start ;系统复位位置 
  2. _start: b reset ;各个异常向量对应的跳转代码 
  3. ldr pc, _undefined_instruction ;未定义的指令异常 
  4.  
  5. …… 
  6.  
  7. _undefined_instruction : 
  8. .word undefined_instruction 

也许有人会有疑问,同样是跳转指令,为什么第一句用的是 b reset;
而后面的几个都是用ldr?

为了理解这个问题,我们以未定义的指令异常为例。

当发生了这个异常后,CPU总是跳转到0x4,这个地址是虚拟地址,它映射到哪个物理地址取决于具体的映射。

  1. ldr pc, _undefined_instruction  

相对寻址,跳转到标号_undefined_instruction,然而真正的跳转地址其实是_undefined_instruction的内容——undefined_instruction。那句.word的相当于:
_undefined_instruction dw undefined_instruction (详见毕设笔记3)。
这个地址undefined_instruction到底有多远就难说了,也许和标号_undefined_instruction在同一个页面,也许在很远的地方。不过除了reset,其他的异常是MMU开始工作之后才可能发生的,因此undefined_instruction 的地址也经过了MMU的映射。
在刚加电的时候,CPU从0x0开始执行,MMU还没有开始工作,此时的虚拟地址和物理地址相同;另一方面,重启在MMU开始工作后也有可能发生,如果reset也用ldr就有问题了,因为这时候虚拟地址和物理地址完全不同。

因此,之所以reset用b,就是因为reset在MMU建立前后都有可能发生,而其他的异常只有在MMU建立之后才会发生。用b reset,reset子程序与reset向量在同一页面,这样就不会有问题(b是相对跳转的)。如果二者相距太远,那么编译器会报错的

(责任编辑:jackyhwei)
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