我們在進行嵌入式 Linux 開發的時候是絕對要掌握基本的 ARM 彙編，因為 Cortex-A 晶片一上電 SP 指標還沒初始化，C 環境還沒準備
好，所以肯定不能執行 C 程式碼，必須先用匯編語言設定好 C 環境，比如初始化 DDR、設定 SP指標等等，當彙編把 C 環境設定好了以後才可以執行 C 程式碼。所以 Cortex-A 一開始肯定是彙編程式碼，其實 STM32 也一樣的，一開始也是彙編，以 STM32F103 為例，啟動檔案
startup_stm32f10x_hd.s 就是彙編檔案，只是這個檔案 ST 已經寫好了，我們根本不用去修改，所以大部分學習者都沒有深入的去研究。彙編的知識很龐大，本章我們只講解最常用的一些指令，滿足我們後續學習即可、

1.GNU 彙編語法

如果大家使用過 STM32 的話就會知道 MDK 和 IAR 下的啟動檔案 startup_stm32f10x_hd.s其中的彙編語法是有所不同的，將 MDK 下的彙編檔案直接複製到 IAR 下去編譯就會出錯，因為 MDK 和 IAR 的編譯器不同，因此對於彙編的語法就有一些小區別。我們要編寫的是 ARM彙編，編譯使用的 GCC 交叉編譯器，所以我們的彙編程式碼要符合 GNU 語法。

GNU 彙編語法適用於所有的架構，並不是 ARM 獨享的，GNU 彙編由一系列的語句組成，
每行一條語句，每條語句有三個可選部分，如下：

label：instruction @ comment

label 即標號，表示地址位置，有些指令前面可能會有標號，這樣就可以通過這個標號得到
指令的地址，標號也可以用來表示資料地址。注意 label 後面的“：”，任何以“：”結尾的標識
符都會被識別為一個標號。

instruction 即指令，也就是彙編指令或偽指令

@符號，表示後面的是註釋，就跟 C 語言裡面的“/”和“/”一樣，其實在 GNU 彙編文
件中我們也可以使用“/”和“/”來註釋。

comment 就是註釋內容。

比如如下程式碼：

add:
MOVS R0, #0X12         @設定 R0=0X12

上面程式碼中“add:”就是標號，“MOVS R0,#0X12”就是指令，最後的“@設定 R0=0X12”就是註釋。

注意！ARM 中的指令、偽指令、偽操作、暫存器名等可以全部使用大寫，也可以全部使用
小寫，但是不能大小寫混用。

使用者可以使用.section 偽操作來定義一個段，每個段以段名開始，以下一段名或者檔案結尾結束，比如：

.section .testsection @定義一個 testsetcion 段

彙編系統預定義了一些段名：

定義	段名
.text	表示程式碼段。
.data	初始化的資料段。
.bss	未初始化的資料段。
.rodata	只讀資料段。

彙編程式的預設入口標號是_start，不過我們也可以在連結指令碼中使用 ENTRY 來指明其它的入口點，下面的程式碼就是使用_start 作為入口標號：

.global _start

_start:
ldr r0, =0x12 @r0=0x12

上面程式碼中.global 是偽操作，表示_start 是一個全域性標號，類似 C 語言裡面的全域性變數一樣，常見的偽操作有：

偽操作	含義
.byte	定義單位元組資料，比如.byte 0x12。
.short	定義雙位元組資料，比如.short 0x1234。
.long	定義一個 4 位元組資料，比如.long 0x12345678。
.equ	賦值語句，格式為：.equ 變數名，表示式，比如.equ num, 0x12，表示 num=0x12。
.align	資料位元組對齊，比如：.align 4 表示 4 位元組對齊。
.end	表示原始檔結束。
.global	定義一個全域性符號，格式為：.global symbol，比如：.global _start。

GNU 彙編還有其它的偽操作，但是最常見的就是上面這些，如果想詳細的瞭解全部的偽操作，可以參考《ARM Cortex-A(armV7)程式設計手冊 V4.0.pdf》的 57 頁。

GNU 彙編同樣也支援函式，函式格式如下

函式名:
	函式體
	返回語句

GNU 彙編函式返回語句不是必須的，如下程式碼就是用匯編寫的 Cortex-A7 中斷服務函式：

                                  彙編函式的定義
/* 未定義中斷 */
Undefined_Handler:
	ldr r0, =Undefined_Handler
	bx r0
	
/* SVC 中斷 */
SVC_Handler:
	ldr r0, =SVC_Handler
	bx r0

/* 預取終止中斷 */
PrefAbort_Handler:
	ldr r0, =PrefAbort_Handler
	bx r0

上述程式碼中定義了三個彙編函式：Undefined_Handler、SVC_Handler 和PrefAbort_Handler。以函式 Undefined_Handler 為例我們來看一下彙編函式組成，“Undefined_Handler”就是函式名，“ldr r0, =Undefined_Handler”是函式體，“bx r0”是函式返回語句，“bx”指令是返回指令，函式返回語句不是必須的。

2.Cortex-A7 常用匯編指令

介紹一些常用的 Cortex-A7 彙編指令，如果想系統的瞭解 Cortex-A7 的所有彙編指令請參考《ARM ArchitectureReference Manual ARMv7-A and ARMv7-R edition.pdf》的 A4章節。

2.1 處理器內部資料傳輸指令

使用處理器做的最多事情就是在處理器內部來回的傳遞資料，常見的操作有：
①、將資料從一個暫存器傳遞到另外一個暫存器。
②、將資料從一個暫存器傳遞到特殊暫存器，如 CPSR 和 SPSR 暫存器。
③、將立即數傳遞到暫存器。

資料傳輸常用的指令有三個：MOV、MRS 和 MSR，這三個指令的用法如表 7.2.1.1 所示：

指令	目的	源	描述
MOV	R0	R1	將 R1 裡面的資料複製到 R0 中。
MRS	R0	CPSR	將特殊暫存器 CPSR 裡面的資料複製到 R0 中。
MSR	CPSR	R1	將 R1 裡面的資料複製到特殊暫存器 CPSR 裡中。

分別來詳細的介紹一下如何使用這三個指令：

1 、MOV 指令
MOV 指令用於將資料從一個暫存器拷貝到另外一個暫存器，或者將一個立即數傳遞到暫存器裡面，使用示例如下：

MOV     R0，R1                      @將暫存器 R1 中的資料傳遞給 R0，即 R0=R1
MOV     R0, #0X12                   @將立即數 0X12 傳遞給 R0 暫存器，即 R0=0X12

2 、MRS 指令
MRS 指令用於將特殊暫存器(如 CPSR 和 SPSR)中的資料傳遞給通用暫存器，要讀取特殊暫存器的資料只能使用 MRS 指令！使用示例如下：

MRS    R0, CPSR       @將特殊暫存器 CPSR 裡面的資料傳遞給 R0，即 R0=CPSR

3 、MSR 指令
MSR 指令和 MRS 剛好相反，MSR 指令用來將普通暫存器的資料傳遞給特殊暫存器，也就是寫特殊暫存器，寫特殊暫存器只能使用 MSR，使用示例如下：

MSR    CPSR, R0            @將 R0 中的資料複製到 CPSR 中，即 CPSR=R0

2.2 儲存器訪問指令

ARM 不能直接訪問儲存器，比如 RAM 中的資料，I.MX6UL 中的暫存器就是 RAM 型別的，我們用匯編來配置 I.MX6UL 暫存器的時候需要藉助儲存器訪問指令，一般先將要配置的值寫入到 Rx(x=0~12)暫存器中，然後藉助儲存器訪問指令將 Rx 中的資料寫入到 I.MX6UL 暫存器中。讀取 I.MX6UL 暫存器也是一樣的，只是過程相反。常用的儲存器訪問指令有兩種：LDR 和STR，用法如表：

指令	描述
LDR Rd, [Rn , #offset]	從儲存器 Rn+offset 的位置讀取資料存放到 Rd 中。
STR Rd, [Rn, #offset]	將 Rd 中的資料寫入到儲存器中的 Rn+offset 位置。

分別來詳細的介紹一下如何使用這兩個指令：

1 、LDR 指令
LDR 主要用於從儲存載入資料到暫存器 Rx 中，LDR 也可以將一個立即數載入到暫存器 Rx中，LDR 載入立即數的時候要使用“=”，而不是“#”。在嵌入式開發中，LDR 最常用的就是讀取 CPU 的暫存器值，比如 I.MX6UL 有個暫存器 GPIO1_GDIR，其地址為 0X0209C004，我們現在要讀取這個暫存器中的資料，示例程式碼如下：

                            示例程式碼  LDR 指令使用
                            
 LDR   R0, =0X0209C004      @將暫存器地址 0X0209C004 載入到 R0 中，即 R0=0X0209C004

 LDR   R1, [R0]             @讀取地址 0X0209C004 中的資料到 R1 暫存器中

上述程式碼就是讀取暫存器 GPIO1_GDIR 中的值，讀取到的暫存器值儲存在 R1 暫存器中，上面程式碼中 offset 是 0，也就是沒有用到 offset。

2 、STR 指令
LDR 是從儲存器讀取資料，STR 就是將資料寫入到儲存器中，同樣以 I.MX6UL 暫存器GPIO1_GDIR 為例，現在我們要配置暫存器 GPIO1_GDIR 的值為 0X2000002，示例程式碼如下：

                          示例程式碼  STR 指令使用
 LDR     R0, =0X0209C004 	  @將暫存器地址 0X0209C004 載入到 R0 中，即 R0=0X0209C004
 LDR	 R1, =0X20000002 	  @R1 儲存要寫入到暫存器的值，即 R1=0X20000002
 STR	 R1, [R0] 		      @將 R1 中的值寫入到 R0 中所儲存的地址中

LDR 和 STR 都是按照字進行讀取和寫入的，也就是操作的 32 位資料，如果要按照位元組、半字進行操作的話可以在指令“LDR”後面加上 B 或 H，比如按位元組操作的指令就是 LDRB 和STRB，按半字操作的指令就是 LDRH 和 STRH。

2.3 壓棧和出棧指令

我們通常會在 A 函式中呼叫 B 函式，當 B 函式執行完以後再回到 A 函式繼續執行。要想在跳回 A 函式以後程式碼能夠接著正常執行，那就必須在跳到 B 函式之前將當前處理器狀態儲存起來(就是儲存 R0~R15 這些暫存器值)，當 B 函式執行完成以後再用前面儲存的暫存器值恢復R0~R15 即可。儲存 R0~R15 暫存器的操作就叫做現場保護，恢復 R0~R15 暫存器的操作就叫做恢復現場。在進行現場保護的時候需要進行壓棧(入棧)操作，恢復現場就要進行出棧操作。壓棧的指令為 PUSH，出棧的指令為 POP，PUSH 和 POP 是一種多儲存和多載入指令，即可以一次操作多個暫存器資料，他們利用當前的棧指標 SP 來生成地址，PUSH 和 POP 的用法如表所示：

指令	描述
PUSH	將暫存器列表存入棧中。
POP	從棧中恢復暫存器列表。

假如我們現在要將 R0~R3 和 R12 這 5 個暫存器壓棧，當前的 SP 指標指向 0X80000000，處理器的堆疊是向下增長的，使用的彙編程式碼如下:

PUSH 	{R0~R3, R12} 	@將 R0~R3 和 R12 壓棧

壓棧完成以後的堆疊如圖所示：

就是分兩步對 R0~R3,R2 和 LR 進行壓棧以後的堆疊模型，如果我們要出棧的話就是使用如下程式碼：

POP   {LR}          @先恢復 LR
POP   {R0~R3,R12}   @在恢復 R0~R3,R12

出棧的就是從棧頂，也就是 SP 當前執行的位置開始，地址依次減小來提取堆疊中的資料到要恢復的暫存器列表中。PUSH 和 POP 的另外一種寫法是“STMFD SP！”和“LDMFD SP!”，
因此上面的彙編程式碼可以改為：

 STMFD 	SP!,{R0~R3, R12} 	@R0~R3,R12 入棧
 STMFD 	SP!,{LR} 			@LR 入棧

 LDMFD 	SP!, {LR} 			@先恢復 LR
 LDMFD	 SP!, {R0~R3, R12}  @再恢復 R0~R3, R12

STMFD 可以分為兩部分：STM 和 FD，同理，LDMFD 也可以分為 LDM 和 FD。看到 STM和 LDM 有沒有覺得似曾相識(不是 STM32 啊啊啊啊)，前面我們講了 LDR 和 STR，這兩個是資料載入和儲存指令，但是每次只能讀寫儲存器中的一個數據。STM 和 LDM 就是多儲存和多載入，可以連續的讀寫儲存器中的多個連續資料。FD 是 Full Descending 的縮寫，即滿遞減的意思。根據 ATPCS 規則,ARM 使用的 FD 型別的堆疊，SP 指向最後一個入棧的數值，堆疊是由高地址向下增長的，也就是前面說的向下增長的堆疊，因此最常用的指令就是 STMFD 和 LDMFD。STM 和 LDM 的指令暫存器列表中編號小的對應低地址，編號高的對應高地址。

2.4 跳轉指令

有多種跳轉操作，比如：
①、直接使用跳轉指令 B、BL、BX 等。
②、直接向 PC 暫存器裡面寫入資料。
上述兩種方法都可以完成跳轉操作，但是一般常用的還是 B、BL 或 BX，用法如表:

指令	描述
B	跳轉到 label，如果跳轉範圍超過了+/-2KB，可以指定 B.W使用 32 位版本的跳轉指令，這樣可以得到較大範圍的跳轉
BX	間接跳轉，跳轉到存放於 Rm 中的地址處，並且切換指令集
BL	跳轉到標號地址，並將返回地址儲存在 LR 中。
BLX	結合 BX 和 BL 的特點，跳轉到 Rm 指定的地址，並將返回地址儲存在 LR 中，切換指令集。

我們重點來看一下 B 和 BL 指令，因為這兩個是我們用的最多的，如果要在彙編中進行函式呼叫使用的就是 B 和 BL 指令：

1 、B 指令
這是最簡單的跳轉指令，B 指令會將 PC 暫存器的值設定為跳轉目標地址，一旦執行 B 指令，ARM 處理器就會立即跳轉到指定的目標地址。如果要呼叫的函式不會再返回到原來的執行處，那就可以用 B 指令，如下示例：

					示例程式碼  B 指令示例
 _start:

 	ldr   sp,=0X80200000 	@設定棧指標
	b  main 				@跳轉到 main 函式

上述程式碼就是典型的在彙編中初始化 C執行環境，然後跳轉到C檔案的 main函式中執行，上述程式碼只是初始化了 SP 指標，有些處理器還需要做其他的初始化，比如初始化 DDR 等等。因為跳轉到 C 檔案以後再也不會回到彙編了，所以在第 4 行使用了 B 指令來完成跳轉。

2 、BL 指令
BL 指令相比 B 指令，在跳轉之前會在暫存器 LR(R14)中儲存當前 PC 暫存器值，所以可以通過將 LR 暫存器中的值重新載入到 PC 中來繼續從跳轉之前的程式碼處執行，這是子程式呼叫一個基本但常用的手段。比如 Cortex-A 處理器的 irq 中斷服務函式都是彙編寫的，主要用匯編來實現現場的保護和恢復、獲取中斷號等。但是具體的中斷處理過程都是 C 函式，所以就會存在彙編中呼叫 C 函式的問題。而且當 C 語言版本的中斷處理函式執行完成以後是需要返回到irq 彙編中斷服務函式，因為還要處理其他的工作，一般是恢復現場。這個時候就不能直接使用B 指令了，因為 B 指令一旦跳轉就再也不會回來了，這個時候要使用 BL 指令，示例程式碼如下：

				示例程式碼 BL 指令示例
1 	push 	{r0, r1} 			@儲存 r0,r1
2 	cps 	#0x13 				@進入 SVC 模式，允許其他中斷再次進去
3
5 	bl 		system_irqhandler 	@載入 C 語言中斷處理函式到 r2 暫存器中
6
7 	cps 	#0x12 				@進入 IRQ 模式
8 	pop 	{r0, r1}
9 	str 	r0, [r1, #0X10] 	@中斷執行完成，寫 EOIR

上述程式碼中第 5 行就是執行 C 語言版的中斷處理函式，當處理完成以後是需要返回來繼續執行下面的程式，所以使用了 BL 指令。

2.5 算術運算指令

彙編中也可以進行算術運算，比如加減乘除，常用的運算指令用法如表所示：

指令	計算公式	備註
ADD Rd, Rn, Rm	Rd = Rn + Rm	加法運算，指令為 ADD
ADD Rd, Rn, #immed	Rd = Rn + #immed	加法運算，指令為 ADD
ADC Rd, Rn, Rm	Rd = Rn + Rm + 進位	帶進位的加法運算，指令為 ADC
ADC Rd, Rn, #immed	Rd = Rn + #immed +進位	帶進位的加法運算，指令為 ADC
SUB Rd, Rn, Rm	Rd = Rn – Rm	減法
SUB Rd, #immed	Rd = Rd - #immed	減法
SUB Rd, Rn, #immed	Rd = Rn - #immed	減法
SBC Rd, Rn, #immed	Rd = Rn - #immed – 借位	帶借位的減法
SBC Rd, Rn ,Rm	Rd = Rn – Rm – 借位	帶借位的減法
MUL Rd, Rn, Rm	Rd = Rn * Rm	乘法(32 位)
UDIV Rd, Rn, Rm	Rd = Rn / Rm	無符號除法
SDIV Rd, Rn, Rm	Rd = Rn / Rm	有符號除法

在嵌入式開發中最常會用的就是加減指令，乘除基本用不到。

2.6 邏輯運算指令

我們用 C 語言進行 CPU 暫存器配置的時候常常需要用到邏輯運算子號，比如“&”、“|”等邏輯運算子。使用匯編語言的時候也可以使用邏輯運算指令，常用的運算指令用法如表所示：

邏輯運算指令都很好理解，後面時候彙編配置 I.MX6UL 的外設暫存器的時候可能會用到

ARM彙編基礎詳解

1.GNU 彙編語法

2.Cortex-A7 常用匯編指令

2.1 處理器內部資料傳輸指令

2.2 儲存器訪問指令

2.3 壓棧和出棧指令

2.4 跳轉指令

2.5 算術運算指令

2.6 邏輯運算指令

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1.GNU 彙編語法

2.Cortex-A7 常用匯編指令

2.1 處理器內部資料傳輸指令

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2.3 壓棧和出棧指令

2.4 跳轉指令

2.5 算術運算指令

2.6 邏輯運算指令

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