第四章 ARM汇编语言程序设计课件

第四章ARM汇编语言程序设计4.1汇编语言程序格式4.2ARM汇编器的伪操作4.3汇编语言上机过程4.4汇编语言程序设计第四章ARM汇编语言程序设计4.1汇编语言程序格式14.1汇编语言程序格式4.1.1汇编语言程序的组成

AREAInit,CODE,READONLY ENTRYStart LDR R0, =0x3FF5000 LDR R1, 0xFF STR R1, [R0] LDR R0, =0x3FF5008 LDR R1, 0x01 STR R1, [R0] …. END4.1汇编语言程序格式4.1.1汇编语言程序的组成2

AREAInit,CODE,READONLY ENTRYStart LDR R0, =0x3FF5000 LDR R1, 0xFF BL PRINT_TEXT …. ….PRINT_TEXT …. …. MOV PC, LR END AREAInit,CODE,READONLY3

;FULLSEGMENTDEFINITION-----Intel8086 ;-----stacksegment-------- STACK SEGMENT

DB 64DUP(?) STACK ENDS ;-----datasegment-------- DATA SEGMENT ;datadefinitionsareplacedhere DATA ENDS ;-----codesegment-------- CODE SEGMENT MAIN PROCFAR

ASSUMECS:CODE,DS:DATA,SS:STACK MOVAX, DATA MOVDS, AX ------ MOVAH, 4CH INT21H MAIN ENDP CODE ENDS ENDMAIN ;FULLSEGMENTDEFINITION-----44.1.2汇编语言的语句格式ARM汇编语言程序的每行语句由1~4部分组成。[LABEL] OPERATION[OPERAND] [;COMMENT]标号域 操作助记符域操作数域 注释域4.1.2汇编语言的语句格式ARM汇编语言程序的每行语句由54.2ARM汇编器的伪操作符号定义伪操作（SymbolDefinition）数据定义伪操作（DataDefinition）汇编控制伪操作（AssemblyControl）框架描述伪操作（FrameDescription）其他伪操作（Miscellaneous）4.2ARM汇编器的伪操作符号定义伪操作（SymbolD6数据定义伪操作数据定义伪操作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。DCB 分配一片连续的字节存储单元并初始化。DCW 分配一片连续的半字存储单元并初始化。DCD 分配一片连续的字存储单元并初始化。SPACE 分配一片连续的存储单元并初始化为0。MAP 定义一个结构化的内存表首地址。FIELD 定义一个结构化的内存表的数据域。数据定义伪操作数据定义伪操作用于为特定的数据分配存储单元，同7DCB格式：标号 DCB 表达式功能：DCB伪操作用于分配一片连续的字节存储单 元，并用伪操作中指定的表达式初始化。其 中，表达式可以为0~255的数值或字符串。 DCB也可以用“=”代替。示例： Str DCB “Thisisatest!”DCB8DCW格式：标号 DCW 表达式功能：DCW伪操作用于分配一片连续的半字存储单 元，并用伪操作中指定的表达式初始化。其 中，表达式可以为程序标号或数值表达式。用 DCW分配的存储单元是半字对齐的。示例： DataTest DCW 1，2，3DCW9DCD格式：标号 DCD 表达式功能：DCD伪操作用于分配一片连续的字存储单 元，并用伪操作中指定的表达式初始化。其 中，表达式可以为程序标号或数值表达式。用 DCD分配的存储单元是字对齐的。DCD也可 以用“&”代替。示例： Test DCD 4，5，6DCD10SPACE格式：标号 SPACE 表达式功能：SPACE伪操作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也可以用“%”代替。示例： DataSpace SPACE 100SPACE11MAP格式：MAP表达式{，基址寄存器}功能：MAP伪操作用于定义一个结构化的内存表首地 址。表达式可以为程序标号或数值表达式，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。否则， 内存表的首地址为表达式的值与基址寄存器的 和。也可以用“^”代替。示例： MAP 0x100，R0 ；首地址的值为0x100+R0MAP12FIELD格式：标号 FIELD表达式功能：FIELD伪操作用于定义一个结构化的内存表中 的数据域。表达式的值为当前数据域在内存表中 所占的字节数。FIELD伪操作常与MAP配合使用 来定义结构化的内存表。注意：MAP和FIELD仅 用于定义数据结构，并不实际分配存储单元。 FIELD也可以用“#”代替。 由MAP和FIELD配合定义的内存表有3种：FIELD13（1）表达式是一个基于绝对地址的内存表：MAP 0x100 ；首地址为0x100 A FIELD4 ；A的长度为4字节，位置为0x100 B FIELD4 ；B的长度为4字节，位置为0x104 S FIELD16 ；S的长度为16字节，位置为0x108…. LDR R0, =A ；读取A的地址0x100 LDR R1, [R0] ；将A的内容读到 R1（1）表达式是一个基于绝对地址的内存表：14（2）表达式是一个数值，是一个相对地址的内存表：MAP 0x04 ,R9 ；首地址为R9的值 A FIELD4 ；A的长度为4字节，相对位置为0 B FIELD8 ；B的长度为8字节，相对位置为4 S FIELD96 ；S的长度为96字节，相对位置为12 …. LDR R9, =0x900 ；表的首地址为0x904 ADR R0, A ；读取A的地址0x904 LDR R2, [R0] ；将A的内容读到R2 …. LDR R9, =0x2000 ；同一表的首地址为0x2004 ADR R1, B ；读取B的地址0x2008 STR R9, [R1] ；将R9的内容写到B（2）表达式是一个数值，是一个相对地址的内存表：15（3）表达式是一个标号，基于PC的内存表：DataSPACE100 ；分配100字节的内存单元初始化0MAP Data ；首地址为Data内存单元 A FIELD4 ；A的长度为4字节，相对位置为0 B FIELD4 ；B的长度为4字节，相对位置为4 S FIELD4 ；S的长度为4字节，相对位置为8…. LDR R5, B ；相当于LDRR5，[PC，#4]

（3）表达式是一个标号，基于PC的内存表：16其它常用的伪操作AREA格式：AREA 段名 属性1，属性2，…功能：AREA伪操作定义一个代码段、数据段或特定属性的段。 CODE:定义代码段。 DATA:定义数据段。 READONLY:只读，代码段默认。 READWRITE:可读可写，数据段默认。 一个汇编程序至少包含一个段，当程序太长时，也可以将程序分为多个代码段和数据段。其它常用的伪操作AREA17

AREA Init，CODE，READONLY ENTRY … B START AREA Stack，DATA，READWRITE SAVE SPACE 20 AREA Init，CODE，READONLY START ADD R1，R2，R3 … … B START AREA Init，CODE，READONLY18ALIGN格式：ALIGN [表达式[，偏移量]功能：ALIGN可通过添加填充字节的方式，使当前位置满足一定的对齐方式。其中，表达式的值用于指定对齐方式，可能取的值为2的幂，如1、2、4、8、16等。如果没有指定表达式，则将当前位置对齐到下一个字的位置。 … ADD R0，R4，R5 B STARTDATA1 DCB “strin” ALIGN4START LDR R0，[R5]ALIGN194.3汇编语言上机过程1.编辑汇编语言源程序2.编译源程序3.链接汇编程序4.调试汇编程序4.3汇编语言上机过程1.编辑汇编语言源程序20第四章ARM汇编语言程序设计课件214.4汇编语言程序设计4.3.1程序设计步骤4.3.2简单程序设计（顺序、分支、循环）4.3.3子程序设计4.3.4模式切换程序设计4.3.5汇编语言和C语言编程4.4汇编语言程序设计4.3.1程序设计步骤22第四章ARM汇编语言程序设计课件23模块化的程序设计

（从功能分析——战略上）模块化的程序设计

（从功能分析——战略上）24第四章ARM汇编语言程序设计课件25第四章ARM汇编语言程序设计课件26汇编语言程序设计的基本方法（战术上看）程序设计步骤（对每一模块） 1.问题定义 2.算法设计 3.选择指令 4.编写程序结构化程序设计（算法设计） 1.顺序结构 2.分支结构 3.循环结构 4.子程序设计上机过程（具体实现） 1.编辑程序 2.汇编源程序 3.链接程序 4.调试源程序汇编语言程序设计的基本方法（战术上看）27结构化程序设计概述：

写任何程序最成功的方式是先人工的解决问题——找出算法！

用结构 IF—THEN—ELSE, CASE, REPEAT—UNTIL, WHILE—DO， FOR—DO

写算法，然后再将该算法翻译成一种合适的程序设计语言——结构化的程序设计！结构化程序设计概述：28程序设计步骤

1.问题的定义 仔细思考程序所要解决的问题，即用自然语言描述“做什么？以及程序做这些工作时的时序” 如：1.从传感器读取温度值。 2.加上调整因子。 3.将结果存储在存储单元里。

2.算法及表示方法 用来表示程序设计问题的操作序列或步骤——算法，即“怎样做？”。表示方法：1）流程图2）伪指令程序设计步骤29第四章ARM汇编语言程序设计课件303.选择适当的指令（按功能） 一、数据传送类指令 二、算术运算指令 三、逻辑操作指令 四、程序控制指令4.编写程序（从算法到程序）3.选择适当的指令（按功能）31（1）建立算法使用的数据结构1）数据将存放在存储器还是存放在寄存器中？2）数据类型是字节、半字或字？3）有多少数据项？4）数据为无符号数还是符号数？（1）建立算法使用的数据结构32（2）在代码段开始处写出变量、段寄存器、外围设备等所需要的初始化指令（3）选择实现算法中每一主要动作所需要的指令，并决定数据在这些指令中的存放形式。（4）按照主要指令的要求，用LDR、STR指令或MOV指令把数据送到正确的位置。（2）在代码段开始处写出变量、段寄存器、外围设备等所需要的初33顺序程序设计： 已知32位变量X、Y存放在存储器的地址0x90010、0x90014中，要求实现Z=X+Y，并且Z的值存放在0x90018中。 AREA Exam，CODE，READONLY ENTRYSTART LDR R0，=0x90010 LDR R1，[R0],#4 LDR R2，[R0]，#4 ADD R1，R1，R2 STR R1，[R0] END顺序程序设计：34分支程序设计： 已知32位有符号数X存放在存储器的地址0x90010中，要求实现：Y=X（X〉=0）或Y=-X（X<0） AREAExamCODEREADONLY ENTRYSTART LDR R1,=0x90010 LDR R2,[R1] MOV R0,#0 CMP R2,R0

SUBLT R2，R0，R2 STR R2，[R1] END分支程序设计：35 已知32位有符号数X存放在存储器的地址0x90010中，要求实现：Y=1（X〉0）或Y=0（X=0）或Y=-1（X<0） AREAExamCODEREADONLY ENTRYSTART LDR R1,=0x90010 LDR R2,[R1] CMP R2，#0 BEQ ZERO BGT PLUS MOV R0,#-1 B FINISHLPUS

MOV R0，#1 B FINISH ZERO MOV R0，#0 FINISH STR R0，[R1] END 已知32位有符号数X存放在存储器的地址0x90010中，要36多分支结构： main(int){ switch(x){ case0:returnmethod_0(); case1:returnmethod_1(); case2:returnmethod_2(); case3:returnmethod_3(); default:returnmethod_d; }}多分支结构：37 AREAExamCODEREADONLY ENTRYSTART CMP R0，#4 ADDLTPC,PC,R0,LSL#2 ；分支表结构其偏 B method_d ；移量由R0决定 B method_0 B method_1 B method_2 B method_3 AREAExamCODEREADONLY38

method_0 MOV R0,#1 B end0 method_1 MOV R0,#2 B end0 method_2 MOV R0,#3 B end0 method_3 MOV R0,#4 B end0 method_d MOV R0,#0 end0 B START END method_039

ENTRY ;markthefirstinstructiontocallstart MOVr0,#1 ;setupthethreeparameters MOVr1,#3 MOVr2,#2 BLarithfunc ;callthefunctionstop MOVr0,#0x18 ;angel_SWIreason_ReportException LDRr1,=0x20026 ;ADP_Stopped_ApplicationExit SWI0x123456 ;ARMsemihostingSWIarithfunc ;labelthefunction CMPr0,#num ;Treatfunctioncodeasunsignedinteger MOVHSpc,lr ;Ifcodeis>=numthensimplyreturn ADRr3,JumpTable ;Loadaddressofjumptable LDRpc,[r3,r0,LSL#2] ;JumptotheappropriateroutineJumpTable DCDDoAdd DCDDoSubDoAdd ADDr0,r1,r2 ;Operation0 MOVpc,lr ;ReturnDoSub SUBr0,r1,r2 ;Operation1 MOVpc,lr ;Return END ;marktheendofthisfile ENTRY ;40循环程序设计：计数控制：当循环次数已知时，通常使用计数控制法。 MOV Rn，#N ;循环初值部分 … LOOPA … ;循环体 … … SUBS Rn，Rn，#1 ;修改部分 CMP Rn，#0 BGT LOOPA ;控制部分 直到Rn=0时，循环结束。循环程序设计：计数控制：当循环次数已知时，通常使用计数控制法41

另，每循环一次计数其加一，直到与设定的值相等时结束。 MOV Rn，#0 ;循环初值部分 … LOOPA … ;循环体 … … ADDS Rn，Rn，#1 ;修改部分 CMP Rn，#N BNE LOOPA ;控制部分 直到Rn=N时，循环结束。 另，每循环一次计数其加一，直到与设定的值相等时结束。42例如：编制程序使S=1+2*3+3*4+4*5+…+N(N+1)，直到N等于10为止。 AREA Exam，CODE，READONLY ENTRYSTART MOV R0，#1 ；R0累加，置初值1，S MOV R1，#2 ；R1第一个乘数置为2，NREPEAT ADD R2，R1，#1 ；R2第二个乘数，N+1 MUL R3，R2，R1 ；N（N+1）存于R3 ADD R0，R0，R3 ；将部分积累加到R0 ADD R1，R1，#1 ；修改循环次数 CMP R1，#10 BLE REPEAT B START END例如：编制程序使S=1+2*3+3*4+4*5+…+N(N+43条件控制：有些情况下，循环次数事先无法确定，但它与某些条件有关。例如：求两个数组DATA1、DATA2对应的数据之和，并将和存入新数组SUM中，计算一直到两数之和为零时结束，并把新数组的长度存于R0中。 AREA BlockData，DATA，READWRITEDATA1 DCD 2，5，0，3，-4，5，0，10，9DATA2 DCD 3，5，4，-2，0，8，3，-10，5SUM DCD 0，0，0，0，0，0，0，0，0条件控制：有些情况下，循环次数事先无法确定，但它与某些条件有44 AREA，Exam，CODE，READONLY ENTRYSTART LDR R1，=DATA1 LDR R2，=DATA2 LDR R3，=SUM MOV R0，#0LOOP LDR R4，[R1]，#4 LDR R5，[R2]，#4 ADDS R4，R4，R5 ADD R0，R0，#1 STR R4，[R3]，#4 BNE LOOP B START END AREA，Exam，CODE，READONLY45多重循环：即循环体内嵌套循环。设计时可以从外层循环到内层循环，一层一层的进行。通常在设计外层时，仅把内层看成一个处理粗框，然后再将该粗框细化成置初值、工作、修改和控制等四个部分。例：在以BUF为首地址的字存储区中存放有10个无符号数0x0FF,0x00,0x40,0x10,0x90,0x20,0x80,0x30,0x50,0x70,0x60现需将他们按从小到大的顺序排列在BUF中，使编写其程序。分析：“冒泡排序法”。 寄存器分配如下：多重循环：即循环体内嵌套循环。设计时可以从外层循环到内层循环46

R0：指示缓冲区初始地址 R1：外循环计数器 R2：内循环计数器 R3：外循环地址指针 R4：内循环地址指针 R5：内循环下一个数地址指针 R6：存放内循环一轮比较的最小值 R7：存放内循环取出的下一个比较值源程序如下： AREA BlockData，DATA，READWRITEBUF DCD0x0FF，0x00，0x40，0x10，0x90，0x20，0x80, 0x30，0x50，0x70，0x60N EQU 10 R0：指示缓冲区初始地址47

AREA Exam，CODE，READONLY ENTRYSTART LDR R0，=BUF ；指向数组的首地址 MOV R1，#0 ；外循环计数器 MOV R2，#0 ；内循环计数器LOOPI ADD R3，R0，R1，LSL#2 ；外循环首地址放入R3 MOV R4，R3 ；内循环首地址放入R4 ADD R2，R1，#1 ；内循环计数器初值 MOV R5，R4 ；内循环下一地址初值 LDR R6，[R4] ；取内循环第一个值R4LOOPJ ADD R5，R5，#4 ；内循环下一地址值 LDR R7，[R5] ；取出下一地址值R7 CMP R6，R7 ；比较 BLT NEXT ；小则取下一个 SWP R7，R6，[R5] ；大则交换，最小值R6 MOV R6，R7 AREA Exam，CODE，READONLY48NEXT ADD R2，R2，#1 ；内循环计数器 CMP R2，#N ；循环终止条件 BLT LOOPJ ；小于N则继续内循环，实现比较一轮 SWP R7，R6，[R3] ；否则，内循环一轮结束， ；将最小数存入外循环的首地址处 ADD R1，R1，#1 ；外循环计数 CMP R1，#N-1 ；外循环终止条件 BLT LOOPI ；小于N-1继续执行外循环 B START END程序运行的结果：00H，10H，20H，30H，40H，50H，60H，70H，80H，90H，0FFHNEXT ADD R2，R2，#1 ；内循环计数器494.3.3子程序设计保护现场、参数传递、恢复现场、子程序返回 AREA Exam，CODE，READONLY ENTRYSTART LDR R0，=0x3FF5000 LDR R1，=0x3FF5008

STMFDR13!，{R0-R2,R14} BL Print_Text …Print_Text … …

LDMFDR13!，{R0-R2,PC} MOV PC，R14 END4.3.3子程序设计保护现场、参数传递、恢复现场、子程序返504.3.4模式切换程序设计处理器模式说明备注USR正常程序运行的工作模式不能直接切换到其它模式特权模式SYS用于支持操作系统的特权任务等可直接切换到其它模式异常模式SVC操作系统使用的一种保护模式只有在系统复位和软件中断响应时，才进入此模式FIQ快速中断请求处理只有在FIQ异常响应时，才进入此模式IRQ中断请求处理只有在IRQ异常响应时，才进入此模式ABT用于虚拟内存和存储器保护在ARM7内核中没有用UND支持软件仿真的硬件协处理器只有在位定义指令异常响应时，才进入此模式4.3.4模式切换程序设计处理器模式说51第四章ARM汇编语言程序设计课件52处理器工作在什么模式下是由状态寄存器CPSR的模式位M[4:0]来决定的。注意：某些组合会导致处理器进入一个不可恢复的状态。要实现模式之间的切换只需通过专用指令MRS、MSR修改CPSR模式位即可实现。例：堆栈初始化的子程序：InitStack MOV R0，LR ；R0<-LR保存返回地址 ；切换到管理模式并设置其堆栈 MSR CPSR_c，#0xd3 ；CPSR[4:0]<-10011 LDR SP，STACKSVC ；STACKSVC堆栈地址处理器工作在什么模式下是由状态寄存器CPSR的模式位M[4:53 ；切换到中断模式并设置其堆栈 MSR CPSR_c，#0xd2 ；CPSR[4:0]<-10010 LDR SP，STACKIRQ ；STACKIRQ堆栈地址 ；切换到快中断模式并设置其堆栈 MSR CPSR_c，#0xd1 ；CPSR[4:0]<-10001 LDR SP，STACKFIQ ；STACKFIQ堆栈地址 ；切换到中止模式并设置其堆栈 MSR CPSR_c，#0xd7 ；CPSR[4:0]<-10111 LDR SP，STACKABT ；STACKABT堆栈地址 ；切换到未定义模式并设置其堆栈 MSR CPSR_c，#0xdb ；CPSR[4:0]<-11011 LDR SP，STACKUND ；STACKUND堆栈地址 ；切换到系统模式并设置其堆栈 MSR CPSR_c，#0xdf ；CPSR[4:0]<-11111 LDR SP，STACKSYS ；STACKSYS堆栈地址 MOVPC，R0 ；调用返回 ；切换到中断模式并设置其堆栈544.3.5汇编语言和C语言编程在实际编程时，程序的初始化部分用汇编语言完成，用C或C++完成主要的编程任务。为了保证程序调用时参数传递的正确性，汇编语言程序的设计要遵守APCS（ARMProduceCallStandard），这些基本规则包括子程序调用过程中寄存器的使用规则、堆栈的使用规则以及参数传递规则等。APCS： （1）寄存器的使用规则 （2）堆栈的使用规则 （3）参数传递使用规则4.3.5汇编语言和C语言编程在实际编程时，程序的初始化部55（1）寄存器的使用规则子程序间通过寄存器R0-R3来传递参数，记作A0-A3。被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0-R3的内容—也即这些寄存器的值是由调用者保存的。子程序使用R4-R11寄存器来保存局部变量，记作V1-V8。如果被调用的子程序要用到R4-R11，在进入时要保存这些寄存器的值—压栈，使用完后在返回前必须恢复这些寄存器的值—出栈，也即这些寄存器的值是由被调用者保存的。寄存器R12用作子程序间临时寄存器，记作IP。寄存器R13用作数据栈指针，记作SP，不能用作他用。在子程序进入和退出时SP的值必须相等。寄存器R14称为链接寄存器，记作LR。它用作保存子程序的返回地址。寄存器R15是程序计数器，记作PC。不能用作其他用途。（1）寄存器的使用规则56寄存器别名特殊名称使用规则R0A1参数/结果/临时寄存器1R1A2参数/结果/临时寄存器2R2A3参数/结果/临时寄存器3R3A4参数/结果/临时寄存器4R4V1局部变量寄存器1R5V2局部变量寄存器2R6V3局部变量寄存器3R7V4局部变量寄存器4R8V5局部变量寄存器5R9V6局部变量寄存器6R10V7SL局部变量寄存器7/堆栈限制指针R11V8FP帧指针R12IP子程序内部调用的临时寄存器R13SP堆栈指针R14LR链接寄存器R15PC程序寄存器寄存器别名特殊名称使用规则R0A1参数/结果/临时寄存器1R57（2）堆栈的使用规则只要有一个函数被调用，在堆栈中就产生一个新的活动帧，其中包含回溯记录、局部变量等。堆栈可分为满栈和空栈，当栈指针指向最后一个入栈的数据元素时，成为满栈。否则称为空栈。根据栈的增长方向不同可以分为递增栈和递减栈。 满递减栈（FullDescending） 空递减栈（EmptyDescending） 满递增栈（FullAscending） 空递增栈（EmptyAscending）ATPCS规定堆栈为FD类型，并且对堆栈的操作是8字节对齐的。（2）堆栈的使用规则58（3）参数传递使用规则对于参数可变的子程序，当参数不超过4个时，可以使用寄存器R0~R3来传递；当参数超过4个时，将剩余的参数用堆栈来传递，入栈的顺序与参数的顺序相反，最后一个先入栈。结果为一个32位整数时，通过R0返回。 结果为一个64位整数时，通过R0、R1返回，依此类推。 对于位数更多的结果，需要通过内存来传递。（3）参数传递使用规则对于参数可变的子程序，当参数不超过4个59C程序调用汇编程序示例C语言源程序strtest.c： #include<stdio.h>Extern voidStrcopy(char*d,constchar*s);intmain(){ constchar*srcstr=“Firststring–source“; chardststr[]=“Secondstring–destination“; printf(“Beforecopying:\n“); printf(“%s\n%s\n”,srcstr,dststr);

strcopy(dststr,srcstr);

printf(“Aftercopying:\n“); printf(“%s\n%s\n”,srcstr,dststr); return0;}C程序调用汇编程序示例60汇编语言源程序Scopy.s AREA Scopy,CODE,READONLY EXPORTstrcopyStrcopy ；R0指向目标地址 ；R1指向源地址 LDRB R2，[R1]，#1 STRB R2，[R0]，#1 CMP R2，#0 BNE Strcopy MOV PC，LR END 汇编语言源程序Scopy.s61汇编程序调用C程序 汇编语言调用C程序之前，要用IMPORT伪指令来声明被调用的C程序，并用BL指令来调用。 下例中，C语言程序g()完成5个整数相加的功能，汇编程序ARM_add则要调用g()完成5个整数和的功能，参数传递为1~4个均在R0~R3中，第5个参数利用堆栈传送。 C语言源程序C_add.c: #include<stdio.h> intg(inta，intb，intc，intd，inte) ；实现5个整数求和 { returna+b+c+d+e； }汇编程序调用C程序62汇编源程序ARM_add.s: AREA ARM_add，CODE，READONLY EXPORTARM_add IMPORTg ENTRY STR LR，[SP，#-4]！ MOV R0，#1 MOV R1，#2 MOV R2，#3 MOV R3，#4 MOV R4，#5 STR R4，[SP，#-4]！ BL g ADD SP，SP，#4 LDR PC，[SP]，#4 END汇编源程序ARM_add.s:63第四章ARM汇编语言程序设计4.1汇编语言程序格式4.2ARM汇编器的伪操作4.3汇编语言上机过程4.4汇编语言程序设计第四章ARM汇编语言程序设计4.1汇编语言程序格式644.1汇编语言程序格式4.1.1汇编语言程序的组成

AREAInit,CODE,READONLY ENTRYStart LDR R0, =0x3FF5000 LDR R1, 0xFF STR R1, [R0] LDR R0, =0x3FF5008 LDR R1, 0x01 STR R1, [R0] …. END4.1汇编语言程序格式4.1.1汇编语言程序的组成65

AREAInit,CODE,READONLY ENTRYStart LDR R0, =0x3FF5000 LDR R1, 0xFF BL PRINT_TEXT …. ….PRINT_TEXT …. …. MOV PC, LR END AREAInit,CODE,READONLY66

;FULLSEGMENTDEFINITION-----Intel8086 ;-----stacksegment-------- STACK SEGMENT

DB 64DUP(?) STACK ENDS ;-----datasegment-------- DATA SEGMENT ;datadefinitionsareplacedhere DATA ENDS ;-----codesegment-------- CODE SEGMENT MAIN PROCFAR

ASSUMECS:CODE,DS:DATA,SS:STACK MOVAX, DATA MOVDS, AX ------ MOVAH, 4CH INT21H MAIN ENDP CODE ENDS ENDMAIN ;FULLSEGMENTDEFINITION-----674.1.2汇编语言的语句格式ARM汇编语言程序的每行语句由1~4部分组成。[LABEL] OPERATION[OPERAND] [;COMMENT]标号域 操作助记符域操作数域 注释域4.1.2汇编语言的语句格式ARM汇编语言程序的每行语句由684.2ARM汇编器的伪操作符号定义伪操作（SymbolDefinition）数据定义伪操作（DataDefinition）汇编控制伪操作（AssemblyControl）框架描述伪操作（FrameDescription）其他伪操作（Miscellaneous）4.2ARM汇编器的伪操作符号定义伪操作（SymbolD69数据定义伪操作数据定义伪操作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。DCB 分配一片连续的字节存储单元并初始化。DCW 分配一片连续的半字存储单元并初始化。DCD 分配一片连续的字存储单元并初始化。SPACE 分配一片连续的存储单元并初始化为0。MAP 定义一个结构化的内存表首地址。FIELD 定义一个结构化的内存表的数据域。数据定义伪操作数据定义伪操作用于为特定的数据分配存储单元，同70DCB格式：标号 DCB 表达式功能：DCB伪操作用于分配一片连续的字节存储单 元，并用伪操作中指定的表达式初始化。其 中，表达式可以为0~255的数值或字符串。 DCB也可以用“=”代替。示例： Str DCB “Thisisatest!”DCB71DCW格式：标号 DCW 表达式功能：DCW伪操作用于分配一片连续的半字存储单 元，并用伪操作中指定的表达式初始化。其 中，表达式可以为程序标号或数值表达式。用 DCW分配的存储单元是半字对齐的。示例： DataTest DCW 1，2，3DCW72DCD格式：标号 DCD 表达式功能：DCD伪操作用于分配一片连续的字存储单 元，并用伪操作中指定的表达式初始化。其 中，表达式可以为程序标号或数值表达式。用 DCD分配的存储单元是字对齐的。DCD也可 以用“&”代替。示例： Test DCD 4，5，6DCD73SPACE格式：标号 SPACE 表达式功能：SPACE伪操作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也可以用“%”代替。示例： DataSpace SPACE 100SPACE74MAP格式：MAP表达式{，基址寄存器}功能：MAP伪操作用于定义一个结构化的内存表首地 址。表达式可以为程序标号或数值表达式，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。否则， 内存表的首地址为表达式的值与基址寄存器的 和。也可以用“^”代替。示例： MAP 0x100，R0 ；首地址的值为0x100+R0MAP75FIELD格式：标号 FIELD表达式功能：FIELD伪操作用于定义一个结构化的内存表中 的数据域。表达式的值为当前数据域在内存表中 所占的字节数。FIELD伪操作常与MAP配合使用 来定义结构化的内存表。注意：MAP和FIELD仅 用于定义数据结构，并不实际分配存储单元。 FIELD也可以用“#”代替。 由MAP和FIELD配合定义的内存表有3种：FIELD76（1）表达式是一个基于绝对地址的内存表：MAP 0x100 ；首地址为0x100 A FIELD4 ；A的长度为4字节，位置为0x100 B FIELD4 ；B的长度为4字节，位置为0x104 S FIELD16 ；S的长度为16字节，位置为0x108…. LDR R0, =A ；读取A的地址0x100 LDR R1, [R0] ；将A的内容读到 R1（1）表达式是一个基于绝对地址的内存表：77（2）表达式是一个数值，是一个相对地址的内存表：MAP 0x04 ,R9 ；首地址为R9的值 A FIELD4 ；A的长度为4字节，相对位置为0 B FIELD8 ；B的长度为8字节，相对位置为4 S FIELD96 ；S的长度为96字节，相对位置为12 …. LDR R9, =0x900 ；表的首地址为0x904 ADR R0, A ；读取A的地址0x904 LDR R2, [R0] ；将A的内容读到R2 …. LDR R9, =0x2000 ；同一表的首地址为0x2004 ADR R1, B ；读取B的地址0x2008 STR R9, [R1] ；将R9的内容写到B（2）表达式是一个数值，是一个相对地址的内存表：78（3）表达式是一个标号，基于PC的内存表：DataSPACE100 ；分配100字节的内存单元初始化0MAP Data ；首地址为Data内存单元 A FIELD4 ；A的长度为4字节，相对位置为0 B FIELD4 ；B的长度为4字节，相对位置为4 S FIELD4 ；S的长度为4字节，相对位置为8…. LDR R5, B ；相当于LDRR5，[PC，#4]

（3）表达式是一个标号，基于PC的内存表：79其它常用的伪操作AREA格式：AREA 段名 属性1，属性2，…功能：AREA伪操作定义一个代码段、数据段或特定属性的段。 CODE:定义代码段。 DATA:定义数据段。 READONLY:只读，代码段默认。 READWRITE:可读可写，数据段默认。 一个汇编程序至少包含一个段，当程序太长时，也可以将程序分为多个代码段和数据段。其它常用的伪操作AREA80

AREA Init，CODE，READONLY ENTRY … B START AREA Stack，DATA，READWRITE SAVE SPACE 20 AREA Init，CODE，READONLY START ADD R1，R2，R3 … … B START AREA Init，CODE，READONLY81ALIGN格式：ALIGN [表达式[，偏移量]功能：ALIGN可通过添加填充字节的方式，使当前位置满足一定的对齐方式。其中，表达式的值用于指定对齐方式，可能取的值为2的幂，如1、2、4、8、16等。如果没有指定表达式，则将当前位置对齐到下一个字的位置。 … ADD R0，R4，R5 B STARTDATA1 DCB “strin” ALIGN4START LDR R0，[R5]ALIGN824.3汇编语言上机过程1.编辑汇编语言源程序2.编译源程序3.链接汇编程序4.调试汇编程序4.3汇编语言上机过程1.编辑汇编语言源程序83第四章ARM汇编语言程序设计课件844.4汇编语言程序设计4.3.1程序设计步骤4.3.2简单程序设计（顺序、分支、循环）4.3.3子程序设计4.3.4模式切换程序设计4.3.5汇编语言和C语言编程4.4汇编语言程序设计4.3.1程序设计步骤85第四章ARM汇编语言程序设计课件86模块化的程序设计

（从功能分析——战略上）模块化的程序设计

（从功能分析——战略上）87第四章ARM汇编语言程序设计课件88第四章ARM汇编语言程序设计课件89汇编语言程序设计的基本方法（战术上看）程序设计步骤（对每一模块） 1.问题定义 2.算法设计 3.选择指令 4.编写程序结构化程序设计（算法设计） 1.顺序结构 2.分支结构 3.循环结构 4.子程序设计上机过程（具体实现） 1.编辑程序 2.汇编源程序 3.链接程序 4.调试源程序汇编语言程序设计的基本方法（战术上看）90结构化程序设计概述：

写任何程序最成功的方式是先人工的解决问题——找出算法！

用结构 IF—THEN—ELSE, CASE, REPEAT—UNTIL, WHILE—DO， FOR—DO

写算法，然后再将该算法翻译成一种合适的程序设计语言——结构化的程序设计！结构化程序设计概述：91程序设计步骤

1.问题的定义 仔细思考程序所要解决的问题，即用自然语言描述“做什么？以及程序做这些工作时的时序” 如：1.从传感器读取温度值。 2.加上调整因子。 3.将结果存储在存储单元里。

2.算法及表示方法 用来表示程序设计问题的操作序列或步骤——算法，即“怎样做？”。表示方法：1）流程图2）伪指令程序设计步骤92第四章ARM汇编语言程序设计课件933.选择适当的指令（按功能） 一、数据传送类指令 二、算术运算指令 三、逻辑操作指令 四、程序控制指令4.编写程序（从算法到程序）3.选择适当的指令（按功能）94（1）建立算法使用的数据结构1）数据将存放在存储器还是存放在寄存器中？2）数据类型是字节、半字或字？3）有多少数据项？4）数据为无符号数还是符号数？（1）建立算法使用的数据结构95（2）在代码段开始处写出变量、段寄存器、外围设备等所需要的初始化指令（3）选择实现算法中每一主要动作所需要的指令，并决定数据在这些指令中的存放形式。（4）按照主要指令的要求，用LDR、STR指令或MOV指令把数据送到正确的位置。（2）在代码段开始处写出变量、段寄存器、外围设备等所需要的初96顺序程序设计： 已知32位变量X、Y存放在存储器的地址0x90010、0x90014中，要求实现Z=X+Y，并且Z的值存放在0x90018中。 AREA Exam，CODE，READONLY ENTRYSTART LDR R0，=0x90010 LDR R1，[R0],#4 LDR R2，[R0]，#4 ADD R1，R1，R2 STR R1，[R0] END顺序程序设计：97分支程序设计： 已知32位有符号数X存放在存储器的地址0x90010中，要求实现：Y=X（X〉=0）或Y=-X（X<0） AREAExamCODEREADONLY ENTRYSTART LDR R1,=0x90010 LDR R2,[R1] MOV R0,#0 CMP R2,R0

SUBLT R2，R0，R2 STR R2，[R1] END分支程序设计：98 已知32位有符号数X存放在存储器的地址0x90010中，要求实现：Y=1（X〉0）或Y=0（X=0）或Y=-1（X<0） AREAExamCODEREADONLY ENTRYSTART LDR R1,=0x90010 LDR R2,[R1] CMP R2，#0 BEQ ZERO BGT PLUS MOV R0,#-1 B FINISHLPUS

MOV R0，#1 B FINISH ZERO MOV R0，#0 FINISH STR R0，[R1] END 已知32位有符号数X存放在存储器的地址0x90010中，要99多分支结构： main(int){ switch(x){ case0:returnmethod_0(); case1:returnmethod_1(); case2:returnmethod_2(); case3:returnmethod_3(); default:returnmethod_d; }}多分支结构：100 AREAExamCODEREADONLY ENTRYSTART CMP R0，#4 ADDLTPC,PC,R0,LSL#2 ；分支表结构其偏 B method_d ；移量由R0决定 B method_0 B method_1 B method_2 B method_3 AREAExamCODEREADONLY101

method_0 MOV R0,#1 B end0 method_1 MOV R0,#2 B end0 method_2 MOV R0,#3 B end0 method_3 MOV R0,#4 B end0 method_d MOV R0,#0 end0 B START END method_0102

ENTRY ;markthefirstinstructiontocallstart MOVr0,#1 ;setupthethreeparameters MOVr1,#3 MOVr2,#2 BLarithfunc ;callthefunctionstop MOVr0,#0x18 ;angel_SWIreason_ReportException LDRr1,=0x20026 ;ADP_Stopped_ApplicationExit SWI0x123456 ;ARMsemihostingSWIarithfunc ;labelthefunction CMPr0,#num ;Treatfunctioncodeasunsignedinteger MOVHSpc,lr ;Ifcodeis>=numthensimplyreturn ADRr3,JumpTable ;Loadaddressofjumptable LDRpc,[r3,r0,LSL#2] ;JumptotheappropriateroutineJumpTable DCDDoAdd DCDDoSubDoAdd ADDr0,r1,r2 ;Operation0 MOVpc,lr ;ReturnDoSub SUBr0,r1,r2 ;Operation1 MOVpc,lr ;Return END ;marktheendofthisfile ENTRY ;103循环程序设计：计数控制：当循环次数已知时，通常使用计数控制法。 MOV Rn，#N ;循环初值部分 … LOOPA … ;循环体 … … SUBS Rn，Rn，#1 ;修改部分 CMP Rn，#0 BGT LOOPA ;控制部分 直到Rn=0时，循环结束。循环程序设计：计数控制：当循环次数已知时，通常使用计数控制法104

另，每循环一次计数其加一，直到与设定的值相等时结束。 MOV Rn，#0 ;循环初值部分 … LOOPA … ;循环体 … … ADDS Rn，Rn，#1 ;修改部分 CMP Rn，#N BNE LOOPA ;控制部分 直到Rn=N时，循环结束。 另，每循环一次计数其加一，直到与设定的值相等时结束。105例如：编制程序使S=1+2*3+3*4+4*5+…+N(N+1)，直到N等于10为止。 AREA Exam，CODE，READONLY ENTRYSTART MOV R0，#1 ；R0累加，置初值1，S MOV R1，#2 ；R1第一个乘数置为2，NREPEAT ADD R2，R1，#1 ；R2第二个乘数，N+1 MUL R3，R2，R1 ；N（N+1）存于R3 ADD R0，R0，R3 ；将部分积累加到R0 ADD R1，R1，#1 ；修改循环次数 CMP R1，#10 BLE REPEAT B START END例如：编制程序使S=1+2*3+3*4+4*5+…+N(N+106条件控制：有些情况下，循环次数事先无法确定，但它与某些条件有关。例如：求两个数组DATA1、DATA2对应的数据之和，并将和存入新数组SUM中，计算一直到两数之和为零时结束，并把新数组的长度存于R0中。 AREA BlockData，DATA，READWRITEDATA1 DCD 2，5，0，3，-4，5，0，10，9DATA2 DCD 3，5，4，-2，0，8，3，-10，5SUM DCD 0，0，0，0，0，0，0，0，0条件控制：有些情况下，循环次数事先无法确定，但它与某些条件有107 AREA，Exam，CODE，READONLY ENTRYSTART LDR R1，=DATA1 LDR R2，=DATA2 LDR R3，=SUM MOV R0，#0LOOP LDR R4，[R1]，#4 LDR R5，[R2]，#4 ADDS R4，R4，R5 ADD R0，R0，#1 STR R4，[R3]，#4 BNE LOOP B START END AREA，Exam，CODE，READONLY108多重循环：即循环体内嵌套循环。设计时可以从外层循环到内层循环，一层一层的进行。通常在设计外层时，仅把内层看成一个处理粗框，然后再将该粗框细化成置初值、工作、修改和控制等四个部分。例：在以BUF为首地址的字存储区中存放有10个无符号数0x0FF,0x00,0x40,0x10,0x90,0x20,0x80,0x30,0x50,0x70,0x60现需将他们按从小到大的顺序排列在BUF中，使编写其程序。分析：“冒泡排序法”。 寄存器分配如下：多重循环：即循环体内嵌套循环。设计时可以从外层循环到内层循环109

R0：指示缓冲区初始地址 R1：外循环计数器 R2：内循环计数器 R3：外循环地址指针 R4：内循环地址指针 R5：内循环下一个数地址指针 R6：存放内循环一轮比较的最小值 R7：存放内循环取出的下一个比较值源程序如下： AREA BlockData，DATA，READWRITEBUF DCD0x0FF，0x00，0x40，0x10，0x90，0x20，0x80, 0x30，0x50，0x70，0x60N EQU 10 R0：指示缓冲区初始地址110

AREA Exam，CODE，READONLY ENTRYSTART LDR R0，=BUF ；指向数组的首地址 MOV R1，#0 ；外循环计数器 MOV R2，#0 ；内循环计数器LOOPI ADD R3，R0，R1，LSL#2 ；外循环首地址放入R3 MOV R4，R3 ；内循环首地址放入R4 ADD R2，R1，#1 ；内循环计数器初值 MOV R5，R4 ；内循环下一地址初值 LDR R6，[R4] ；取内循环第一个值R4LOOPJ ADD R5，R5，#4 ；内循环下一地址值 LDR R7，[R5] ；取出下一地址值R7 CMP R6，R7 ；比较 BLT NEXT ；小则取下一个 SWP R7，R6，[R5] ；大则交换，最小值R6 MOV R6，R7 AREA Exam，CODE，READONLY111NEXT ADD R2，R2，#1 ；内循环计数器 CMP R2，#N ；循环终止条件 BLT LOOPJ ；小于N则继续内循环，实现比较一轮 SWP R7，R6，[R3] ；否则，内循环一轮结束， ；将最小数存入外循环的首地址处 ADD R1，R1，#1 ；外循环计数 CMP R1，#N-1 ；外循环终止条件 BLT LOOPI ；小于N-1继续执行外循环 B START END程序运行的结果：00H，10H，20H，30H，40H，50H，60H，70H，80H，90H，0FFHNEXT ADD R2，R2，#1 ；内循环计数器1124.3.3子程序设计保护现场、参数传递、恢复现场、子程序返回 AREA Exam，CODE，READONLY ENTRYSTART LDR R0，=0x3FF5000 LDR R1，=0x3FF5008

STMFDR13!，{R0-R2,R14} BL Print_Text …Print_Text … …

LDMFDR13!，{R0-R2,PC} MOV PC，R14 END4.3.3子程序设计保护现场、参数传递、恢复现场、子程序返1134.3.4模式切换程序设计处理器模式说明备注USR正常程序运行的工作模式不能直接切换到其它模式特权模式SYS用于支持操作系统的特权任务等可直接切换到其它模式异常模式SVC操作系统使用的一种保护模式只有在系统复位和软件中断响应时，才进入此模式FIQ快速中断请求处理只有在FIQ异常响应时，才进入此模式IRQ中断请求处理只有在IRQ异常响应时，才进入此模式ABT用于虚拟内存和存储器保护在ARM7内核中没有用UND支持软件仿真的硬件协处理器只有在位定义指令异常响应时，才进入此模式4.3.4模式切换程序设计处理器模式说114第四章ARM汇编语言程序设计课件115处理器工作在什么模式下是由状态寄存器CPSR的模式位M[4:0]来决定的。注意：某些组合会导致处理器进入一个不可恢复的状态。要实现模式之间的切换只需通过专用指令MRS、MSR修改CPSR模式位即可实现。例：堆栈初始化的子程序：InitStack MOV R0，LR ；R0<-LR保存返回地址 ；切换到管理模式并设置其堆栈 MSR CPSR_c，#0xd3 ；CPSR[4:0]<-10011 LDR SP，STACKSVC ；STACKSVC堆栈地址处理器工作在什么模式下是由状态寄存器CPSR的模式位M[4:116 ；切换到中断模式并设置其堆栈 MSR CPSR_c，#0xd2 ；CPSR[4:0]<-10010 LDR SP，STACKIRQ ；STACKIRQ堆栈地址 ；切换到快中断模式并设置其堆栈 MSR CPSR_c，#0xd1 ；CPSR[4:0]<-10001 LDR SP，STACKFIQ ；STACKFIQ堆栈地址 ；切换到中止模式并设置其堆栈 MSR CPSR_c，#0xd7