ARM應用系統開(kāi)發(fā)詳解 第4章 ARM程序設計基礎

本章的主要內容：

－ ARM編譯器所支持的偽指令

－ 匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式

－ 匯編語(yǔ)言的程序結構

－ 相關(guān)的程序示例

4.1 ARM匯編器所支持的偽指令

在A(yíng)RM匯編語(yǔ)言程序里，有一些特殊指令助記符，這些助記符與指令系統的助記符不同，沒(méi)有相對應的操作碼，通常稱(chēng)這些特殊指令助記符為偽指令，他們所完成的操作稱(chēng)為偽操作。偽指令在源程序中的作用是為完成匯編程序作各種準備工作的，這些偽指令僅在匯編過(guò)程中起作用，一旦匯編結束，偽指令的使命就完成。

在A(yíng)RM的匯編程序中，有如下幾種偽指令：符號定義偽指令、數據定義偽指令、匯編控制偽指令、宏指令以及其他偽指令。

4.1.1符號定義（Symbol Definition）偽指令

符號定義偽指令用于定義ARM匯編程序中的變量、對變量賦值以及定義寄存器的別名等操作。常見(jiàn)的符號定義偽指令有如下幾種：

— 用于定義全局變量的GBLA、GBLL和GBLS。

— 用于定義局部變量的LCLA、LCLL和LCLS。

— 用于對變量賦值的SETA、SETL、SETS。

— 為通用寄存器列表定義名稱(chēng)的RLIST。

1、 GBLA、GBLL和GBLS

語(yǔ)法格式：

GBLA（GBLL或GBLS） 全局變量名

GBLA、GBLL和GBLS偽指令用于定義一個(gè)ARM程序中的全局變量，并將其初始化。其中：

GBLA偽指令用于定義一個(gè)全局的數字變量，并初始化為0；

GBLL偽指令用于定義一個(gè)全局的邏輯變量，并初始化為F（假）；

GBLS偽指令用于定義一個(gè)全局的字符串變量，并初始化為空；

由于以上三條偽指令用于定義全局變量，因此在整個(gè)程序范圍內變量名必須唯一。

使用示例：

GBLA Test1 ；定義一個(gè)全局的數字變量，變量名為T(mén)est1

Test1 SETA 0xaa ；將該變量賦值為0xaa

GBLL Test2 ；定義一個(gè)全局的邏輯變量，變量名為T(mén)est2

Test2 SETL {TRUE} ；將該變量賦值為真

GBLS Test3 ；定義一個(gè)全局的字符串變量，變量名為T(mén)est3

Test3 SETS “Testing” ；將該變量賦值為“Testing”

2、 LCLA、LCLL和LCLS

語(yǔ)法格式：

LCLA（LCLL或LCLS） 局部變量名

LCLA、LCLL和LCLS偽指令用于定義一個(gè)ARM程序中的局部變量，并將其初始化。其中：

LCLA偽指令用于定義一個(gè)局部的數字變量，并初始化為0；

LCLL偽指令用于定義一個(gè)局部的邏輯變量，并初始化為F（假）；

LCLS偽指令用于定義一個(gè)局部的字符串變量，并初始化為空；

以上三條偽指令用于聲明局部變量，在其作用范圍內變量名必須唯一。

使用示例：

LCLA Test4 ；聲明一個(gè)局部的數字變量，變量名為T(mén)est4

Test3 SETA 0xaa ；將該變量賦值為0xaa

LCLL Test5 ；聲明一個(gè)局部的邏輯變量，變量名為T(mén)est5

Test4 SETL {TRUE} ；將該變量賦值為真

LCLS Test6 ；定義一個(gè)局部的字符串變量，變量名為T(mén)est6

Test6 SETS “Testing” ；將該變量賦值為“Testing”

3、 SETA、SETL和SETS

語(yǔ)法格式：

變量名 SETA（SETL或SETS） 表達式

偽指令SETA、SETL、SETS用于給一個(gè)已經(jīng)定義的全局變量或局部變量賦值。

SETA偽指令用于給一個(gè)數學(xué)變量賦值；

SETL偽指令用于給一個(gè)邏輯變量賦值；

SETS偽指令用于給一個(gè)字符串變量賦值；

其中，變量名為已經(jīng)定義過(guò)的全局變量或局部變量，表達式為將要賦給變量的值。

使用示例：

LCLA Test3 ；聲明一個(gè)局部的數字變量，變量名為T(mén)est3

Test3 SETA 0xaa ；將該變量賦值為0xaa

LCLL Test4 ；聲明一個(gè)局部的邏輯變量，變量名為T(mén)est4

Test4 SETL {TRUE} ；將該變量賦值為真

4、 RLIST

語(yǔ)法格式：

名稱(chēng) RLIST {寄存器列表}

RLIST偽指令可用于對一個(gè)通用寄存器列表定義名稱(chēng)，使用該偽指令定義的名稱(chēng)可在A(yíng)RM指令LDM/STM中使用。在LDM/STM指令中，列表中的寄存器訪(fǎng)問(wèn)次序為根據寄存器的編號由低到高，而與列表中的寄存器排列次序無(wú)關(guān)。

使用示例：

RegList RLIST {R0-R5，R8，R10} ；將寄存器列表名稱(chēng)定義為RegList，可在A(yíng)RM指令LDM/STM中通過(guò)該名稱(chēng)訪(fǎng)問(wèn)寄存器列表。

4.1.2數據定義（Data Definition）偽指令

數據定義偽指令一般用于為特定的數據分配存儲單元，同時(shí)可完成已分配存儲單元的初始化。常見(jiàn)的數據定義偽指令有如下幾種：

— DCB 用于分配一片連續的字節存儲單元并用指定的數據初始化。

— DCW（DCWU） 用于分配一片連續的半字存儲單元并用指定的數據初始化。

— DCD（DCDU） 用于分配一片連續的字存儲單元并用指定的數據初始化。

— DCFD（DCFDU）用于為雙精度的浮點(diǎn)數分配一片連續的字存儲單元并用指定的數據初始化。

— DCFS（DCFSU） 用于為單精度的浮點(diǎn)數分配一片連續的字存儲單元并用指定的數據初始化。

— DCQ（DCQU） 用于分配一片以8字節為單位的連 續的存儲單元并用指定的數據初始化。

— SPACE 用于分配一片連續的存儲單元

— MAP 用于定義一個(gè)結構化的內存表首地址

— FIELD 用于定義一個(gè)結構化的內存表的數據域

1、 DCB

語(yǔ)法格式：

標號 DCB 表達式

DCB偽指令用于分配一片連續的字節存儲單元并用偽指令中指定的表達式初始化。其中，表達式可以為0～255的數字或字符串。DCB也可用“=”代替。

使用示例：

Str DCB “This is a test！” ；分配一片連續的字節存儲單元并初始化。

2、 DCW（或DCWU）

語(yǔ)法格式：

標號 DCW（或DCWU） 表達式

DCW（或DCWU）偽指令用于分配一片連續的半字存儲單元并用偽指令中指定的表達式初始化。其中，表達式可以為程序標號或數字表達式。。

用DCW分配的字存儲單元是半字對齊的，而用DCWU分配的字存儲單元并不嚴格半字對齊。

使用示例：

DataTest DCW 1，2，3 ；分配一片連續的半字存儲單元并初始化。

3、 DCD（或DCDU）

語(yǔ)法格式：

標號 DCD（或DCDU） 表達式

DCD（或DCDU）偽指令用于分配一片連續的字存儲單元并用偽指令中指定的表達式初始化。其中，表達式可以為程序標號或數字表達式。DCD也可用“&”代替。

用DCD分配的字存儲單元是字對齊的，而用DCDU分配的字存儲單元并不嚴格字對齊。

使用示例：

DataTest DCD 4，5，6 ；分配一片連續的字存儲單元并初始化。

4、 DCFD（或DCFDU）

語(yǔ)法格式：

標號 DCFD（或DCFDU） 表達式

DCFD（或DCFDU）偽指令用于為雙精度的浮點(diǎn)數分配一片連續的字存儲單元并用偽指令中指定的表達式初始化。每個(gè)雙精度的浮點(diǎn)數占據兩個(gè)字單元。

用DCFD分配的字存儲單元是字對齊的，而用DCFDU分配的字存儲單元并不嚴格字對齊。

使用示例：

FDataTest DCFD 2E115，-5E7 ；分配一片連續的字存儲單元并初始化為指定的雙精度數。

5、 DCFS（或DCFSU）

語(yǔ)法格式：

標號 DCFS（或DCFSU） 表達式

DCFS（或DCFSU）偽指令用于為單精度的浮點(diǎn)數分配一片連續的字存儲單元并用偽指令中指定的表達式初始化。每個(gè)單精度的浮點(diǎn)數占據一個(gè)字單元。

用DCFS分配的字存儲單元是字對齊的，而用DCFSU分配的字存儲單元并不嚴格字對齊。

使用示例：

FDataTest DCFS 2E5，-5E－7 ；分配一片連續的字存儲單元并初始化為指定的單精度數。

6、 DCQ(或DCQU）

語(yǔ)法格式：

標號 DCQ（或DCQU） 表達式

DCQ（或DCQU）偽指令用于分配一片以8個(gè)字節為單位的連續存儲區域并用偽指令中指定的表達式初始化。

用DCQ分配的存儲單元是字對齊的，而用DCQU分配的存儲單元并不嚴格字對齊。

使用示例：

DataTest DCQ 100 ；分配一片連續的存儲單元并初始化為指定的值。

7、 SPACE

語(yǔ)法格式：

標號 SPACE 表達式

SPACE偽指令用于分配一片連續的存儲區域并初始化為0。其中，表達式為要分配的字節數。SPACE也可用“％”代替。

使用示例：

DataSpace SPACE 100 ；分配連續100字節的存儲單元并初始化為0。

8、 MAP

語(yǔ)法格式：

MAP 表達式{，基址寄存器}

MAP偽指令用于定義一個(gè)結構化的內存表的首地址。MAP也可用“＾”代替。

表達式可以為程序中的標號或數學(xué)表達式，基址寄存器為可選項，當基址寄存器選項不存在時(shí)，表達式的值即為內存表的首地址，當該選項存在時(shí)，內存表的首地址為表達式的值與基址寄存器的和。

MAP偽指令通常與FIELD偽指令配合使用來(lái)定義結構化的內存表。

使用示例：

MAP 0x100，R0 ；定義結構化內存表首地址的值為0x100＋R0。

9、 FILED

語(yǔ)法格式：

標號 FIELD 表達式

FIELD偽指令用于定義一個(gè)結構化內存表中的數據域。FILED也可用“#”代替。

表達式的值為當前數據域在內存表中所占的字節數。

FIELD偽指令常與MAP偽指令配合使用來(lái)定義結構化的內存表。MAP偽指令定義內存表的首地址，FIELD偽指令定義內存表中的各個(gè)數據域，并可以為每個(gè)數據域指定一個(gè)標號供其他的指令引用。

注意MAP和FIELD偽指令僅用于定義數據結構，并不實(shí)際分配存儲單元。

使用示例：

MAP 0x100 ；定義結構化內存表首地址的值為0x100。

A FIELD 16 ；定義A的長(cháng)度為16字節，位置為0x100

B FIELD 32 ；定義B的長(cháng)度為32字節，位置為0x110

S FIELD 256 ；定義S的長(cháng)度為256字節，位置為0x130

4.1.3匯編控制（Assembly Control）偽指令

匯編控制偽指令用于控制匯編程序的執行流程，常用的匯編控制偽指令包括以下幾條：

— IF、ELSE、ENDIF

— WHILE、WEND

— MACRO、MEND

— MEXIT

1、 IF、ELSE、ENDIF

語(yǔ)法格式：

IF 邏輯表達式

指令序列1

ELSE

指令序列2

ENDIF

IF、ELSE、ENDIF偽指令能根據條件的成立與否決定是否執行某個(gè)指令序列。當IF后面的邏輯表達式為真，則執行指令序列1，否則執行指令序列2。其中，ELSE及指令序列2可以沒(méi)有，此時(shí)，當IF后面的邏輯表達式為真，則執行指令序列1，否則繼續執行后面的指令。

IF、ELSE、ENDIF偽指令可以嵌套使用。

使用示例：

GBLL Test ；聲明一個(gè)全局的邏輯變量，變量名為T(mén)est

……

IF Test = TRUE

指令序列1

ELSE

指令序列2

ENDIF

2、 WHILE、WEND

語(yǔ)法格式：

WHILE 邏輯表達式

指令序列

WEND

WHILE、WEND偽指令能根據條件的成立與否決定是否循環(huán)執行某個(gè)指令序列。當WHILE后面的邏輯表達式為真，則執行指令序列，該指令序列執行完畢后，再判斷邏輯表達式的值，若為真則繼續執行，一直到邏輯表達式的值為假。

WHILE、WEND偽指令可以嵌套使用。

使用示例：

GBLA Counter ；聲明一個(gè)全局的數學(xué)變量，變量名為Counter

Counter SETA 3 ；由變量Counter控制循環(huán)次數

……

WHILE Counter < 10

指令序列

WEND

3、 MACRO、MEND

語(yǔ)法格式：

$標號 宏名 $參數1，$參數2，……

指令序列

MEND

MACRO、MEND偽指令可以將一段代碼定義為一個(gè)整體，稱(chēng)為宏指令，然后就可以在程序中通過(guò)宏指令多次調用該段代碼。其中，$標號在宏指令被展開(kāi)時(shí)，標號會(huì )被替換為用戶(hù)定義的符號，

宏指令可以使用一個(gè)或多個(gè)參數，當宏指令被展開(kāi)時(shí)，這些參數被相應的值替換。

宏指令的使用方式和功能與子程序有些相似，子程序可以提供模塊化的程序設計、節省存儲空間并提高運行速度。但在使用子程序結構時(shí)需要保護現場(chǎng)，從而增加了系統的開(kāi)銷(xiāo)，因此，在代碼較短且需要傳遞的參數較多時(shí)，可以使用宏指令代替子程序。

包含在MACRO和MEND之間的指令序列稱(chēng)為宏定義體，在宏定義體的第一行應聲明宏的原型（包含宏名、所需的參數），然后就可以在匯編程序中通過(guò)宏名來(lái)調用該指令序列。在源程序被編譯時(shí)，匯編器將宏調用展開(kāi)，用宏定義中的指令序列代替程序中的宏調用，并將實(shí)際參數的值傳遞給宏定義中的形式參數。

MACRO、MEND偽指令可以嵌套使用。

4、 MEXIT

語(yǔ)法格式：

MEXIT

MEXIT用于從宏定義中跳轉出去。

4.1.4其他常用的偽指令

還有一些其他的偽指令，在匯編程序中經(jīng)常會(huì )被使用，包括以下幾條：

— AREA

— ALIGN

— CODE16、CODE32

— ENTRY

— END

— EQU

— EXPORT（或GLOBAL）

— IMPORT

— EXTERN

— GET（或INCLUDE）

— INCBIN

— RN

— ROUT

1、 AREA

語(yǔ)法格式：

AREA 段名 屬性1，屬性2，……

AREA偽指令用于定義一個(gè)代碼段或數據段。其中，段名若以數字開(kāi)頭，則該段名需用“|”括起來(lái)，如|1_test|。

屬性字段表示該代碼段（或數據段）的相關(guān)屬性，多個(gè)屬性用逗號分隔。常用的屬性如下：

— CODE屬性：用于定義代碼段，默認為READONLY。

— DATA屬性：用于定義數據段，默認為READWRITE。

— READONLY屬性：指定本段為只讀，代碼段默認為READONLY。

— READWRITE屬性：指定本段為可讀可寫(xiě)，數據段的默認屬性為READWRITE。

— ALIGN屬性：使用方式為ALIGN 表達式。在默認時(shí)，ELF（可執行連接文件）的代碼段和數據段是按字對齊的，表達式的取值范圍為0～31，相應的對齊方式為2表達式次方。

— COMMON屬性：該屬性定義一個(gè)通用的段，不包含任何的用戶(hù)代碼和數據。各源文件中同名的COMMON段共享同一段存儲單元。

一個(gè)匯編語(yǔ)言程序至少要包含一個(gè)段，當程序太長(cháng)時(shí)，也可以將程序分為多個(gè)代碼段和數據段。

使用示例：

AREA Init，CODE，READONLY

指令序列

；該偽指令定義了一個(gè)代碼段，段名為Init，屬性為只讀

2、 ALIGN

語(yǔ)法格式：

ALIGN {表達式{，偏移量}}

ALIGN偽指令可通過(guò)添加填充字節的方式，使當前位置滿(mǎn)足一定的對其方式|。其中，表達式的值用于指定對齊方式，可能的取值為2的冪，如1、2、4、8、16等。若未指定表達式，則將當前位置對齊到下一個(gè)字的位置。偏移量也為一個(gè)數字表達式，若使用該字段，則當前位置的對齊方式為：2的表達式次冪＋偏移量。

使用示例：

AREA Init，CODE，READONLY，ALIEN＝3 ；指定后面的指令為8字節對齊。

指令序列

END

3、 CODE16、CODE32

語(yǔ)法格式：

CODE16（或CODE32）

CODE16偽指令通知編譯器，其后的指令序列為16位的Thumb指令。

CODE32偽指令通知編譯器，其后的指令序列為32位的ARM指令。

若在匯編源程序中同時(shí)包含ARM指令和Thumb指令時(shí)，可用CODE16偽指令通知編譯器其后的指令序列為16位的Thumb指令，CODE32偽指令通知編譯器其后的指令序列為32位的ARM指令。因此，在使用ARM指令和Thumb指令混合編程的代碼里，可用這兩條偽指令進(jìn)行切換，但注意他們只通知編譯器其后指令的類(lèi)型，并不能對處理器進(jìn)行狀態(tài)的切換。

使用示例：

AREA Init，CODE，READONLY

……

CODE32 ；通知編譯器其后的指令為32位的ARM指令

LDR R0，＝NEXT＋1 ；將跳轉地址放入寄存器R0

BX R0 ；程序跳轉到新的位置執行，并將處理器切換到Thumb工作狀態(tài)

……

CODE16 ；通知編譯器其后的指令為16位的Thumb指令

NEXT LDR R3，＝0x3FF

……

END ；程序結束

4、 ENTRY

語(yǔ)法格式：

ENTRY

ENTRY偽指令用于指定匯編程序的入口點(diǎn)。在一個(gè)完整的匯編程序中至少要有一個(gè)ENTRY（也可以有多個(gè)，當有多個(gè)ENTRY時(shí)，程序的真正入口點(diǎn)由鏈接器指定），但在一個(gè)源文件里最多只能有一個(gè)ENTRY（可以沒(méi)有）。

使用示例：

AREA Init，CODE，READONLY

ENTRY ；指定應用程序的入口點(diǎn)

……

5、 END

語(yǔ)法格式：

END

END偽指令用于通知編譯器已經(jīng)到了源程序的結尾。

使用示例：

AREA Init，CODE，READONLY

……

END ；指定應用程序的結尾

6、 EQU

語(yǔ)法格式：

名稱(chēng) EQU 表達式{，類(lèi)型}

EQU偽指令用于為程序中的常量、標號等定義一個(gè)等效的字符名稱(chēng)，類(lèi)似于C語(yǔ)言中的＃define。其中EQU可用“*”代替。

名稱(chēng)為EQU偽指令定義的字符名稱(chēng)，當表達式為32位的常量時(shí)，可以指定表達式的數據類(lèi)型，可以有以下三種類(lèi)型：

CODE16、CODE32和DATA

使用示例：

Test EQU 50 ；定義標號Test的值為50

Addr EQU 0x55，CODE32 ；定義Addr的值為0x55，且該處為32位的ARM指令。

7、 EXPORT（或GLOBAL）

語(yǔ)法格式：

EXPORT 標號{[WEAK]}

EXPORT偽指令用于在程序中聲明一個(gè)全局的標號，該標號可在其他的文件中引用。EXPORT可用GLOBAL代替。標號在程序中區分大小寫(xiě)，[WEAK]選項聲明其他的同名標號優(yōu)先于該標號被引用。

使用示例：

AREA Init，CODE，READONLY

EXPORT Stest ；聲明一個(gè)可全局引用的標號Stest

……

END

8、 IMPORT

語(yǔ)法格式：

IMPORT 標號{[WEAK]}

IMPORT偽指令用于通知編譯器要使用的標號在其他的源文件中定義，但要在當前源文件中引用，而且無(wú)論當前源文件是否引用該標號，該標號均會(huì )被加入到當前源文件的符號表中。

標號在程序中區分大小寫(xiě)，[WEAK]選項表示當所有的源文件都沒(méi)有定義這樣一個(gè)標號時(shí)，編譯器也不給出錯誤信息，在多數情況下將該標號置為0，若該標號為B或BL指令引用，則將B或BL指令置為NOP操作。

使用示例：

AREA Init，CODE，READONLY

IMPORT Main ；通知編譯器當前文件要引用標號Main，但Main在其他源文件中定義

……

END

9、 EXTERN

語(yǔ)法格式：

EXTERN 標號{[WEAK]}

EXTERN偽指令用于通知編譯器要使用的標號在其他的源文件中定義，但要在當前源文件中引用，如果當前源文件實(shí)際并未引用該標號，該標號就不會(huì )被加入到當前源文件的符號表中。

標號在程序中區分大小寫(xiě)，[WEAK]選項表示當所有的源文件都沒(méi)有定義這樣一個(gè)標號時(shí)，編譯器也不給出錯誤信息，在多數情況下將該標號置為0，若該標號為B或BL指令引用，則將B或BL指令置為NOP操作。

使用示例：

AREA Init，CODE，READONLY

EXTERN Main ；通知編譯器當前文件要引用標號Main，但Main在其他源文件中定義

……

END

10、 GET（或INCLUDE）

語(yǔ)法格式：

GET 文件名

GET偽指令用于將一個(gè)源文件包含到當前的源文件中，并將被包含的源文件在當前位置進(jìn)行匯編處理?？梢允褂肐NCLUDE代替GET。

匯編程序中常用的方法是在某源文件中定義一些宏指令，用EQU定義常量的符號名稱(chēng)，用MAP和FIELD定義結構化的數據類(lèi)型，然后用GET偽指令將這個(gè)源文件包含到其他的源文件中。使用方法與C語(yǔ)言中的“include”相似。

GET偽指令只能用于包含源文件，包含目標文件需要使用INCBIN偽指令

使用示例：

AREA Init，CODE，READONLY

GET a1.s ；通知編譯器當前源文件包含源文件a1.s

GE T C：/a2.s ；通知編譯器當前源文件包含源文件C：/ a2.s

……

END

11、 INCBIN

語(yǔ)法格式：

INCBIN 文件名

INCBIN偽指令用于將一個(gè)目標文件或數據文件包含到當前的源文件中，被包含的文件不作任何變動(dòng)的存放在當前文件中，編譯器從其后開(kāi)始繼續處理。

使用示例：

AREA Init，CODE，READONLY

INCBIN a1.dat ；通知編譯器當前源文件包含文件a1.dat

INCBIN C：/a2.txt ；通知編譯器當前源文件包含文件C：/a2.txt

……

END

12、 RN

語(yǔ)法格式：

名稱(chēng) RN 表達式

RN偽指令用于給一個(gè)寄存器定義一個(gè)別名。采用這種方式可以方便程序員記憶該寄存器的功能。其中，名稱(chēng)為給寄存器定義的別名，表達式為寄存器的編碼。

使用示例：

Temp RN R0 ；將R0定義一個(gè)別名Temp

13、 ROUT

語(yǔ)法格式：

{名稱(chēng)} ROUT

ROUT偽指令用于給一個(gè)局部變量定義作用范圍。在程序中未使用該偽指令時(shí)，局部變量的作用范圍為所在的AREA，而使用ROUT后，局部變量的作為范圍為當前ROUT和下一個(gè)ROUT之間。

4.2匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式

ARM（Thumb）匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式為：

{標號} {指令或偽指令} {；注釋}

在匯編語(yǔ)言程序設計中，每一條指令的助記符可以全部用大寫(xiě)、或全部用小寫(xiě)，但不用許在一條指令中大、小寫(xiě)混用。

同時(shí)，如果一條語(yǔ)句太長(cháng)，可將該長(cháng)語(yǔ)句分為若干行來(lái)書(shū)寫(xiě)，在行的末尾用“/”表示下一行與本行為同一條語(yǔ)句。

4.2.1在匯編語(yǔ)言程序中常用的符號

在匯編語(yǔ)言程序設計中，經(jīng)常使用各種符號代替地址、變量和常量等，以增加程序的可讀性。盡管符號的命名由編程者決定，但并不是任意的，必須遵循以下的約定：

— 符號區分大小寫(xiě)，同名的大、小寫(xiě)符號會(huì )被編譯器認為是兩個(gè)不同的符號。

— 符號在其作用范圍內必須唯一。

— 自定義的符號名不能與系統的保留字相同。

— 符號名不應與指令或偽指令同名。

1、 程序中的變量

程序中的變量是指其值在程序的運行過(guò)程中可以改變的量。ARM（Thumb）匯編程序所支持的變量有數字變量、邏輯變量和字符串變量。

數字變量用于在程序的運行中保存數字值，但注意數字值的大小不應超出數字變量所能表示的范圍。

邏輯變量用于在程序的運行中保存邏輯值，邏輯值只有兩種取值情況：真或假。

字符串變量用于在程序的運行中保存一個(gè)字符串，但注意字符串的長(cháng)度不應超出字符串變量所能表示的范圍。

在A(yíng)RM（Thumb）匯編語(yǔ)言程序設計中，可使用GBLA、GBLL、GBLS偽指令聲明全局變量，使用LCLA、LCLL、LCLS偽指令聲明局部變量，并可使用SETA、SETL和SETS對其進(jìn)行初始化。

2、 程序中的常量

程序中的常量是指其值在程序的運行過(guò)程中不能被改變的量。ARM（Thumb）匯編程序所支持的常量有數字常量、邏輯常量和字符串常量。

數字常量一般為32位的整數，當作為無(wú)符號數時(shí)，其取值范圍為0～232-1，當作為有符號數時(shí)，其取值范圍為-231～231-1。

邏輯常量只有兩種取值情況：真或假。

字符串常量為一個(gè)固定的字符串，一般用于程序運行時(shí)的信息提示。

3、 程序中的變量代換

程序中的變量可通過(guò)代換操作取得一個(gè)常量。代換操作符為“$”。

如果在數字變量前面有一個(gè)代換操作符“$”，編譯器會(huì )將該數字變量的值轉換為十六進(jìn)制的字符串，并將該十六進(jìn)制的字符串代換“$”后的數字變量。

如果在邏輯變量前面有一個(gè)代換操作符“$”，編譯器會(huì )將該邏輯變量代換為它的取值（真或假）。

如果在字符串變量前面有一個(gè)代換操作符“$”，編譯器會(huì )將該字符串變量的值代換“$”后的字符串變量。

使用示例：

LCLS S1 ；定義局部字符串變量S1和S2

LCLS S2

S1 SETS “Test！”

S2 SETS “This is a $S1” ；字符串變量S2的值為“This is a Test！”

4.2.2匯編語(yǔ)言程序中的表達式和運算符

在匯編語(yǔ)言程序設計中，也經(jīng)常使用各種表達式，表達式一般由變量、常量、運算符和括號構成。常用的表達式有數字表達式、邏輯表達式和字符串表達式，其運算次序遵循如下的優(yōu)先級：

— 優(yōu)先級相同的雙目運算符的運算順序為從左到右。

— 相鄰的單目運算符的運算順序為從右到左，且單目運算符的優(yōu)先級高于其他運算符。

— 括號運算符的優(yōu)先級最高。

1、 數字表達式及運算符

數字表達式一般由數字常量、數字變量、數字運算符和括號構成。與數字表達式相關(guān)的運算符如下：

— “＋”、“－”、“×”、“/” 及“MOD”算術(shù)運算符

以上的算術(shù)運算符分別代表加、減、乘、除和取余數運算。例如，以X和Y表示兩個(gè)數字表達式，則：

X＋Y 表示X與Y的和。

X－Y 表示X與Y的差。

X×Y 表示X與Y的乘積。

X/Y 表示X除以Y的商。

X：MOD：Y 表示X除以Y的余數。

— “ROL”、“ROR”、“SHL”及“SHR”移位運算符

以X和Y表示兩個(gè)數字表達式，以上的移位運算符代表的運算如下：

X：ROL：Y 表示將X循環(huán)左移Y位。

X：ROR：Y 表示將X循環(huán)右移Y位。

X：SHL：Y 表示將X左移Y位。

X：SHR：Y 表示將X右移Y位。

— “AND”、“OR”、“NOT”及“EOR”按位邏輯運算符

以X和Y表示兩個(gè)數字表達式，以上的按位邏輯運算符代表的運算如下：

X：AND：Y 表示將X和Y按位作邏輯與的操作。

X：OR：Y 表示將X和Y按位作邏輯或的操作。

：NOT：Y 表示將Y按位作邏輯非的操作。

X：EOR：Y 表示將X和Y按位作邏輯異或的操作。

2、 邏輯表達式及運算符

邏輯表達式一般由邏輯量、邏輯運算符和括號構成，其表達式的運算結果為真或假。與邏輯表達式相關(guān)的運算符如下：

— “=”、“>”、“<”、“>=”、“<= ”、“/=”、“ <>” 運算符

以X和Y表示兩個(gè)邏輯表達式，以上的運算符代表的運算如下：

X = Y 表示X等于Y。

X > Y 表示X大于Y。

X < Y 表示X小于Y。

X >= Y 表示X大于等于Y。

X <= Y 表示X小于等于Y。

X /= Y 表示X不等于Y。

X <> Y 表示X不等于Y。

— “LAND”、“LOR”、“LNOT”及“LEOR”運算符

以X和Y表示兩個(gè)邏輯表達式，以上的邏輯運算符代表的運算如下：

X：LAND：Y 表示將X和Y 作邏輯與的操作。

X：LOR：Y 表示將X和Y作邏輯或的操作。

：LNOT：Y 表示將Y作邏輯非的操作。

X：LEOR：Y 表示將X和Y作邏輯異或的操作。

3、 字符串表達式及運算符

字符串表達式一般由字符串常量、字符串變量、運算符和括號構成。編譯器所支持的字符串最大長(cháng)度為512字節。常用的與字符串表達式相關(guān)的運算符如下：

— LEN運算符

LEN運算符返回字符串的長(cháng)度（字符數），以X表示字符串表達式，其語(yǔ)法格式如下：

：LEN：X

— CHR運算符

CHR運算符將0～255之間的整數轉換為一個(gè)字符，以M表示某一個(gè)整數，其語(yǔ)法格式如下：

：CHR：M

— STR運算符

STR運算符將將一個(gè)數字表達式或邏輯表達式轉換為一個(gè)字符串。對于數字表達式，STR運算符將其轉換為一個(gè)以十六進(jìn)制組成的字符串；對于邏輯表達式，STR運算符將其轉換為字符串T或F，其語(yǔ)法格式如下：

：STR：X

其中，X為一個(gè)數字表達式或邏輯表達式。

— LEFT運算符

LEFT運算符返回某個(gè)字符串左端的一個(gè)子串，其語(yǔ)法格式如下：

X：LEFT：Y

其中：X為源字符串，Y為一個(gè)整數，表示要返回的字符個(gè)數。

— RIGHT運算符

與LEFT運算符相對應，RIGHT運算符返回某個(gè)字符串右端的一個(gè)子串，其語(yǔ)法格式如下：

X：RIGHT：Y

其中：X為源字符串，Y為一個(gè)整數，表示要返回的字符個(gè)數。

— CC運算符

CC運算符用于將兩個(gè)字符串連接成一個(gè)字符串，其語(yǔ)法格式如下：

X：CC：Y

其中：X為源字符串1，Y為源字符串2，CC運算符將Y連接到X的后面。

4、 與寄存器和程序計數器（PC）相關(guān)的表達式及運算符

常用的與寄存器和程序計數器（PC）相關(guān)的表達式及運算符如下：

— BASE運算符

BASE運算符返回基于寄存器的表達式中寄存器的編號，其語(yǔ)法格式如下：

：BASE：X

其中，X為與寄存器相關(guān)的表達式。

— INDEX運算符

INDEX運算符返回基于寄存器的表達式中相對于其基址寄存器的偏移量，其語(yǔ)法格式如下：

：INDEX：X

其中，X為與寄存器相關(guān)的表達式。

5、 其他常用運算符

—？運算符

？運算符返回某代碼行所生成的可執行代碼的長(cháng)度，例如：

?X

返回定義符號X的代碼行所生成的可執行代碼的字節數。

— DEF運算符

DEF運算符判斷是否定義某個(gè)符號，例如：

：DEF：X

如果符號X已經(jīng)定義，則結果為真，否則為假。

4.3匯編語(yǔ)言的程序結構
4.3.1匯編語(yǔ)言的程序結構

在A(yíng)RM（Thumb）匯編語(yǔ)言程序中，以程序段為單位組織代碼。段是相對獨立的指令或數據序列，具有特定的名稱(chēng)。段可以分為代碼段和數據段，代碼段的內容為執行代碼，數據段存放代碼運行時(shí)需要用到的數據。一個(gè)匯編程序至少應該有一個(gè)代碼段，當程序較長(cháng)時(shí)，可以分割為多個(gè)代碼段和數據段，多個(gè)段在程序編譯鏈接時(shí)最終形成一個(gè)可執行的映象文件。

可執行映象文件通常由以下幾部分構成：

—一個(gè)或多個(gè)代碼段，代碼段的屬性為只讀。

— 零個(gè)或多個(gè)包含初始化數據的數據段，數據段的屬性為可讀寫(xiě)。

—零個(gè)或多個(gè)不包含初始化數據的數據段，數據段的屬性為可讀寫(xiě)。

鏈接器根據系統默認或用戶(hù)設定的規則，將各個(gè)段安排在存儲器中的相應位置。因此源程序中段之間的相對位置與可執行的映象文件中段的相對位置一般不會(huì )相同。

以下是一個(gè)匯編語(yǔ)言源程序的基本結構：

AREA Init，CODE，READONLY

ENTRY

Start

LDR R0，=0x3FF5000

LDR R1，0xFF

STR R1，[R0]

LDR R0，=0x3FF5008

LDR R1，0x01

STR R1，[R0]

┉┉

END

在匯編語(yǔ)言程序中，用AREA偽指令定義一個(gè)段，并說(shuō)明所定義段的相關(guān)屬性，本例定義一個(gè)名為Init的代碼段，屬性為只讀。ENTRY偽指令標識程序的入口點(diǎn)，接下來(lái)為指令序列，程序的末尾為END偽指令，該偽指令告訴編譯器源文件的結束，每一個(gè)匯編程序段都必須有一條END偽指令，指示代碼段的結束。

4.3.2匯編語(yǔ)言的子程序調用

在A(yíng)RM匯編語(yǔ)言程序中，子程序的調用一般是通過(guò)BL指令來(lái)實(shí)現的。在程序中，使用指令：BL子程序名

即可完成子程序的調用。

該指令在執行時(shí)完成如下操作：將子程序的返回地址存放在連接寄存器LR中，同時(shí)將程序計數器PC指向子程序的入口點(diǎn)，當子程序執行完畢需要返回調用處時(shí)，只需要將存放在LR中的返回地址重新拷貝給程序計數器PC即可。在調用子程序的同時(shí)，也可以完成參數的傳遞和從子程序返回運算的結果，通?？梢允褂眉拇嫫鱎0～R3完成。

以下是使用BL指令調用子程序的匯編語(yǔ)言源程序的基本結構：

AREA Init，CODE，READONLY

ENTRY

Start

LDR R0，=0x3FF5000

LDR R1，0xFF

STR R1，[R0]

LDR R0，=0x3FF5008

LDR R1，0x01

STR R1，[R0]

BL PRINT_TEXT

┉┉

PRINT_TEXT

┉┉

MOV PC，BL

┉┉

END

4.3.3匯編語(yǔ)言程序示例

以下是一個(gè)基于S3C4510B的串行通訊程序，關(guān)于S3C4510B的串行通訊的工作原理，可以參考第六章的相關(guān)內容，在此僅向讀者說(shuō)明一個(gè)完整匯編語(yǔ)言程序的基本結構：

;

; Institute of Automation,Chinese Academy of Sciences

;Description: This example shows the UART communication！

;Author: JuGuang,Lee

;Date:

;

UARTLCON0 EQU 0x3FFD000

UARTCONT0 EQU 0x3FFD004

UARTSTAT0 EQU 0x3FFD008

UTXBUF0 EQU 0x3FFD00C

UARTBRD0 EQU 0x3FFD014

AREA Init,CODE,READONLY

ENTRY

;

;LED Display

;

LDR R1,=0x3FF5000

LDR R0,=&ff

STR R0,[R1]

LDR R1,=0x3FF5008

LDR R0,=&ff

STR R0,[R1]

;*

;UART0 line control register

;*

LDR R1,=UARTLCON0

LDR R0,=0x03

STR R0,[R1]

;

;UART0 control regiser

;

LDR R1,=UARTCONT0

LDR R0,=0x9

STR R0,[R1]

;

;UART0 baud rate divisor regiser

;Baudrate=19200，對應于50MHz的系統工作頻率

;*

LDR R1,=UARTBRD0

LDR R0,=0x500

STR R0,[R1]

;*

;Print the messages!

;*

LOOP

LDR R0,=Line1

BL PrintLine

LDR R0,=Line2

BL PrintLine

LDR R0,=Line3

BL PrintLine

LDR R0,=Line4

BL PrintLine

LDR R1,=0x7FFFFF

LOOP1

SUBS R1,R1,#1

BNE LOOP1

B LOOP

;*

;Print line

;*

PrintLine

MOV R4,LR

MOV R5,R0

Line

LDRB R1,[R5],#1

AND R0,R1,#&FF

TST R0,#&FF

MOVEQ PC,R4

BL PutByte

B Line

PutByte

LDR R3,=UARTSTAT0

LDR R2,[R3]

TST R2,#&40

BEQ PutByte

LDR R3,=UTXBUF0

STR R0,[R3]

MOV PC,LR

Line1 DCB &A,&D,"",0

Line2 DCB &A,&D,"Chinese Academy of Sciences,Institute of Automation,Complex System Lab.",0

Line3 DCB &A,&D," ARM Development Board Based on Samsung ARM S3C4510B.",0

Line4 DCB &A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,&A,&D,0

END

4.3.4匯編語(yǔ)言與C/C++的混合編程

在應用系統的程序設計中，若所有的編程任務(wù)均用匯編語(yǔ)言來(lái)完成，其工作量是可想而知的，同時(shí)，不利于系統升級或應用軟件移植，事實(shí)上，ARM體系結構支持C/C＋以及與匯編語(yǔ)言的混合編程，在一個(gè)完整的程序設計的中，除了初始化部分用匯編語(yǔ)言完成以外，其主要的編程任務(wù)一般都用C/C++ 完成。

匯編語(yǔ)言與C/C++的混合編程通常有以下幾種方式：

－ 在C/C＋＋代碼中嵌入匯編指令。

－ 在匯編程序和C/C＋＋的程序之間進(jìn)行變量的互訪(fǎng)。

－ 匯編程序、C/C＋＋程序間的相互調用。

在以上的幾種混合編程技術(shù)中，必須遵守一定的調用規則，如物理寄存器的使用、參數的傳遞等，這對于初學(xué)者來(lái)說(shuō)，無(wú)疑顯得過(guò)于煩瑣。在實(shí)際的編程應用中，使用較多的方式是：程序的初始化部分用匯編語(yǔ)言完成，然后用C/C＋＋完成主要的編程任務(wù)，程序在執行時(shí)首先完成初始化過(guò)程，然后跳轉到C/C＋＋程序代碼中，匯編程序和C/C＋＋程序之間一般沒(méi)有參數的傳遞，也沒(méi)有頻繁的相互調用，因此，整個(gè)程序的結構顯得相對簡(jiǎn)單，容易理解。以下是一個(gè)這種結構程序的基本示例，該程序基于第五、六章所描述的硬件平臺：

;*

; Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences

;File Name: Init.s

;Description:

;Author: JuGuang,Lee

;Date:

;

IMPORT Main ;通知編譯器該標號為一個(gè)外部標號

AREA Init,CODE,READONLY ；定義一個(gè)代碼段

ENTRY ；定義程序的入口點(diǎn)

LDR R0,=0x3FF0000 ；初始化系統配置寄存器，具體內容可參考第五、六章

LDR R1,=0xE7FFFF80

STR R1,[R0]

LDR SP,=0x3FE1000 ；初始化用戶(hù)堆棧，具體內容可參考第五、六章

BL Main ；跳轉到Main（）函數處的C/C++代碼執行

END ；標識匯編程序的結束

以上的程序段完成一些簡(jiǎn)單的初始化，然后跳轉到Main（）函數所標識的C/C＋＋代碼處執行主要的任務(wù)，此處的Main僅為一個(gè)標號，也可使用其他名稱(chēng)，與C語(yǔ)言程序中的main（）函數沒(méi)有關(guān)系。

/*

* Institute of Automation, Chinese Academy of Sciences

* File Name: main.c

* Description: P0,P1 LED flash.

* Author: JuGuang,Lee

* Date:

/

void Main(void)

{

int i;

*((volatile unsigned long *) 0x3ff5000) = 0x0000000f;

while(1)

{

*((volatile unsigned long *) 0x3ff5008) = 0x00000001;

for(i=0; i<0x7fFFF; i++);

*((volatile unsigned long *) 0x3ff5008) = 0x00000002;

for(i=0; i<0x7FFFF; i++);

}

}
4.4本章小節

本章介紹了ARM程序設計的一些基本概念，以及在匯編語(yǔ)言程序設計中常見(jiàn)的偽指令、匯編語(yǔ)言的基本語(yǔ)句格式等，匯編語(yǔ)言程序的基本結構等，同時(shí)簡(jiǎn)單介紹了C/C＋＋和匯編語(yǔ)言的混合編程等問(wèn)題，這些問(wèn)題均為程序設計中的基本問(wèn)題，希望讀者掌握，注意本章最后的兩個(gè)示例均與后面章節介紹的基于S3C4510B的硬件平臺有關(guān)系，讀者可以參考第五、六章的相關(guān)內容。