Thumb指令集之： ARM和Thumb的混合編程

11.10ARM和Thumb的混合編程

11.10.1互交工作基礎

Thumb以其較高的代碼密度和在窄存儲器上的性能，使得它在很多系統中得到廣泛應用。但在很多情況下，還是不得不使用ARM指令，這是因為：

①ARM代碼比Thumb代碼有更快的執行速度；

②A(yíng)RM處理器的一些特定功能必須由ARM指令實(shí)現，其中包括PSR指令、協(xié)處理器指令；

③異常發(fā)生時(shí)，處理器自動(dòng)進(jìn)入ARM狀態(tài)，如果異常處理程序需要使用Thumb指令也必須通用一個(gè)ARM程序頭（ARMassemblerheader）。

基于以上原因，即使程序需要由Thumb代碼實(shí)現，也必須通過(guò)ARM-Thumb互交（ARM-Thumbinterworking）進(jìn)入Thumb狀態(tài)。

ARM-Thumb互交是指對匯編語(yǔ)言和C/C++語(yǔ)言的ARM和Thumb代碼進(jìn)行連接的方法，它進(jìn)行兩種狀態(tài)（ARM和Thumb狀態(tài)）間的切換。在進(jìn)行這種切換時(shí)，有時(shí)需使用額外的代碼，這些代碼被稱(chēng)為Veneer。AAPCS定義了ARM和Thumb過(guò)程調用的標準。

從一個(gè)ARM例程調用一個(gè)Thumb例程，內核必須進(jìn)行狀態(tài)切換。狀態(tài)的變化由CPSR的T位來(lái)顯示。在跳轉到一個(gè)例程時(shí)BX指令可用于A(yíng)RM和Thumb狀態(tài)切換，具體用法如下。

在Thumb狀態(tài)調用ARM例程時(shí)，采用：

BXRn；

在A(yíng)RM狀態(tài)調用Thumb例程時(shí)，采用：

BX{cond}Rn;

其中，Rn可以是r0～r15中的任意寄存器。

這種帶狀態(tài)切換的跳轉指令BX，將寄存器Rn的內容拷貝到程序計數器寄存器PC，因此可以實(shí)現4G空間的跳轉。指令根據寄存器Rn的bit[0]來(lái)決定處理器是否進(jìn)行狀態(tài)切換，詳細內容參見(jiàn)ARM指令一節。

下面是一段ARM程序，該程序調用虛擬的SWI_writeC子程序從存儲器的固定地址取出字符串“helloworld”并輸出。

AREAHello,CODE,READONLY

SWI_WriteCEQU0 ;軟中斷調用參數

SWI_ExitEQU11 ;程序退出軟中斷調用參數

ENTRY

STARTADRr1,TEXT ;取字符串地址

LOOPLDRBr0,[r1],#1 ;取下一字節內容

CMPr0,#0 ;判斷是否為字符串尾

SWINESWI_WriteC ;軟中斷調用打印字符

BENLOOP ;循環(huán)

SWISWI_Exit ;軟中斷調用退出程序執行

TEXT=“HelloWorld”,0a,0d,0

END

下面的代碼將上面的ARM代碼轉換成等價(jià)的Thumb代碼。

AREAHelloW_Thumb,CODE,READONLY

SWI_WriteCEQU0 ;軟中斷調用參數

SWI_ExitEQU11 ;程序退出軟中斷調用參數

ENTRY ;程序入口點(diǎn)

CODE32進(jìn)入ARM狀態(tài)

ADRr0,START+1 ;取得Thumb代碼入口地址

BXr0 ;進(jìn)入Thumb代碼

CODE16 ;Thumb代碼入口點(diǎn)

STARTADRr1,TEXT ;r1->HelloWorld

LOOPLDRBr0,[r1] ;取下一字節內容

ADDr1,r1,#1 ;地址指針加1**T

CMPr0,#0 ;判斷是否為字符串尾

BEQDONE ;完成?**T

SWISWI_WriteC ;如果不是字符串尾

BLOOP ;繼續循環(huán)

DONESWISWI_Exit ;程序退出

ALIGN ;字對齊

TEXTDATA

HelloWorld,0a,0d,00

END

上例中，ARM代碼到Thumb代碼轉換過(guò)程中新增加的指令用“**T”標注。