ARM汇编基础（一）
1. 立即数的概念
在ARM汇编中，立即数（Immediate）是指直接编码在指令中的常数，而不是存储在寄存器或内存中的值。例如，MOV R0, #0xFF 中的 0xFF 就是一个立即数。
- 如果某个数的数值范围是0~0xFF之间，那么这个数一定是立即数；
- 把某个数展开成2进制，这个数的最高位1至最低位1之间的二进制数序列的位数不能超过8位；
- 这个数的二进制序列凑够8位之后的的右边必须为偶数个连续的 0
例如：0x234 = 0000 0000 0000 0000 0000 0010 0011 0100
最高位1至最低位1之间的二进制数序列：1000 1101没有超过8位
末尾1的右边有2个0，所以0x234是立即数
0x3f4 = 0000 0000 0000 0000 0000 0011 1111 0100
最高位1至最低位1之间的二进制数序列：1111 1101 从第一个1开始到最后一个1之间没有超过8位
末尾1的右边有2个0，所以0x3f4是立即数
0x132 = 0000 0000 0000 0000 0000 0001 0011 0010
最高位1至最低位1之间的二进制数序列：1001 1001 从第一个1开始到最后一个1之间没有超过8位
末尾1的右边有1个0，不满足第二条，所以0x132不是立即数
2. b、bl、bx指令的区别
这三条指令都用于实现程序跳转，但行为有所不同：
| 指令 | 功能 | 是否保存返回地址 |
|---|---|---|
b (Branch) |
无条件跳转到指定地址 | 否，不保存返回地址到LR寄存器 |
bl (Branch with Link) |
跳转到指定地址，并将返回地址保存到LR寄存器 | 是，自动将下一条指令地址存入LR |
bx (Branch and Exchange) |
跳转到寄存器中指定的地址，并可切换指令集（ARM/Thumb） | 否，但可通过寄存器间接跳转 |
使用场景：
b：用于简单的循环、条件分支，不需要返回。bl：用于函数调用，因为调用结束后可以通过MOV PC, LR返回。bx：用于函数返回或切换到Thumb模式，例如BX LR从函数返回。
3. 栈的四种类型
ARM架构中，栈（Stack）根据指针移动方向和压栈/出栈方式，可以分为四种类型：
| 栈类型 | 描述 |
|---|---|
| 满增栈 (Full Ascending, FA) | SP指向最后压入的数据，压栈时SP先增加，再存入数据 |
| 满减栈 (Full Descending, FD) | SP指向最后压入的数据，压栈时SP先减少，再存入数据 |
| 空增栈 (Empty Ascending, EA) | SP指向下一个空闲位置，压栈时先存入数据，SP再增加 |
| 空减栈 (Empty Descending, ED) | SP指向下一个空闲位置，压栈时先存入数据，SP再减少 |
4. 空栈、满栈、增栈、减栈的定义
- 满栈 (Full Stack)：栈指针（SP）指向最后一个压入的数据。压栈时，先移动指针，再写入数据（
*--SP = data）。 - 空栈 (Empty Stack)：栈指针（SP）指向下一个空闲位置。压栈时，先写入数据，再移动指针（
*SP++ = data或*SP-- = data）。 - 增栈 (Ascending Stack)：压栈时，栈指针向高地址方向移动（SP增加）。
- 减栈 (Descending Stack)：压栈时，栈指针向低地址方向移动（SP减少）。
5. ARM采用的栈类型
ARM处理器默认采用满减栈 (Full Descending, FD)。
这意味着：
- 栈指针（SP）指向栈中最后一个有效数据。
- 压栈时，SP先自减（向低地址移动），然后将数据存入新的SP位置。
- 出栈时，先从SP位置取出数据，然后SP自增。
ARM的 LDMFD 和 STMFD 指令就是专门为满减栈设计的批量数据加载/存储指令。
6. ldr和str指令的作用
LDR 和 STR 是ARM汇编中最基本的内存访问指令，用于在寄存器和内存之间传输数据。
-
LDR(Load Register)：从内存地址加载数据到通用寄存器。- 格式：
LDR Rd, [Rn, #offset] - 示例：
LDR R0, [R1, #0x10]将地址R1+0x10处的4字节数据加载到R0。 - 作用：读取RAM、外设寄存器、Nor Flash等存储空间中的数据。
- 格式：
-
STR(Store Register)：将通用寄存器的值写入到内存地址。- 格式：
STR Rd, [Rn, #offset] - 示例：
STR R0, [R1]将R0的值写入到R1指向的地址。 - 作用：将计算结果写回RAM或外设寄存器。
- 格式：
C语言对应关系：
int i = 2; // 对应 STR R0, [R1] (假设R0=2, R1=&i)
int j = 3; // 对应 STR R0, [R1] (假设R0=3, R1=&j)
int sum = 0; // 对应 STR R0, [R1] (假设R0=0, R1=&sum)
sum = i + j; // 对应 LDR R0, [R1]; LDR R2, [R3]; ADD R0, R0, R2; STR R0, [R4]
7. ldmfd和stmfd指令的作用
LDMFD 和 STMFD 是用于批量加载/存储多个寄存器的指令，专门配合ARM的满减栈（FD）使用。
-
STMFD SP!, {register list}：将寄存器列表中的值压入栈中（入栈）。- 示例：
STMFD SP!, {R0-R3, LR}将R0-R3和LR寄存器的值保存到栈中。 - 作用：在函数调用开始时，保存现场（被调用者需要使用的寄存器和返回地址）。
- 示例：
-
LDMFD SP!, {register list}：从栈中弹出数据到寄存器列表（出栈）。- 示例：
LDMFD SP!, {R0-R3, PC}从栈中恢复R0-R3的值，并将返回地址加载到PC（程序计数器）。 - 作用：在函数返回时，恢复现场并跳转回调用者。
- 示例：
典型函数调用模板：
my_function:
STMFD SP!, {R0-R3, LR} ; 保存现场
; ... 函数体 ...
LDMFD SP!, {R0-R3, PC} ; 恢复现场并返回
8. bic和orr指令的作用
BIC 和 ORR 是ARM汇编中的位操作指令，用于对寄存器中的特定位进行清零或置1。
-
BIC(Bit Clear)：将操作数中为1的位清零，结果写回目标寄存器。- 格式：
BIC Rd, Rn, Operand2 - 示例：
BIC R0, R0, #0xF0将R0的第4-7位清零。 - 作用：用于屏蔽或清除特定位。
- 格式：
-
ORR(OR)：将操作数中为1的位进行逻辑或运算，结果写回目标寄存器。- 格式：
ORR Rd, Rn, Operand2 - 示例：
ORR R0, R0, #0x0F将R0的低4位置1。 - 作用：用于设置或合并特定位。
- 格式：
应用场景：修改外设寄存器的特定位，而不影响其他位。例如，设置GPIO引脚为输出模式：
LDR R0, =GPIO_BASE
LDR R1, [R0, #GPIO_DIR] ; 读取当前方向寄存器
ORR R1, R1, #(1 << 10) ; 将第10位置1（设置为输出）
STR R1, [R0, #GPIO_DIR] ; 写回
9. mrs和msr指令的作用
MRS 和 MSR 是ARM汇编中用于访问特殊寄存器（主要是CPSR和SPSR）的指令。
-
MRS(Move to Register from Special register)：将特殊寄存器的值读取到通用寄存器。- 格式：
MRS Rd, CPSR或MRS Rd, SPSR - 示例：
MRS R0, CPSR将当前程序状态寄存器（CPSR）的值读入R0。 - 作用：读取处理器状态标志、中断屏蔽位、处理器模式等。
- 格式：
-
MSR(Move to Special register from Register)：将通用寄存器的值写入到特殊寄存器。- 格式：
MSR CPSR, Rm或MSR SPSR, Rm - 示例：
MSR CPSR, R0将R0的值写入CPSR。 - 作用：修改处理器模式、开关中断等。
- 格式：
典型应用：修改处理器工作模式为USER模式
MRS R0, CPSR ; 1. 读取CPSR到通用寄存器
BIC R0, R0, #0x1F ; 2. 将低5位（模式位）清零
ORR R0, R0, #0x10 ; 3. 设置为USER模式（10000）
MSR CPSR, R0 ; 4. 写回CPSR
10. 汇编向C传参的注意事项
当汇编代码调用C函数时，参数传递遵循ARM过程调用标准（AAPCS）：
-
参数个数 ≤ 4个：通过通用寄存器
R0 - R3传递，依次对应第1到第4个参数。MOV R0, #3 ; 第一个参数 a = 3 MOV R1, #5 ; 第二个参数 b = 5 MOV R2, #7 ; 第三个参数 c = 7 BL max_of_three ; 调用C函数 int max_of_three(int a, int b, int c) ; 返回值保存在R0中 -
参数个数 > 4个：前4个参数仍通过R0-R3传递，第5个及之后的参数必须通过栈传递。调用者需要先将多余参数压栈，再调用函数。
; 假设调用 func(a, b, c, d, e, f) MOV R0, #a ; 第1个参数 MOV R1, #b ; 第2个参数 MOV R2, #c ; 第3个参数 MOV R3, #d ; 第4个参数 MOV R4, #e ; 第5个参数 MOV R5, #f ; 第6个参数 STMFD SP!, {R4, R5} ; 将第5、6个参数压栈 BL func ADD SP, SP, #8 ; 调用结束后，恢复栈指针 -
返回值：C函数的返回值通过
R0寄存器返回给汇编调用者。 -
寄存器保存规则：
- 被调用者保存：
R4-R11和LR，如果被调用函数使用了这些寄存器，必须在使用前保存，返回前恢复。 - 调用者保存：
R0-R3和R12，调用者如果需要在函数调用后继续使用这些寄存器的值，应自行保存。
- 被调用者保存：
-
栈对齐：ARM要求函数调用时栈指针（SP）必须8字节对齐，这是AAPCS规范的要求。
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