【ARM扩展资料】汇编语言开发

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【ARM扩展资料】汇编语言开发
- 一、指令格式
- - 1.典型的A64指令格式
  - 2.加减法的简单指令示例：
- 二、语句格式
- - 1.汇编语言语句的通用格式：
- 三、显示程序
- - 1.信息显示程序（使用C语言函数）
  - 2.信息显示程序（使用Linux系统功能）
- 四、C语言程序的开发过程
- - 1.预处理（预编译，Preprocessing）
  - 2.编译（Compilation）
  - 3.汇编（Assembly）
  - 4.连接（Linking）

一、指令格式

遵循精简指令集计算机RISC的思想，ARM处理器固定使用二进制32位长度为ARM指令编码（指令代码），称为ARM指令集。1995年推出16位编码的指令集，Thumb指令集，后改进为支持16位和32位指令编码的Thumb-2指令集。这样，既简化了软件开发，又易于提高代码密度、效率和性能。

ARMv8推出了全新的64位指令集，称为A64，运行于64位执行状态AArch64，仍采用32位指令编码。原ARM指令集和Thumb指令集分别改称为A32和T32，运行于32位执行状态AArch32。

ARM汇编语言中，指令助记符、寄存器名可以全是大写、或者全是小写，但不能大小写混用。

1.典型的A64指令格式

opcode Rd, Rn {,operand2}

opcode——指令操作码，使用助记符表达。
Rd——目的寄存器。
Rn——源操作数寄存器1。
operand2——第2个源操作数，可以是立即数、寄存器、存储单元，具有多种寻址方式。

2.加减法的简单指令示例：

ADD X0, X1, X2   // 64位加法：X0 = X1 + X2ADD W5, W3, W4    // 32位加法：W5 = W3 + W4SUB X6, X7, X8    // 64位减法：X6 = X7 - X8SUBS W9, W11, W12  // 32位减法：W9 = W11 - W12，更新NZCV标志

二、语句格式

主要有两种ARM汇编语言语法，一是ARM公司的汇编程序（armasm）使用的统一汇编语言UAL语法（ARMASM语法），另一个GNU汇编程序（AS）的GNU ARM汇编语言语法。AS属于GCC编译器套件。

1.汇编语言语句的通用格式：

标号:    指令|指示符|伪指令    // 注释

其中垂直短线“|”表达“或者”、即多个之一。

（1）标号：标号以冒号结尾。
（2）汇编语言语句有两种，一是处理器指令语句，一是汇编程序指示符。指示符均以小数点“.”开头，其助记符不能大小写混用，只能全为大写或全为小写。在ARM处理器的汇编语言中，伪指令形式上像指令，但可能产生处理器指令，也可能生成汇编程序指示符。
（3）注释（Comments）：AArch64汇编语言以双斜线“//”开始，也可以采用斜线加星号（/* */）形式括起注释（与C语言一样）。

三、显示程序

1.信息显示程序（使用C语言函数）

64位ARM汇编语言程序，文件名假设为hello.s。

 .data   // 数据区msg:  .string  "Hello, ARMv8!\n"    // 定义字符串（以0结尾）.text   // 代码区.global mainmain: stp x29, x30, [sp, -16]!    // 保护寄存器x29和x30adr x0, msg  // 获取字符串地址bl printf // 调用C语言函数printf显示mov x0, 0 // 返回值ldp x29, x30, [sp], 16    // 恢复寄存器x29和x30ret  // 返回

汇编语言程序使用main作为入口函数，main函数开始就是程序执行的第一条指令。函数最后执行“RET”返回指令，程序流程返回到调用程序。入口主函数执行完成，也就意味着程序终止执行，将控制权返回操作系统。

可以使用“.END”汇编结束指示符。不用的话，源程序文件结束于一个新行。

因为使用了C函数，本程序需要使用GCC汇编和连接，命令如下：

gcc -o hello  hello.s

生成可执行文件，hello，程序执行输入：

./hello

2.信息显示程序（使用Linux系统功能）

64位ARM汇编语言程序，文件名假设为hello.s。

 .data   // 数据区msg:  .ascii  "Hello, ARMv8!\n" // 定义字符串len=.-msg  // 计算字符串长度，等价给len符号.text // 代码区.global _start_start: mov x0,0    // X0 = 第1个参数（输出设备，0表示标准输出、即显示器）adr x1,msg    // X2 = 第2个参数（字符串首地址）mov x2,len  // X3 = 第3个参数（字符串长度）mov x8,64    // Linux系统功能（write）的调用号（64）svc 0    // 调用Linux系统功能mov x0,0  // X0 = 第1个参数（返回值）mov x8,93  // Linux系统功能（exit）的调用号（93）svc 0 // 调用Linux系统

本程序可以采用AS汇编和LD连接：

as -o hello.o hello.s

ld -o hello hello.o

采用GCC进行汇编和连接，起始标号“_start”要更改为“main”：

gcc -o hello  hello.s

如果改为“main”后，还要用LD连接，加上“-e main”参数即可。

生成可执行文件，hello，程序执行输入：

./hello

四、C语言程序的开发过程

假设C语言程序的文件名：hello.c

使用GCC开发C语言程序，命令很简单：

gcc -o hello  hello.c

选项参数“-o”（小写字母）给出生成的文件名。

实际上，GCC开发过程需要经过预处理、编译、汇编和连接4个步骤（阶段）。这些步骤虽然都可以通过其编译程序GCC实现，但实际上用到了多个程序文件。

1.预处理（预编译，Preprocessing）

使用CPP文件，处理源程序文件（* .c）中以#开头的语句，生成预处理后的文本文件（* .i）。

gcc –E –o hello.i hello.c

参数“-E”（大写字母）表示仅预处理、生成文本文件，不进行编译、汇编和连接。

2.编译（Compilation）

使用CC文件，将预处理后的文本文件（* .i）翻译成汇编语言程序（* .s）。

gcc –S hello.i

参数“-S”（大写字母）表示进行编译，生成汇编语言程序，但不进行汇编和连接。

可以直接针对源程序文件，将预处理和编译步骤一并进行：

gcc –S  hello.c

默认生成与源程序文件名相同的汇编语言程序文件，加参数“-o”可另指定一个。

3.汇编（Assembly）

使用AS文件，将汇编语言程序（* .s）翻译为目标代码文件（* .o）。

gcc –c hello.s

也可以针对预处理文件或者源程序文件进行汇编：

gcc –c hello.i

gcc –c hello.c

参数“-c”（小写字母）表示（预处理、）编译和汇编，生成目标代码文件，不连接。默认生成的目标代码主文件名与源程序主文件名相同（扩展名不同）。

4.连接（Linking）

使用LD文件，组合目标代码文件（*.o）以及需要的库文件代码等生成可执行文件。

gcc –o hello hello.o

可以直接对汇编语言程序、预处理文件和源程序文件进行，分别是：

gcc –o hello hello.s

gcc –o hello hello.i

gcc –o hello hello.c

生成可执行文件后，在Linux平台输入文件名就可以执行，命令如下：

./hello

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