【ARMv7汇编编程语言】

在使用HDL语言进行写RTL来设计硬件芯片。在众多芯片中的璀璨耀眼之一的便是处理器芯片。
在这里借助ASMbits去学习指令集的汇编语言：选择指令集架构：ARMv7；

1 Intro

ARMv7 支持两种指令集：

• ARM 指令集：32 位固定长度的指令集，性能高，代码密度较低。
• Thumb 指令集：16 位固定长度的指令集，代码密度高，性能稍低。
  ARMv7 汇编语言是用于编写 ARMv7 架构处理器的低级编程语言，直接操作硬件寄存器、内存和其他底层资源。

1.1 ARMv7汇编语言

1 寄存器

• ARMv7有16个通用寄存器R0~R15;
• 特殊寄存器：
  R13：栈指针（SP）。
  R14：链接寄存器（LR），用于存储函数返回地址。
  R15：程序计数器（PC），存储当前指令地址。

2 指令集

• 支持数据处理指令（如 MOV, ADD, SUB）。
• 支持分支指令（如 B, BL, BX）。
• 支持内存访问指令（如 LDR, STR）。

3 调用约定

• 函数参数通过R0到R3传递；
• 返回值通过 R0 传递。
• 栈用于保存局部变量和函数调用时的返回地址。

1.2 如何汇编语言编程

1 开发环境

• 工具链：使用 ARM 工具链（如 arm-none-eabi-gcc）编译和链接汇编代码；
• 安装：sudo apt install gcc-arm-none-eabi；
• 调试工具： 使用 GDB 或 OpenOCD 调试汇编程序；

2 编写汇编程序

示例：计算全局符号
在这里注意：使用分号来进行注释

.global _start  ; 声明全局符号

_start:
    MOV R0, #5   ; 将 5 存入 R0
    MOV R1, #10  ; 将 10 存入 R1
    ADD R0, R0, R1 ; R0 = R0 + R1
    BX LR        ; 返回到调用者（假设 LR 已设置）

3 编译和链接

将汇编代码保存为 example.s，然后使用以下命令编译和链接：

arm-none-eabi-as example.s -o example.o   # 汇编
arm-none-eabi-ld example.o -o example.elf  # 链接

4 调试运行

• 使用GDB来调试：

arm-none-eabi-gdb example.elf

• 使用QEMU来模拟运行

qemu-arm example.elf

1.3 ARMv7汇编语言基本概念

1 寄存器操作

• 加载立即数：

MOV R0, #42 ; 将42存入到R0

• 算数运算：

ADD R0, R1, R2  ; R0 = R1 + R2
SUB R0, R1, R2  ; R0 = R1 - R2

2 内存访问

• 加载数据

LDR R0, [R1]  ; 从 R1 指向的内存地址加载数据到 R0

• 存储数据

STR R0, [R1]  ; 将 R0 的值存储到 R1 指向的内存地址

3 分支和跳转

• 无条件跳转

B label  ; 跳转到 label

• 函数调用

BL function  ; 调用函数，并将返回地址存入 LR

4 栈操作

• 保存寄存器

PUSH {R0, R1}  ; 将 R0 和 R1 压入栈

• 恢复寄存器

POP {R0, R1}   ; 从栈中弹出数据到 R0 和 R1

1.4 总结

• ARMv7 汇编语言是直接操作硬件的低级编程语言。
• 通过寄存器、内存访问和分支指令实现功能。
• 使用 ARM 工具链编译和调试汇编程序。
• 适用于嵌入式系统、性能优化和操作系统开发。

2 Exercises

Return from function

.global _start
_start:   
    // This is for testing your function
    bl  func   // Call your function
               // Your function should return here.
    1: b 1b    // Infinite loop to stop program after testing

func:
    // This is where your code starts running when judging.
    // Write a function here.
    MOV R0, #5   // 将 5 存入 R0
    MOV R1, #10  // 将 10 存入 R1
    ADD R0, R0, R1 // R0 = R0 + R1
    BX LR        // 返回到调用者（假设 LR 已设置）

兴趣是最好的动力之一；