ARM 汇编基础

       我们在学习 STM32 的时候几乎没有用到过汇编，可能在学习 UCOS 、 FreeRTOS 等 RTOS

类操作系统移植的时候可能会接触到一点汇编。但是我们在进行嵌入式 Linux 开发的时候是绝

对要掌握基本的 ARM 汇编，因为 Cortex-A 芯片一上电 SP 指针还没初始化， C 环境还没准备

好，所以肯定不能运行 C 代码，必须先用汇编语言设置好 C 环境，比如初始化 DDR 、设置 SP

指针等等，当汇编把 C 环境设置好了以后才可以运行 C 代码。所以 Cortex-A 一开始肯定是汇

编代码，其实 STM32 也一样的，一开始也是汇编，以 STM32F103 为例，启动文件

startup_stm32f10x_hd.s 就是汇编文件，只是这个文件 ST 已经写好了，我们根本不用去修改，所

以大部分学习者都没有深入的去研究。汇编的知识很庞大，本章我们只讲解最常用的一些指令，

满足我们后续学习即可。

一.GNU 汇编语法

如果大家使用过 STM32 的话就会知道 MDK 和 IAR 下的启动文件 startup_stm32f10x_hd.s

其中的汇编语法是有所不同的，将 MDK 下的汇编文件直接复制到 IAR 下去编译就会出错，因

为 MDK 和 IAR 的编译器不同，因此对于汇编的语法就有一些小区别。我们要编写的是 ARM

汇编，编译使用的 GCC 交叉编译器，所以我们的汇编代码要符合 GNU 语法。

GNU 汇编语法适用于所有的架构，并不是 ARM 独享的， GNU 汇编由一系列的语句组成，

每行一条语句，每条语句有三个可选部分，如下：

label ： instruction @ comment

label 即标号，表示地址位置，有些指令前面可能会有标号，这样就可以通过这个标号得到

指令的地址，标号也可以用来表示数据地址。注意 label 后面的“：”，任何以“：”结尾的标识

符都会被识别为一个标号。

instruction 即指令，也就是汇编指令或伪指令。

@ 符号，表示后面的是注释，就跟 C 语言里面的“ /* ”和“ */ ”一样，其实在 GNU 汇编文

件中我们也可以使用“ /* ”和“ */ ”来注释。

comment 就是注释内容。

比如如下代码：

add:

MOVS R0, #0X12 @ 设置 R0=0X12

上面代码中“ add: ”就是标号，“ MOVS R0,#0X12 ”就是指令，最后的“ @ 设置 R0=0X12 ”就是

注释。

.data 初始化的数据段。

.bss 未初始化的数据段。

.rodata 只读数据段。

我们当然可以自己使用 .section 来定义一个段，每个段以段名开始，以下一段名或者文件结

尾结束，比如：

.section .testsection @ 定义一个 testsetcion 段

汇编程序的默认入口标号是 _start ，不过我们也可以在链接脚本中使用 ENTRY 来指明其它

的入口点，下面的代码就是使用 _start 作为入口标号：

.global _start

_start:

ldr r0, =0x12 @r0=0x12

上面代码中 .global 是伪操作，表示 _start 是一个全局标号，类似 C 语言里面的全局变量一

样，常见的伪操作有：

.byte

定义单字节数据，比如 .byte 0x12 。

.short

定义双字节数据，比如 .short 0x1234 。

.long

定义一个 4 字节数据，比如 .long 0x12345678 。

.equ

赋值语句，格式为： .equ 变量名，表达式，比如 .equ num, 0x12 ，表示 num=0x12 。

.align 数据字节对齐，比如： .align 4 表示 4 字节对齐。

.end

表示源文件结束。

.global 定义一个全局符号，格式为： .global symbol ，比如： .global _start 。

GNU 汇编还有其它的伪操作，但是最常见的就是上面这些，如果想详细的了解全部的伪操

作，可以参考《 ARM Cortex-A(armV7) 编程手册 V4.0.pdf 》的 57 页。

GNU 汇编同样也支持函数，函数格式如下：

函数名 :

函数体

返回语句

GNU 汇编函数返回语句不是必须的，如下代码就是用汇编写的 Cortex-A7 中断服务函数：

示例代码 7.1.1.1 汇编函数定义

/* 未定义中断 */

Undefined_Handler :

ldr r0 , = Undefined_Handler

bx r0

/* SVC 中断 */

SVC_Handler :

ldr r0 , = SVC_Handler

bx r0

/* 预取终止中断 */

PrefAbort_Handler :

ldr r0 , = PrefAbort_Handler

bx r0

上述代码中定义了三个汇编函数： Undefined_Handler 、 SVC_Handler 和

PrefAbort_Handler 。以函数 Undefined_Handler 为例我们来看一下汇编函数组成，

“ Undefined_Handler ”就是函数名，“ ldr r0, =Undefined_Handler ”是函数体，“ bx r0 ”是函数

返回语句，“ bx ”指令是返回指令，函数返回语句不是必须的。

二.处理器内部数据传输指令

三个指令：

1 、 MOV 指令

MOV 指令用于将数据从一个寄存器拷贝到另外一个寄存器，或者将一个立即数传递到寄

存器里面，使用示例如下：

MOV R0 ， R1

@ 将寄存器 R1 中的数据传递给 R0 ，即 R0=R1

MOV R0, #0X12

@ 将立即数 0X12 传递给 R0 寄存器，即 R0=0X12

2 、 MRS 指令

MRS 指令用于将特殊寄存器 ( 如 CPSR 和 SPSR) 中的数据传递给通用寄存器，要读取特殊

寄存器的数据只能使用 MRS 指令！使用示例如下：

MRS R0, CPSR

@ 将特殊寄存器 CPSR 里面的数据传递给 R0 ，即 R0=CPSR

3 、 MSR 指令

MSR 指令和 MRS 刚好相反， MSR 指令用来将普通寄存器的数据传递给特殊寄存器，也就

是写特殊寄存器，写特殊寄存器只能使用 MSR ，使用示例如下：

MSR CPSR, R0

@ 将 R0 中的数据复制到 CPSR 中，即 CPSR=R0

三.存储器访问指令

1 、 LDR 指令

LDR 主要用于从存储加载数据到寄存器 Rx 中， LDR 也可以将一个立即数加载到寄存器 Rx

中， LDR 加载立即数的时候要使用“ = ”，而不是“ # ”。在嵌入式开发中， LDR 最常用的就是读

取 CPU 的寄存器值，比如 I.MX6UL 有个寄存器 GPIO1_GDIR ，其地址为 0X0209C004 ，我们

现在要读取这个寄存器中的数据，示例代码如下：

示例代码 7.2.2.1 LDR 指令使用

1 LDR R0 , = 0X0209C004 @ 将寄存器地址 0X0209C004 加载到 R0 中，即 R0 = 0X0209C004

2 LDR R1 , [ R0 ] @ 读取地址 0X0209C004 中的数据到 R1 寄存器中

上述代码就是读取寄存器 GPIO1_GDIR 中的值，读取到的寄存器值保存在 R1 寄存器中，

上面代码中 offset 是 0 ，也就是没有用到 offset 。

2 、 STR 指令

LDR 是从存储器读取数据， STR 就是将数据写入到存储器中，同样以 I.MX6UL 寄存器

GPIO1_GDIR 为例，现在我们要配置寄存器 GPIO1_GDIR 的值为 0X20000002 ，示例代码如下：

示例代码 7.2.2.2 STR 指令使用

1 LDR R0 , = 0X0209C004 @ 将寄存器地址 0X0209C004 加载到 R0 中，即 R0 = 0X0209C004

2 LDR R1 , = 0X20000002 @R1 保存要写入到寄存器的值，即 R1 = 0X20000002

3 STR R1 , [ R0 ] @ 将 R1 中的值写入到 R0 中所保存的地址中

LDR 和 STR 都是按照字进行读取和写入的，也就是操作的 32 位数据，如果要按照字节、

半字进行操作的话可以在指令“ LDR ”后面加上 B 或 H ，比如按字节操作的指令就是 LDRB 和

STRB ，按半字操作的指令就是 LDRH 和 STRH 。

四. 压栈和出栈指令

        通常会在 A 函数中调用 B 函数，当 B 函数执行完以后再回到 A 函数继续执行。要想

再跳回 A 函数以后代码能够接着正常运行，那就必须在跳到 B 函数之前将当前处理器状态保存

起来 ( 就是保存 R0~R15 这些寄存器值 ) ，当 B 函数执行完成以后再用前面保存的寄存器值恢复

R0~R15 即可。保存 R0~R15 寄存器的操作就叫做现场保护，恢复 R0~R15 寄存器的操作就叫做

恢复现场。在进行现场保护的时候需要进行压栈 ( 入栈 ) 操作，恢复现场就要进行出栈操作。压栈

的指令为 PUSH ，出栈的指令为 POP ， PUSH 和 POP 是一种多存储和多加载指令，即可以一次

操作多个寄存器数据