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操作系统内核技术研究：ARM汇编指令

发布于 2021-07-23 22:08:19 浏览：1630 订阅该版

[tocm]

[入门学习笔记 - 目录](https://club.rt-thread.org/ask/article/3420.html)

[操作系统内核技术研究：开篇](https://club.rt-thread.org/ask/article/2905.html)

[操作系统内核技术研究：环境搭建](https://club.rt-thread.org/ask/article/2906.html)

[操作系统内核技术研究：ARM汇编指令](https://club.rt-thread.org/ask/article/2913.html)

[操作系统内核技术研究：STMFD与LDMFD的使用](https://club.rt-thread.org/ask/article/2914.html)

[操作系统内核技术研究：任务上下文切换](https://club.rt-thread.org/ask/article/2918.html)

[操作系统内核技术研究：线程切换与运行](https://club.rt-thread.org/ask/article/2919.html)

## 启动文件

- 测试平台：STM32F103，ARM架构，需要了解ARM的汇编指令，了解MCU上电后的启动流程。

- 启动流程主要是硬件上电到进入main主函数之间的过程。

- STM32使用ST HAL库开发时，可以使用ST HAL库中提供的启动文件，如：【startup_stm32f101xe.s】。

- 汇编语言编写。Keil MDK、gcc、IAR编译平台，略有不同，这里只选择Keil MDK平台的。

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- 掌握一些基础的汇编指令的使用方法，并且可以自己写几个汇编函数，能读懂启动文件。

- 研究RTOS开发技术，需要掌握更多的汇编指令，可以手动编写平台移植相关的汇编函数

- 这里熟悉几个启动文件中常用的且重要的汇编指令。

## 汇编语法

- 汇编文件，经常以.s 或 .S结尾

- 分号 ; 用于汇编的`单行注释`

### EQU指令

类似于C语言的`#define`，用于将一个数值（立即数）或寄存器（地址）赋给一个指定的符号名。

- 用例如下：

```c
Stack_Size		EQU     0x400
; 这里定义栈大小为：0x400，也就是1K Bytes。
```

### AREA

指示汇编程序汇编一个新的代码段或数据段。

- 用例如下：

```c
AREA    STACK, NOINIT, READWRITE, ALIGN=3
; 段名：STACK
```

### NOINIT 即不初始化

- READWRITE：可读可写

- `ALIGN=3：8（2^3）`字节对齐

### SPACE

用于分配一定大小的内存空间，单位为字节。

- 用例：
```c
Stack_Mem       SPACE   Stack_Size
; 这里分配一个：Stack_Size 字节大小的内存。Stack_Mem为标号，地址。
```

### PROC

汇编子程序 `开始`

### ENDP

汇编子程序 `结束`

### EXPORT

导出符号（函数名），其他文件，如C文件，可以调用。
```c
EXPORT  Reset_Handler             [WEAK]
; 这里 [WEAK]，弱定义，外部文件可以重写这个函数。
```

### IMPORT

导入符号，可以调用其他文件里定义的变量或函数

- 用例：
```c
IMPORT  SystemInit
; 这个SystemInit，来自外部文件：系统初始化与时钟配置。
```

### LDR

加载(load）指令，从存储器中将一个32位的字数据传送到目的寄存器中

```c
LDR     R0, =SystemInit
; 把SystemInit函数地址，加载到MCU通用寄存器的R0。
```

### BLX

BLX 带返回和状态切换的跳转指令

- 指令从ARM 指令集跳转到指令中所指定的目标地址，并将处理器的工作状态有ARM 状态切换到Thumb 状态，该指令同时将PC 的当前内容保存到寄存器R14 中。
```c
    LDR     R0, =SystemInit
    BLX     R0
; 加载SystemInit函数地址， 跳转执行SystemInit。
```

### BX

BX 带状态切换的跳转指令

- 指令跳转到指令中所指定的目标地址，目标地址处的指令既可以是ARM 指令，也可以是Thumb指令。
```c
    LDR     R0, =__main
    BX      R0
; 加载__main 地址到R0，跳转执行__main，注意这个__main执行后，会进入用户的main.c中的main函数。
```

###  B

- B 指令是最简单的`跳转`指令。
- 一旦遇到一个 B 指令，ARM 处理器将立即跳转到给定的目标地址，从那里继续执行。

- 【注意】存储在跳转指令中的实际值是相对当前PC 值的一个偏移量，而不是一个绝对地址，它的值由汇编器来计算（参考寻址方式中的相对寻址）。它是 24 位有符号数，左移两位后有符号扩展为 32 位，表示的有效偏移为 26 位(前后32MB 的地址空间)
```c
NMI_Handler     PROC
                EXPORT  NMI_Handler                [WEAK]
                B       .
                ENDP
; 这个NMI_Handler汇编函数中，有个：【B .】  ，意思是说，如果进入这个函数，会：whiel（1），让程序无法返回。
```

- STM32代码【死掉】时，注意是否有进入异常处理的函数，如：`HardFault_Handler`，默认也是【B .】即while（1），软件调试，可以停止调试，看看程序运行卡在哪里。

### END

汇编文件的`结束`

## 小结

- ARM汇编指令很多，用到时，查资料，慢慢积累，不断掌握使用的语法、用法。ST的编程手册里，有ARM汇编指令的介绍。

- 掌握部分STM32 ARM汇编用法，用于后期RTOS开发，如任务的上下文切换，可以用汇编高效的实现。

## 指令汇总

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