ARM汇编语言语法小解

ARM汇编语言语法小解

ARM汇编语言是一种低级编程语言，用于直接控制ARM处理器的操作。以下是ARM汇编语言的详细语法介绍：

一、基本架构特点

1. RISC架构：精简指令集，大多数指令在一个时钟周期内执行
2. 加载/存储架构：只有加载/存储指令可以访问内存，运算指令只操作寄存器
3. 统一字长：大多数指令为32位（ARM模式）或16位（Thumb模式）
4. 条件执行：几乎所有指令都可以条件执行

二、基本语法结构

1. 指令格式

[label:] mnemonic [operands] [; comment]

示例：

start: ; 标签 MOV R0, #10 ; 将立即数10加载到R0 ADD R1, R0, #5 ; R1 = R0 + 5

2. 程序组成

• 指令：处理器执行的操作
• 伪指令：汇编器指令，不生成机器码
• 汇编器指示符：控制汇编过程的指令

三、寄存器

1. 通用寄存器（32位）

• R0-R12：通用目的寄存器
• R13 (SP)：堆栈指针
• R14 (LR)：链接寄存器（保存返回地址）
• R15 (PC)：程序计数器

2. 特殊寄存器

• CPSR：当前程序状态寄存器
  • N（负标志）、Z（零标志）、C（进位标志）、V（溢出标志）
  • 模式位、中断禁止位等

四、指令分类与语法

1. 数据处理指令

OPcode{S}{cond} Rd, Rn, Operand2

• S：可选，更新条件标志
• cond：条件码（可选）
• Rd：目标寄存器
• Rn：第一操作数寄存器
• Operand2：第二操作数（寄存器/立即数/移位寄存器）

常见指令：

MOV R0, #0x3F ; 传送立即数 ADD R1, R2, R3 ; 加法：R1 = R2 + R3 SUB R4, R5, #10 ; 减法：R4 = R5 - 10 AND R0, R1, R2 ; 按位与 ORR R3, R4, #0xFF ; 按位或 EOR R5, R6, R7 ; 按位异或 CMP R0, R1 ; 比较，设置标志位

2. 加载/存储指令

LDR Rd, [Rn] ; 从内存加载到寄存器 STR Rd, [Rn] ; 从寄存器存储到内存 LDR Rd, [Rn, #offset] ; 带偏移量的加载 LDMIA Rn!, {reglist} ; 多寄存器加载 STMIA Rn!, {reglist} ; 多寄存器存储

3. 分支指令

B label ; 无条件跳转 BL label ; 带链接的跳转（用于函数调用） BX Rn ; 跳转到寄存器指定的地址 BEQ label ; 相等时跳转（Z=1） BNE label ; 不相等时跳转（Z=0）

4. 移位操作

LSL R0, R1, #2 ; 逻辑左移2位 LSR R2, R3, #4 ; 逻辑右移4位 ASR R4, R5, #1 ; 算术右移1位 ROR R6, R7, #8 ; 循环右移8位

五、寻址方式

1. 立即数寻址

MOV R0, #0xFF ; 立即数0xFF ADD R1, R2, #100 ; 立即数100

2. 寄存器寻址

ADD R0, R1, R2 ; R0 = R1 + R2 MOV R3, R4 ; R3 = R4

3. 寄存器间接寻址

LDR R0, [R1] ; R0 = memory[R1] STR R2, [R3] ; memory[R3] = R2

4. 基址加偏移寻址

LDR R0, [R1, #4] ; R0 = memory[R1 + 4] LDR R0, [R1, R2] ; R0 = memory[R1 + R2] LDR R0, [R1, R2, LSL #2] ; R0 = memory[R1 + (R2 << 2)]

5. 前变址/后变址寻址

LDR R0, [R1, #4]! ; 前变址：R1 = R1 + 4, 然后加载 LDR R0, [R1], #4 ; 后变址：先加载，然后R1 = R1 + 4

六、条件执行

1. 条件码后缀

后缀	含义	条件标志
EQ	相等	Z=1
NE	不相等	Z=0
CS/HS	进位/无符号>=	C=1
CC/LO	无进位/无符号<	C=0
MI	负	N=1
PL	正/零	N=0
VS	溢出	V=1
VC	无溢出	V=0
HI	无符号>	C=1且Z=0
LS	无符号<=	C=0或Z=1
GE	有符号>=	N=V
LT	有符号<	N!=V
GT	有符号>	Z=0且N=V
LE	有符号<=	Z=1或N!=V
AL	总是执行	任何

2. 条件执行示例

CMP R0, R1 ; 比较R0和R1 ADDGT R2, R3, #1 ; 如果R0>R1，则执行 MOVLE R2, #0 ; 如果R0<=R1，则执行

七、伪指令和汇编器指示符

1. 常用伪指令

ADR R0, label ; 加载标签地址（小范围） LDR R0, =label ; 加载标签地址（大范围） LDR R0, =0x12345678 ; 加载32位立即数 NOP ; 空操作

2. 汇编器指示符

.global _start ; 声明全局符号 .section .text ; 代码段开始 .align 2 ; 按4字节对齐 .arm ; 使用ARM指令集 .thumb ; 使用Thumb指令集 .word 0x12345678 ; 定义32位数据 .byte 0x12, 0x34 ; 定义字节数据 .ascii "Hello" ; 定义ASCII字符串 .asciz "World" ; 定义以null结尾的字符串 .equ MAX, 100 ; 定义常量

八、完整示例程序

/* ARM汇编示例：计算1+2+...+10 */ .global _start /* 全局入口点 */ .section .text /* 代码段 */ _start: MOV R0, #0 /* 总和清零 */ MOV R1, #1 /* 计数器从1开始 */ MOV R2, #10 /* 最大值 */ loop: CMP R1, R2 /* 比较计数器和最大值 */ BGT end /* 如果R1>R2，跳转到结束 */ ADD R0, R0, R1 /* 累加：R0 = R0 + R1 */ ADD R1, R1, #1 /* 计数器加1 */ B loop /* 继续循环 */ end: /* 此时R0中存储着结果55 */ /* 退出程序（Linux系统调用） */ MOV R7, #1 /* 退出系统调用号 */ MOV R0, #0 /* 返回码0 */ SWI 0 /* 软中断 */ .section .data /* 数据段 */ result: .word 0 /* 存储结果 */

九、ARM与Thumb模式

1. ARM模式：

   • 32位指令
   • 完整的指令集
   • 所有指令都可以条件执行

2. Thumb模式：

   • 16位指令（也有32位Thumb-2指令）
   • 代码密度更高
   • 有限的指令集
   • 只有分支指令可以条件执行

3. 模式切换：

ADR R0, thumb_code+1 BX R0 ; 切换到Thumb模式 .thumb thumb_code: MOV R0, #10 ; Thumb指令

十、注意事项

1. 立即数限制：ARM立即数必须是8位位图循环移位得到的
2. 对齐要求：ARM指令需要4字节对齐，数据访问也有对齐要求
3. PC的特殊性：读取PC时返回当前指令地址+8（ARM模式）
4. 寄存器使用约定：函数调用时通常使用R0-R3传递参数，R0保存返回值

十一、常用编程模式

1. 函数调用：

/* 调用函数 */ BL function_name /* ... */ /* 函数定义 */ function_name: PUSH {R4-R11, LR} /* 保存寄存器和返回地址 */ /* 函数体 */ POP {R4-R11, PC} /* 恢复寄存器并返回 */

2. 堆栈操作：

PUSH {R0-R3, LR} /* 压栈多个寄存器 */ POP {R0-R3, PC} /* 出栈并返回 */

ARM汇编语言通过其丰富的指令集和灵活的条件执行机制，为底层系统编程提供了强大的控制能力。随着ARM架构的发展（如ARMv8-A的AArch64），语法有所变化，但基本概念保持了一致性。