我們在學習ARM的時候，一般都不用看匯編啟動代碼，直接使用芯片廠商提供的匯編啟動代碼，但是要想深入了解ARM內部原理，就必須掌握一定的匯編知識。

我們在前面總結了處理器架構與指令集，那么匯編和處理器架構、指令集有什么關系呢？先看下圖：

從上圖可以看出，不同的處理器架構、不同指令集合對應不同匯編指令。可以說，一種指令集就對應一種匯編指令，匯編是開發者與計算機交互的接口，

總結一下，匯編語言是指令集構架的機器碼一對一的人類可以理解的翻譯，是用人類看得懂的語言來描述指令集。否則指令集的機器碼都是一堆二進制數字，人類讀起來非常麻煩，但匯編是用類似人類語言的方式描述指令集，從而控制不同的處理器按照人們的想法去工作。

對于CPU來說，它只能識別二進制碼，那怎么能識別高級語言呢？于是人們開發了編譯器，依照如下順序，將高級語言翻譯成二進制碼：

可以說，匯編語言就是高級語言和二進制機器碼的橋梁。

本文針對ARM架構的芯片講解其相關的指令集。

1 工具

工欲善其事，必先利其器，在學習ARM匯編之前，我們先準備好學習軟件。這里推薦使用的是VisUAL。VisUAL是一款ARM匯編模擬器，支持Windows、Mac OS X和Linux系統。

下載地址：https://salmanarif.bitbucket.io/visual/downloads.html

使用方法：https://salmanarif.bitbucket.io/visual/user_guide/index.html

【注】下載VisUAL需要VPN，如果沒有VPN請自行參看后文提示獲取。

VisUAL模擬的ARM板子如下圖所示：

它沒有模擬外設，僅僅模擬了CPU、ROM、RAM。紅色區域是ROM，不能讀不能寫，只能運行其中的程序。ROM區域本來可以讀的，這是VisUAL的局限。RAM區域可讀可寫。

VisUAL 支持一小部分 ARM UAL 指令。這些主要是算術、邏輯、加載/存儲和分支指令。下面給出了指令語法的簡短摘要。有關詳細信息和示例，請移步VisUAL關官網。

1.1 VisUAL設置

VisUAL設置基本不需要什么設置，界面也很簡單，常用的有設置背景、編碼字體與顏色。設置方式如下：

值得注意的是，設置字體大小需要點擊回車才能生效。

1.2 VisUAL使用

首選在編輯區寫好你要模擬的匯編代碼，點擊運行按鈕就可進行調試。

值得一提的是，VisUAL可以回退運行，在運行完一條指令后，還可以回退到上一條指令，非常的實用。

當代碼運行錯誤，會提示錯誤信息，點擊[Reset]，根據提示修改錯誤的代碼。

根據提示修改代碼后，點擊[Execute]，運行結果如下：

運行成功后，不僅可以看到寄存器的情況，還可以快速查內存情況。以上指令的含義后文會詳細講解。

當然啦，VisUAL還提供了內存分析工具，使用功能方法如下。

好了，關于的VisUAL工具的介紹就這些了，后面會結合ARM的具體匯編指令進一步使用VisUAL工具。

2 ARM匯編編程簡介

首先，我們先看一個簡單的匯編程序：

area ff,code,readonly；聲明代碼段
code32；聲明為32位ARM指令
entry；聲明程序入口
start
;b指令
;1.b跳轉范圍+_32Mb+標號
;b start
;b stop
;2.bl子函數調用
;會把預取指令的地址保存在lr（r14）
;3.bx子函數返回
mov r0,#9
mov r1,#15
mov r5,#9
bl func
;int func(int a,int b)
stop
b stop
func
mov r5,#1
loop
cmp r0,r1
beq stop1
subgt r0,r0,r1
sublt r1,r1,r0
b loop
stop1
bx lr
end

可以看出，ARM匯編程序用“；”號進行注釋。

當然啦，看不懂上面的示例不要緊，后面會在詳細介紹。。

2.1 匯編語言程序格式

一個完整的ARM匯編由兩部分組成：聲明，實際代碼段兩部分組成。

1、聲明

在一個程序之前先要進行聲明：

A.聲明代碼段：

用AREA指令定義一個段，說明所定義段的相關屬性。(說明段的名字，段的屬性)

B.聲明ARM指令：

用CODE32或CODE16來聲明程序為32位ARM指令或是16位Thumb指令。

C.聲明程序入口：

用ENTRY指令標識程序的入口點。

注：這3個聲明缺一不可。在程序完成后要用END 指令聲明程序結束。每一個匯編程序段都必須有一條END指令，指示代碼段的結束。

2、段

A.在ARM匯編語言程序中，以程序段為單位組織代碼。段是相對獨立的指令或數據序列,具有特定的名稱。

B.段的分類

__代碼__段:代碼段的內容為執行代碼

數據段 :數據段存放代碼運行時需要用到的數據。

注：一個匯編程序至少有一個代碼段。如果程序較長時，可以分割為多個代碼段和數據段。多個段在程序編譯連接時最終形成一個可執行的映像文件。

C.段具有以下的屬性

• READONLY
• READWRITE

2.2 匯編語言的語句格式

[LABEL] OPERATION [OPERAND] [；COMMENT]

標號域 操作助記符域 操作數域 注釋域

1.標號域（LABLE）

A.標號域用來表示指令的地址、變量、過程名、數據的地址和常量。

B.標號是可以自己起名的標識符，語句標號可以是大小寫字母混合，通常以字母開頭，由字母、數字、下劃線等組成。

C.語句標號不能與寄存器名、指令助記符、偽指令(操作)助記符、變量名同名。

D.語句標號必須在一行的開頭書寫，不能留空格。

2.操作助記符域(OPERATION)

A.操作助記符域可以為指令、偽操作、宏指令或偽指令的助記符。

B.ARM匯編器對大小寫敏感，在匯編語言程序設計中，每一條指令的助記符可以全部用大寫、或全部用小寫，但不允許在一條指令中大、小寫混用。

C.所有的指令都不能在行的開頭書寫，必須在指令的前面有空格，然后再書寫指令。

D.指令助記符和后面的操作數或操作寄存器之間必須有空格，不可以在這之間使用逗號。

3.操作數域(OPERAND)

操作數域表示操作的對象，操作數可以是常量、變量、標號、寄存器名或表達式，不同對象之間必須用逗號“，”分開。

2.3 ARM指令集格式

基本格式是操作碼，后跟可選條件碼，可選S (set flags)，如下所示

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

1.其中<>中的項是必須的，｛｝中的項是可選的。

2.opcode 表示指令助記符。

• cond:表示執行條件。
• S:表示是否影響CPSR寄存器的值。
• Rd:表示目標寄存器。
• Rn:表示第一個操作數的寄存器。
• operand2:表示第2個操作數。

3.“operand2”具有如下的形式：

A.#immed_8r:常數表達式

Eg:

MOV R0,#1

ADD R0,R1,#0X0F

B.Rm:寄存器形式。

即在寄存器方式下，操作數即為寄存器的數值。

Eg:

MOV PC,R0

ADD R1,R1,R2

C.Rm,shift:寄存器移位方式。

將寄存器的移位結果作為操作數，當Rm值保持不變。

• ASR #n:表示算術右移n位。
• LSR #n:表示邏輯右移n位。
• ROR #n:表示循環右移n位。
• RRX #n:帶擴展的循環右移n位。
• LSL #n:邏輯左移n位。

4.使用條件碼“cond”可以實現高效的邏輯操作，提高代碼的效率。

• 所有的ARM指令都可以條件執行。
• Thumb指令只有B(跳轉)指令具有條件執行功能。

注：如果執行中不表明條件碼，默認為無條件(AL)執行。

2.4 匯編程序中常用的符號

在匯編語言程序設計中，經常使用各種符號表示變量、常量和地址

A.符號由大小寫字母、數字以及下劃線組成。

B.符號區分大小寫，同名的大、小寫符號會被編譯器認為是兩個不同的符號。

C.符號在其作用范圍內必須唯一，即在其作用范圍內不可有同名的符號。

D.自定義的符號名不能與系統的保留字相同。

【注】符號名不應與指令或偽指令同名。

1.程序中的變量

• ARM匯編程序所支持的變量有數字變量，邏輯變量和字符串變量
• 在ARM匯編程序設計中，可使用GBLA,GBLL,GBLS偽定義聲明全局變量，使用LCLA,LCLL,LCLS聲明局部變量，并可使用SETA,SETL和SETS對其經行初始化。

2.程序中的常量

ARM匯編程序所支持常量有數字常量，邏輯常量和字符串常量。

3.程序中的變量代換

程序中的變量可通過代換操作取的一個常量。代換操作符為”$”。使用示例：

LCLS S1

LCLS S2;定義局部字符串變量S1和S2

S1 SETS “Test!”

S2 SETS “This is a $ S1”;S2的值為“This is a Test

審核編輯：湯梓紅