ARM汇编指令集
指令、伪指令
（汇编）指令： 是机器码的助记符，经过汇编器编译后，由CPU执行。
（汇编）伪指令：用来指导指令执行，是汇编器的产物，最终不会生成机器码。
有两种不同风格的ARM指令
1).ARM官方的ARM汇编风格：指令一般用大写，Windows中的IDE开发环境。
2).GNU风格的ARM汇编：指令一般用小写。
ARM汇编的特点
1. LDR/STR架构
1).ARM采用RISC架构，CPU本身不能直接读取内存，而需要先将内存中内容加载入CPU中通用寄存器中才能被CPU处理。
2).ldr（load register）指令将内存内容加载入通用寄存器。
3).str（store register）指令将寄存器内容存入内存空间中。
4).ldr/str组合用来实现 ARM CPU和内存数据交换。
2. 至此8种寻址方式
1).寄存器寻址mov r1, r2。
2).立即(立即数)寻址 mov r0, #0xFF00。
3).寄存器移位寻址 mov r0, r1, lsl #3。
4).寄存器间接寻址 ldr r1, [r2] 表示内存，内存地址存在r2这个寄存器中，把内存地址里的值给r1。
5).基址变址寻址ldr r1, [r2, #4]内存地址在r2+4里面。
6).多寄存器寻址 ldmia r1!, {r2-r7, r12}一次访问多个寄存器。
7).堆栈寻址 stmfd sp!, {r2-r7, lr}。
8).相对寻址 beq flag。
3. 指令后缀
同一指令经常附带不同后缀，变成不同的指令。经常使用的后缀有：
B（byte）功能不变，操作长度变为8位
H（half word）功能不变，长度变为16位
S（signed）功能不变，操作数变为有符号
如 ldr ldrb ldrh ldr*** ldrsh
S（S标志）功能不变，影响CPSR标志位
如 mov和movs movs r0, #0
4. 条件执行后缀
条件后缀是否成立取决于当前代码的前面的代码。
条件后缀只影响当前代码的执行。
5. 多级指令流水线
为增加处理器指令流的速度，ARM使用多级流水线.，下图为3级流水线工作原理示意图。（S5PV210使用13级流水线，ARM11为8级）
允许多个操作同时处理，而非顺序执行。
1).PC指向正被取指的指令，而非正在执行的指令
数据传输与跳转指令详解
1. 数据处理指令
数据传输指令 mov mvn
算术指令 add sub r*** adc ***c rsc
逻辑指令 and orr eor bic
比较指令 cmp cmn tst teq
乘法指令 mvl mla umull umlal smull smlal
前导零计数 clz
2. cpsr访问指令
mrs & msr
mrs用来读psr，msr用来写psr
CPSR寄存器比较特殊，需要专门的指令访问，这就是mrs和msr。
3. 跳转(分支)指令
b & bl & bx
b 直接跳转（就没打开算返回）
bl branch and link，跳转前把返回地址放入lr中，以便返回，以便用于函数调用
bx跳转同时切换到ARM模式，一般用于异常处理的跳转。
4. 访存指令
ldr/str & ldm/stm & swp
单个字/半字/字节访问 ldr/str
多字批量访问 ldm/stm
swp r1, r2, [r0]
swp r1, r1, [r0]
5. 软中断指令
swi（software interrupt）
软中断指令用来实现OS中系统调用
ARM汇编中的立即数
合法立即数与非法立即数
ARM指令都是32位，除了指令标记和操作标记外，本身只能附带很少位数的立即数。因此立即数有合法和非法之分。
合法立即数：经过任意位数的移位后非零部分可以用8位表示的即为合法立即数。
协处理器与协处理器指令集
6.协处理器cp15操作指令
mcr & mrc
mrc用于读取CP15中的寄存器
mcr用于写入CP15中的寄存器
7.arm寻址方式
1). 寄存器： MOV R1,R2 ; R2->R1
2). 立即数： SUBS R0,R1,#1; R0=R1-1
3). 寄存器移位：MOV R0,R2,LSL #3 ;R2左移三位->R0
4). 间接寻址： LDR R1,[R2] ; 装载R2指向的内存数值至R1
5). 基址寻址： LDR R2,[R3,#0x0F] ;R3+0x0F作为地址，将所
指向的置装入R2.R3的值不改变
6). 多寄存器寻址： LDMIA R1!,{R2-R7,R12} ; 将R1所指向的内
存块依次装入{}中的寄存器。
STMIA R0!,{R3-R6,R10} ;将{}列出的寄存器里的值依次填入R0所指向的内存块。
7). 相对寻址： BL XXX ;跳转
BEQ XXX ;条件跳转
协处理器解析：
SoC内部另一处理核心，协助主CPU实现某些功能，被主CPU调用执行一定任务。
ARM设计上支持多达16个协处理器，但是一般SoC只实现其中的CP15.（cp：coprocessor）
协处理器和MMU、cache、TLB等处理有关，功能上和操作系统的虚拟地址映射、cache管理等有关。
MRC & MCR的使用方法
mcr{} p15, , , , , {}
opcode_1：对于cp15永远为0
Rd：ARM的普通寄存器
Crn：cp15的寄存器，合法值是c0～c15
Crm：cp15的寄存器，一般均设为c0
opcode_2：一般省略或为。
ldm/stm与栈的处理
为什么需要多寄存器访问指令
ldr/str每周期只能访问4字节内存，如果需要批量读取、写入内存时太慢，解决方案是stm/ldm
ldm(load register mutiple)
stm（store register mutiple）
举例（uboot start.S 537行）
stmia sp, {r0 - r12}
将r0存入sp指向的内存处（假设为0x30001000）；然后地址+4（即指向0x30001004），将r1存入该地址；然后地址再+4（指向0x30001008），将r2存入该地址······直到r12内容放入（0x3001030），指令完成。
一个访存周期同时完成13个寄存器的读写
后缀的种类：
ia（increase after）先传输，再地址+4
ib（increase before）先地址+4，再传输
da（decrease after）先传输，再地址-4
db（decrease before）先地址-4，再传输
fd（full decrease）满递减堆栈
ed（empty decrease）空递减堆栈
fa（·······） 满递增堆栈
ea（·······）空递增堆栈
四种栈解析：
空栈：栈指针指向空位，每次存入时可以直接存入然后栈指针移动一格；而取出时需要先移动一格才能取出。
满栈：栈指针指向栈中最后一格数据，每次存入时需要先移动栈指针一格再存入；取出时可以直接取出，然后再移动栈指针。
增栈：栈指针移动时向地址增加的方向移动的栈。
减栈：栈指针移动时向地址减小的方向移动的栈。
!的作用:
ldmia r0, {r2 - r3}
ldmia r0！, {r2 - r3}
感叹号的作用就是r0的值在ldm过程中发生的增加或者减少最后写回到r0去，也就是说ldm时会改变r0的值。
^的作用:
ldmfd sp!, {r0 - r6, pc}
ldmfd sp!, {r0 - r6, pc}^
^的作用：在目标寄存器中有pc时，会同时将spsr写入到cpsr，一般用于从异常模式返回。
总结：批量读取或写入内存时要用ldm/stm指令。
各种后缀以理解为主，不需记忆，最常见的是stmia和stmfd。
谨记：操作栈时使用相同的后缀就不会出错，不管是满栈还是空栈、增栈还是减栈。
常用gun伪指令：
global _start @ 给_start外部链接属性
.section .text @ 指定当前段为代码段
.ascii .byte .short .long .word
.quad .float .string @ 定义数据
.align 4 @ 以4字节对齐
.balignl 16 0xabcdefgh @ 16字节对齐填充
.equ @ 类似于C中宏定义
偶尔会用到的gun伪指令
.end @标识文件结束
.include @ 头文件包含
.arm / .code32 @声明以下为arm指令
.thumb / .code16 @声明以下为thubm指令
重要的几个伪指令
ldr 大范围的地址加载指令
adr 小范围的地址加载指令
adrl 中等范围的地址加载指令
nop 空操作
ARM中有一个ldr指令，还有一个ldr伪指令
一般都使用ldr伪指令而不用ldr指令
adr与ldr
adr编译时会被1条sub或add指令替代，而ldr编译时会被一条mov指令替代或者文字池方式处理；
adr总是以PC为基准来表示地址，因此指令本身和运行地址有关，可以用来检测程序当前的运行地址在哪里
ldr加载的地址和链接时给定的地址有关，由链接脚本决定。
ARM汇编指令集
指令、伪指令
（汇编）指令： 是机器码的助记符，经过汇编器编译后，由CPU执行。
（汇编）伪指令：用来指导指令执行，是汇编器的产物，最终不会生成机器码。
有两种不同风格的ARM指令
1).ARM官方的ARM汇编风格：指令一般用大写，Windows中的IDE开发环境。
2).GNU风格的ARM汇编：指令一般用小写。
ARM汇编的特点
1. LDR/STR架构
1).ARM采用RISC架构，CPU本身不能直接读取内存，而需要先将内存中内容加载入CPU中通用寄存器中才能被CPU处理。
2).ldr（load register）指令将内存内容加载入通用寄存器。
3).str（store register）指令将寄存器内容存入内存空间中。
4).ldr/str组合用来实现 ARM CPU和内存数据交换。
2. 至此8种寻址方式
1).寄存器寻址mov r1, r2。
2).立即(立即数)寻址 mov r0, #0xFF00。
3).寄存器移位寻址 mov r0, r1, lsl #3。
4).寄存器间接寻址 ldr r1, [r2] 表示内存，内存地址存在r2这个寄存器中，把内存地址里的值给r1。
5).基址变址寻址ldr r1, [r2, #4]内存地址在r2+4里面。
6).多寄存器寻址 ldmia r1!, {r2-r7, r12}一次访问多个寄存器。
7).堆栈寻址 stmfd sp!, {r2-r7, lr}。
8).相对寻址 beq flag。
3. 指令后缀
同一指令经常附带不同后缀，变成不同的指令。经常使用的后缀有：
B（byte）功能不变，操作长度变为8位
H（half word）功能不变，长度变为16位
S（signed）功能不变，操作数变为有符号
如 ldr ldrb ldrh ldr*** ldrsh
S（S标志）功能不变，影响CPSR标志位
如 mov和movs movs r0, #0
4. 条件执行后缀
条件后缀是否成立取决于当前代码的前面的代码。
条件后缀只影响当前代码的执行。
5. 多级指令流水线
为增加处理器指令流的速度，ARM使用多级流水线.，下图为3级流水线工作原理示意图。（S5PV210使用13级流水线，ARM11为8级）
允许多个操作同时处理，而非顺序执行。
1).PC指向正被取指的指令，而非正在执行的指令
数据传输与跳转指令详解
1. 数据处理指令
数据传输指令 mov mvn
算术指令 add sub r*** adc ***c rsc
逻辑指令 and orr eor bic
比较指令 cmp cmn tst teq
乘法指令 mvl mla umull umlal smull smlal
前导零计数 clz
2. cpsr访问指令
mrs & msr
mrs用来读psr，msr用来写psr
CPSR寄存器比较特殊，需要专门的指令访问，这就是mrs和msr。
3. 跳转(分支)指令
b & bl & bx
b 直接跳转（就没打开算返回）
bl branch and link，跳转前把返回地址放入lr中，以便返回，以便用于函数调用
bx跳转同时切换到ARM模式，一般用于异常处理的跳转。
4. 访存指令
ldr/str & ldm/stm & swp
单个字/半字/字节访问 ldr/str
多字批量访问 ldm/stm
swp r1, r2, [r0]
swp r1, r1, [r0]
5. 软中断指令
swi（software interrupt）
软中断指令用来实现OS中系统调用
ARM汇编中的立即数
合法立即数与非法立即数
ARM指令都是32位，除了指令标记和操作标记外，本身只能附带很少位数的立即数。因此立即数有合法和非法之分。
合法立即数：经过任意位数的移位后非零部分可以用8位表示的即为合法立即数。
协处理器与协处理器指令集
6.协处理器cp15操作指令
mcr & mrc
mrc用于读取CP15中的寄存器
mcr用于写入CP15中的寄存器
7.arm寻址方式
1). 寄存器： MOV R1,R2 ; R2->R1
2). 立即数： SUBS R0,R1,#1; R0=R1-1
3). 寄存器移位：MOV R0,R2,LSL #3 ;R2左移三位->R0
4). 间接寻址： LDR R1,[R2] ; 装载R2指向的内存数值至R1
5). 基址寻址： LDR R2,[R3,#0x0F] ;R3+0x0F作为地址，将所
指向的置装入R2.R3的值不改变
6). 多寄存器寻址： LDMIA R1!,{R2-R7,R12} ; 将R1所指向的内
存块依次装入{}中的寄存器。
STMIA R0!,{R3-R6,R10} ;将{}列出的寄存器里的值依次填入R0所指向的内存块。
7). 相对寻址： BL XXX ;跳转
BEQ XXX ;条件跳转
协处理器解析：
SoC内部另一处理核心，协助主CPU实现某些功能，被主CPU调用执行一定任务。
ARM设计上支持多达16个协处理器，但是一般SoC只实现其中的CP15.（cp：coprocessor）
协处理器和MMU、cache、TLB等处理有关，功能上和操作系统的虚拟地址映射、cache管理等有关。
MRC & MCR的使用方法
mcr{} p15, , , , , {}
opcode_1：对于cp15永远为0
Rd：ARM的普通寄存器
Crn：cp15的寄存器，合法值是c0～c15
Crm：cp15的寄存器，一般均设为c0
opcode_2：一般省略或为。
ldm/stm与栈的处理
为什么需要多寄存器访问指令
ldr/str每周期只能访问4字节内存，如果需要批量读取、写入内存时太慢，解决方案是stm/ldm
ldm(load register mutiple)
stm（store register mutiple）
举例（uboot start.S 537行）
stmia sp, {r0 - r12}
将r0存入sp指向的内存处（假设为0x30001000）；然后地址+4（即指向0x30001004），将r1存入该地址；然后地址再+4（指向0x30001008），将r2存入该地址······直到r12内容放入（0x3001030），指令完成。
一个访存周期同时完成13个寄存器的读写
后缀的种类：
ia（increase after）先传输，再地址+4
ib（increase before）先地址+4，再传输
da（decrease after）先传输，再地址-4
db（decrease before）先地址-4，再传输
fd（full decrease）满递减堆栈
ed（empty decrease）空递减堆栈
fa（·······） 满递增堆栈
ea（·······）空递增堆栈
四种栈解析：
空栈：栈指针指向空位，每次存入时可以直接存入然后栈指针移动一格；而取出时需要先移动一格才能取出。
满栈：栈指针指向栈中最后一格数据，每次存入时需要先移动栈指针一格再存入；取出时可以直接取出，然后再移动栈指针。
增栈：栈指针移动时向地址增加的方向移动的栈。
减栈：栈指针移动时向地址减小的方向移动的栈。
!的作用:
ldmia r0, {r2 - r3}
ldmia r0！, {r2 - r3}
感叹号的作用就是r0的值在ldm过程中发生的增加或者减少最后写回到r0去，也就是说ldm时会改变r0的值。
^的作用:
ldmfd sp!, {r0 - r6, pc}
ldmfd sp!, {r0 - r6, pc}^
^的作用：在目标寄存器中有pc时，会同时将spsr写入到cpsr，一般用于从异常模式返回。
总结：批量读取或写入内存时要用ldm/stm指令。
各种后缀以理解为主，不需记忆，最常见的是stmia和stmfd。
谨记：操作栈时使用相同的后缀就不会出错，不管是满栈还是空栈、增栈还是减栈。
常用gun伪指令：
global _start @ 给_start外部链接属性
.section .text @ 指定当前段为代码段
.ascii .byte .short .long .word
.quad .float .string @ 定义数据
.align 4 @ 以4字节对齐
.balignl 16 0xabcdefgh @ 16字节对齐填充
.equ @ 类似于C中宏定义
偶尔会用到的gun伪指令
.end @标识文件结束
.include @ 头文件包含
.arm / .code32 @声明以下为arm指令
.thumb / .code16 @声明以下为thubm指令
重要的几个伪指令
ldr 大范围的地址加载指令
adr 小范围的地址加载指令
adrl 中等范围的地址加载指令
nop 空操作
ARM中有一个ldr指令，还有一个ldr伪指令
一般都使用ldr伪指令而不用ldr指令
adr与ldr
adr编译时会被1条sub或add指令替代，而ldr编译时会被一条mov指令替代或者文字池方式处理；
adr总是以PC为基准来表示地址，因此指令本身和运行地址有关，可以用来检测程序当前的运行地址在哪里
ldr加载的地址和链接时给定的地址有关，由链接脚本决定。
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