arm匯編中的跳轉指令
加入技術交流群
我自己經過歸納如下：
（1）b label
該 指令完成的操作是pc<-label，將label處的地址傳給pc。b跳轉指令是相對跳轉，依賴當前PC的值，偏移量是通過該指令本身的 bit[23:0]算出來的，這使得使用b指令的程序不依賴于要跳到的代碼的位置，只看指令本身。即該分支指令的二進制碼的后24位的實際的值是相對當前 的 R15 的值的一個偏移量；而不是一個絕對地址。它的值由匯編器來計算，它是 24 位有符號數，左移兩位后有符號擴展為 32 位，表示的有效偏移為 26 位(+/- 32 M)。
該 指令完成的操作是pc<-label，將label處的地址傳給pc。b跳轉指令是相對跳轉，依賴當前PC的值，偏移量是通過該指令本身的 bit[23:0]算出來的，這使得使用b指令的程序不依賴于要跳到的代碼的位置，只看指令本身。即該分支指令的二進制碼的后24位的實際的值是相對當前 的 R15 的值的一個偏移量；而不是一個絕對地址。它的值由匯編器來計算，它是 24 位有符號數，左移兩位后有符號擴展為 32 位，表示的有效偏移為 26 位(+/- 32 M)。
（2）ldr pc, =label
該指令是一條偽指令，將內存中的某個數據的位置（label處）賦給PC，同樣依賴當前PC的值，但是偏移量是那個位置（label）的連接地址（運行時的地址），所以可以用它實現從Flash到RAM的程序跳轉，說白了，pc是個地址數值。
偽指令LDR 常用于加載芯片外圍功能部件的寄存器地址(32 位立即數),以實現各種
控制操作。
如：ldr r0,=5e000000 ;將外圍某IO端口寄存器的地址賦給r0，注意該立即數前面沒有#。
---------------------------------------------------------------------------
這里講一下為什么會有ldr 偽指令
范例demo.s：
.equSTACK_BASE,0x0c002000
.equSTACK_SIZE,0x00001000
.text
ldrsp,=STACK_BASE
ldrsl,=STACK_BASE-STACK_SIZE
ldrpc,=entry
這是一個合法的匯編文件，它把堆棧基址設為0x0c002000，棧限設為0x0c001000，然后跳到entry所標識的C程序中執行。
下面我們假設符號“entry”的地址為0x0c000000。
我們如果把上面代碼寫成：匯編器會報錯：
demo.s: Assembler messages:
demo.s:2: Error: invalid constant -- `mov sp,#0x0c002000
demo.s:3: Error: invalid constant -- `mov sl,#0x0c001000
說起這個錯誤的原因可就話長了，簡而言之是因為RISC有一個重要的概念就是所有指令等長。在ARM指令集中，所有指令長度為4字節（Thumb指令是2 字節）。那問題就來了，4字節是不可能同時存的下指令控制碼和32位立即數的，那么我要把一個32位立即數（比如一個32位地址值）傳送給寄存器該怎么 辦？
RISC CPU提供一個通用的方法就是把地址值作為數據而不是代碼，從存儲器中相應的位置讀入到寄存器中。像在代碼一中，將所有讀取的32位數據放到label標 注的內存地址中，使用ldr偽指令，從該內存處讀出該數據。因此label相當于一個內存地址。如下，給出了代碼一的反匯編代碼：讓我們在Linux環境下執行下面的命令：
arm-elf-as -o demo.o demo.s
arm-elf-objdump -D demo.o
結果：
0、4、8三行相當于是代碼段，C，10，14相當于是數據段，偽指令的變量定義存儲在這里。由于entry還沒連上目標地 址，objdump反匯編會認為是0，我們先不管它。另外兩條LDR偽指令變成了實際的LDR指令！但目標很奇怪，都是[pc, #4]。那好我們看看[pc, #4]是什么。
我們知道pc中存放的是當前指令的下下條指令的位置，也就是.+8。那么上面的第一條指令ldrsp,[pc,#4]中的pc就是0x8，pc+4就是0xc，而[0xc]的內容正是0x0c002000；同理，第二條ldr指令也是如此。顯然這里LDR偽指令采用的是RISC通用的方法。
另外從反匯編的代碼可以看出ldr偽指令中存儲的是一個相對偏移量，該偏移量是相對當前pc值的一個偏移量。
------------------------------------------------------------------------------
該指令是一條偽指令，將內存中的某個數據的位置（label處）賦給PC，同樣依賴當前PC的值，但是偏移量是那個位置（label）的連接地址（運行時的地址），所以可以用它實現從Flash到RAM的程序跳轉，說白了，pc是個地址數值。
偽指令LDR 常用于加載芯片外圍功能部件的寄存器地址(32 位立即數),以實現各種
控制操作。
如：ldr r0,=5e000000 ;將外圍某IO端口寄存器的地址賦給r0，注意該立即數前面沒有#。
---------------------------------------------------------------------------
這里講一下為什么會有ldr 偽指令
范例demo.s：
.equSTACK_BASE,0x0c002000
.equSTACK_SIZE,0x00001000
.text
ldrsp,=STACK_BASE
ldrsl,=STACK_BASE-STACK_SIZE
ldrpc,=entry
這是一個合法的匯編文件，它把堆棧基址設為0x0c002000，棧限設為0x0c001000，然后跳到entry所標識的C程序中執行。
下面我們假設符號“entry”的地址為0x0c000000。
我們如果把上面代碼寫成：
.text
movsp,#0x0c002000
movsl,#0x0c001000
movpc,#0x0c000000
movsp,#0x0c002000
movsl,#0x0c001000
movpc,#0x0c000000
demo.s: Assembler messages:
demo.s:2: Error: invalid constant -- `mov sp,#0x0c002000
demo.s:3: Error: invalid constant -- `mov sl,#0x0c001000
說起這個錯誤的原因可就話長了，簡而言之是因為RISC有一個重要的概念就是所有指令等長。在ARM指令集中，所有指令長度為4字節（Thumb指令是2 字節）。那問題就來了，4字節是不可能同時存的下指令控制碼和32位立即數的，那么我要把一個32位立即數（比如一個32位地址值）傳送給寄存器該怎么 辦？
RISC CPU提供一個通用的方法就是把地址值作為數據而不是代碼，從存儲器中相應的位置讀入到寄存器中。像在代碼一中，將所有讀取的32位數據放到label標 注的內存地址中，使用ldr偽指令，從該內存處讀出該數據。因此label相當于一個內存地址。如下，給出了代碼一的反匯編代碼：讓我們在Linux環境下執行下面的命令：
arm-elf-as -o demo.o demo.s
arm-elf-objdump -D demo.o
結果：
demo.o:fileformatelf32-littlearm
Disassemblyofsection.text:
00000000<.text>:
0: e59fd004 ldrsp,[pc,#4];c<.text+0xc>
4: e59fa004 ldrsl,[pc,#4];10<.text+0x10>
8: e59ff004 ldrpc,[pc,#4];14<.text+0x14>
c: 0c002000 stceq0,cr2,[r0]
10: 0c001000 stceq0,cr1,[r0]
14:00000000 andeqr0,r0,r0
Disassemblyofsection.data:
Disassemblyofsection.text:
00000000<.text>:
0: e59fd004 ldrsp,[pc,#4];c<.text+0xc>
4: e59fa004 ldrsl,[pc,#4];10<.text+0x10>
8: e59ff004 ldrpc,[pc,#4];14<.text+0x14>
c: 0c002000 stceq0,cr2,[r0]
10: 0c001000 stceq0,cr1,[r0]
14:00000000 andeqr0,r0,r0
Disassemblyofsection.data:
0、4、8三行相當于是代碼段，C，10，14相當于是數據段，偽指令的變量定義存儲在這里。由于entry還沒連上目標地 址，objdump反匯編會認為是0，我們先不管它。另外兩條LDR偽指令變成了實際的LDR指令！但目標很奇怪，都是[pc, #4]。那好我們看看[pc, #4]是什么。
我們知道pc中存放的是當前指令的下下條指令的位置，也就是.+8。那么上面的第一條指令ldrsp,[pc,#4]中的pc就是0x8，pc+4就是0xc，而[0xc]的內容正是0x0c002000；同理，第二條ldr指令也是如此。顯然這里LDR偽指令采用的是RISC通用的方法。
另外從反匯編的代碼可以看出ldr偽指令中存儲的是一個相對偏移量，該偏移量是相對當前pc值的一個偏移量。
------------------------------------------------------------------------------
（3）此外，有必要回味一下adr偽指令，U-boot中那段relocate代碼就是通過adr實現當前程序是在RAM中還是flash中。
ADR指令為小范圍的地址讀取偽指令.ADR指令將基于PC相對偏移的地址值讀取到寄存器中.在匯編編譯源程序時,ADR偽指令被編譯器替換成一條合適的 指令.通常,編譯器用一條ADD指令或SUB指令來實現該ADR偽指令的功能,若不能用一條指令實現,則產生錯誤,編譯失敗.
ADR 偽指令格式如下
ADR{cond} register,exper 其中
register 加載的目標寄存器
exper 地址表達式.當地址值是非字地齊時,取值范圍-255~255 字節之間;當地址是字對齊時,取值范圍-1020~1020 字節之間.對于基于PC 相對偏移的地址 值時,給定范圍是相對當前指令地址后兩個字處(因為ARM7TDMI 為三級流水線).
ADR 偽指令舉例如下;
LOOP MOV R1,#0xF0
…
ADR R2,LOOP ;將LOOP 的地址放入R2
ADR R3,LOOP+4
可以用ADR 加載地址,實現查表:
…
ADR R0,DISP_TAB ;加載轉換表地址
LDRB R1,[R0,R2] ;使用R2 作為參數,進行查表
…
DISP_TAB
DCB 0Xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90
4 ldr pc,_label
_label .word label
一般ldr pc,=label就被解釋成上面這兩條指令，但是從反匯編程序中可以看出由于偏移量僅為4k，_label的定義位置要和ldr指令相距在4k以內。借此可以實現大范圍地址的跳轉，完成從flash到sdram的跳轉。
ADR指令為小范圍的地址讀取偽指令.ADR指令將基于PC相對偏移的地址值讀取到寄存器中.在匯編編譯源程序時,ADR偽指令被編譯器替換成一條合適的 指令.通常,編譯器用一條ADD指令或SUB指令來實現該ADR偽指令的功能,若不能用一條指令實現,則產生錯誤,編譯失敗.
ADR 偽指令格式如下
ADR{cond} register,exper 其中
register 加載的目標寄存器
exper 地址表達式.當地址值是非字地齊時,取值范圍-255~255 字節之間;當地址是字對齊時,取值范圍-1020~1020 字節之間.對于基于PC 相對偏移的地址 值時,給定范圍是相對當前指令地址后兩個字處(因為ARM7TDMI 為三級流水線).
ADR 偽指令舉例如下;
LOOP MOV R1,#0xF0
…
ADR R2,LOOP ;將LOOP 的地址放入R2
ADR R3,LOOP+4
可以用ADR 加載地址,實現查表:
…
ADR R0,DISP_TAB ;加載轉換表地址
LDRB R1,[R0,R2] ;使用R2 作為參數,進行查表
…
DISP_TAB
DCB 0Xc0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90
4 ldr pc,_label
_label .word label
一般ldr pc,=label就被解釋成上面這兩條指令，但是從反匯編程序中可以看出由于偏移量僅為4k，_label的定義位置要和ldr指令相距在4k以內。借此可以實現大范圍地址的跳轉，完成從flash到sdram的跳轉。
評論