Thumb指令集之： ARM和Thumb的混合編程

11.10ARM和Thumb的混合編程

11.10.1互交工作基礎

Thumb以其較高的代碼密度和在窄存儲器上的性能，使得它在很多系統中得到廣泛應用。但在很多情況下，還是不得不使用ARM指令，這是因為：

①ARM代碼比Thumb代碼有更快的執行速度；

②ARM處理器的一些特定功能必須由ARM指令實現，其中包括PSR指令、協處理器指令；

③異常發生時，處理器自動進入ARM狀態，如果異常處理程序需要使用Thumb指令也必須通用一個ARM程序頭（ARMassemblerheader）。

基于以上原因，即使程序需要由Thumb代碼實現，也必須通過ARM-Thumb互交（ARM-Thumbinterworking）進入Thumb狀態。

ARM-Thumb互交是指對匯編語言和C/C++語言的ARM和Thumb代碼進行連接的方法，它進行兩種狀態（ARM和Thumb狀態）間的切換。在進行這種切換時，有時需使用額外的代碼，這些代碼被稱為Veneer。AAPCS定義了ARM和Thumb過程調用的標準。

從一個ARM例程調用一個Thumb例程，內核必須進行狀態切換。狀態的變化由CPSR的T位來顯示。在跳轉到一個例程時BX指令可用于ARM和Thumb狀態切換，具體用法如下。

在Thumb狀態調用ARM例程時，采用：

BXRn；

在ARM狀態調用Thumb例程時，采用：

BX{cond}Rn;

其中，Rn可以是r0～r15中的任意寄存器。

這種帶狀態切換的跳轉指令BX，將寄存器Rn的內容拷貝到程序計數器寄存器PC，因此可以實現4G空間的跳轉。指令根據寄存器Rn的bit[0]來決定處理器是否進行狀態切換，詳細內容參見ARM指令一節。

下面是一段ARM程序，該程序調用虛擬的SWI_writeC子程序從存儲器的固定地址取出字符串“helloworld”并輸出。

AREAHello,CODE,READONLY

SWI_WriteCEQU0 ;軟中斷調用參數

SWI_ExitEQU11 ;程序退出軟中斷調用參數

ENTRY

STARTADRr1,TEXT ;取字符串地址

LOOPLDRBr0,[r1],#1 ;取下一字節內容

CMPr0,#0 ;判斷是否為字符串尾

SWINESWI_WriteC ;軟中斷調用打印字符

BENLOOP ;循環

SWISWI_Exit ;軟中斷調用退出程序執行

TEXT=“HelloWorld”,0a,0d,0

END

下面的代碼將上面的ARM代碼轉換成等價的Thumb代碼。

AREAHelloW_Thumb,CODE,READONLY

SWI_WriteCEQU0 ;軟中斷調用參數

SWI_ExitEQU11 ;程序退出軟中斷調用參數

ENTRY ;程序入口點

CODE32進入ARM狀態

ADRr0,START+1 ;取得Thumb代碼入口地址

BXr0 ;進入Thumb代碼

CODE16 ;Thumb代碼入口點

STARTADRr1,TEXT ;r1->HelloWorld

LOOPLDRBr0,[r1] ;取下一字節內容

ADDr1,r1,#1 ;地址指針加1**T

CMPr0,#0 ;判斷是否為字符串尾

BEQDONE ;完成?**T

SWISWI_WriteC ;如果不是字符串尾

BLOOP ;繼續循環

DONESWISWI_Exit ;程序退出

ALIGN ;字對齊

TEXTDATA

HelloWorld,0a,0d,00

END

上例中，ARM代碼到Thumb代碼轉換過程中新增加的指令用“**T”標注。