Thumb指令集之： ARM和Thumb的混合編程

上面的例子分為4部分，通過下面的步驟編譯和運行。

①使用文本編輯器，如notepad，輸入上面的代碼，并保存成文件addreg.s；

②在命令行中鍵入匯編命令armasm–gaddreg.s；

③在命令行中鍵入鏈接命令armlinkaddreg.o-oaddreg；

④使用調試器（Debugger）（如，RealViewDebuggerorAXD）運行映像文件。可以使用單步執行，觀察代碼在Thumb狀態下的執行。

（5）ARMv5架構下的狀態切換

在ARMv5體系結構的指令集中，增加了下面兩條指令用于ARM和Thumb代碼互交。

·BLXaddress

該指令跳轉到指令中指定的地址處執行程序并進行程序狀態切換，該地址是“PC相關的”，地址范圍為±32MB（ARM狀態）或±4MB（Thumb狀態）。

·BLXregister

在該中格式的跳轉指令中寄存器Rm指定轉移目標，Rm的第0位拷貝到CPSR中的T位，bit[31：0]移入PC。

使用上面兩條指令，在執行程序跳轉之前，處理器自動將返回連接寄存器LR的bit[0]位更新為CPSR寄存器的T位，所以無論處理器狀態是否發生變化，程序都能正確返回。

當使用LDR、LDM及POP指令向PC寄存器中賦值時，寄存器CPSR中的Thumb位將被設置成PC寄存器的bit[0]，這時就實現了程序狀態的切換。這種方法在子程序的返回時非常有效，同樣的指令可以根據需要返回到ARM狀態或Thumb狀態。

連接器在對目標代碼進行連續時，將代碼中的地址標號分為3類。

·ARM指令地址標號。

·Thumb指令地址標號。

·數據（Data）地址標號。

當連接器重定位Thumb代碼中的地址標號時，地址標號的bit[0]位將被自動設置為1。這就意味著跳轉指令（這些指令包括BX、BLX和LDR）可以根據目標地址正確的進行狀態切換。

2．使用C和C++語言實現互交

對于不同的C和C++源程序，可以有些程序中包含ARM指令，有些程序中包含Thumb指令，這些程序可以相互調用，只是在編譯這些程序時指定--apcs/interwork選項。當使用了--apcs/interwork選項，編譯器會自動進行一些相應處理；連接器在檢測到程序中存在互交工作時，會生成一些用于程序狀態切換的代碼。

（1）代碼編譯

可以使用下面的指令，將C或C++程序編譯為可以執行互交的目標代碼。

armcc--c90--thumb--apcs/interwork

armcc--c90--arm--apcs/interwork

armcc--cpp--thumb--apcs/interwork

armcc--cpp--arm--apcs/interwork

使用--apcs/interwork選項對文件進行編譯時，編譯器會進行如下處理。

·對于葉子程序（leaffunction，即程序中沒有其他子程序調用的程序），編譯器將程序中的“MOVPC，LR”指令替換成“BXLR”指令，因為“MOVPC”指令不能進行狀態切換。

·對于非葉子程序，要進行一系列的指令替換，如：

POP{r4,r5,pc}

替換為：

POP{r4,r5}

POP{r3}

BXr3

下面的例子顯示了一段帶子程序調用的C語言程序，使用--apcs/interwork選項進行編譯時，對代碼產生的影響。

C語言源程序。

Voidfunc(void)

{

….

Sub()

..

}

使用armcc--apcs/interwork選項進行編譯產生結果如下。

Func

STMFDsp!,{r4-r7,lr}

….

BLsub

….

LDMFDsp!,{r4-r7,lr}

BXlr

使用tcc--apcs/interwork選項進行編譯產生結果如下。

PUSH{r4-r7,lr}

….

BLsub

….

POP{r4-r7}

POP{r3}

BX