GNU汇编语法.doc

GNU汇编语法Version:1.02008-5-29姜小科GNU汇编器是GNU工具套件之一,其作用是把ARM汇编源代码转换成二进制对象文件。该汇编器的详细资料请参见GNUAssemblerManual，本文是该手册的摘要。例子和模板文件Examples文件夹和他的子文件夹包含很多汇编语言程序例子,你可以学习它们。Examples有一个子文件是templates。在你开始写程序之前,强烈建议你使用那个文件夹提供的模板做为起点。特别的,template.s文件应该在你所有的ARM程序中使用。在去除大部分该文件的注释后,内容如下:.text;以下为可执行代码_start:.global_start;_start是连接器所必须的.globalmain;main是主程序bmain;跳转到主程序main:;main程序入口;这里添加你自己的程序movpc,lr;返回.end调用汇编器你可以使用arm-elf-as工具来编译任何ARM汇编代码，该工具的调用方式如下:arm-elf-as-marm7tdmi-gdwarf2-ofilename.ofilename.s其中:Filename需要编译的文件。-marm7tdmi告诉GNU汇编器你的CPU内型是ARM7TDMI(ARMv4T版本)。-gdwarf2让汇编器附带输出DEBUG信息GNUAssemblerReference的第一章,第二章以及8.4节列出了其他选项。对于大的工程来说,必须按模块划分成多个源文件。每个源文件(后缀为.s)的编译方法和上面所示的单个文件的方法一样。当你已经把源文件编译成二进制目标文件(后缀名.o)后,可以使用GNU链接器生成最终的可执行文件(后缀.elf),调用方式如下:arm-elf-ld-ofilename.elffilename.o一次又一次的输入命令行将十分枯燥(尽管UnixShell允许你使用方向键的向上键来显示上一次的命令),为了解决上述问题,你可以修改GNU提供的Makefile模板来达到你自己的目的(该模板的路径为:examples/templates/Makefile.template-asm)。一旦修改完该文件(并且重新命名该文件:Makefile),接下来所要做的就是输入命令:Make汇编语言语法GNU汇编器支持多种架构的CPU而不仅仅是ARM。正因为如此,它的汇编语法和其他的ARM汇编器有细微的区别。GNU汇编器对于其支持的45种CPU架构采用相同的汇编语法。汇编源文件由声明(每行一个)组成,声明格式如下,声明的每个部分都是可选的。label:instruction;commentlabel可以确定其所在位置的程序计数器(pc)值,然后你就可以使用它。例子:在分支或者load和store指令中的目标。一个标号可以由任何有效的字符和冒号组成,所谓有效的字符包含以下字符:字母A-Z,a-z,数字0-9,符号_,.,$。但是要注意的是标号不能以数字开头(更多信息请看GNUAssemblerReference的3.4和5.3节)。Comment以;开头,不管是什么内容。除了在字符串中出现的分号,系统将忽律整行。C语言风格的注释(/*/)也同样被支持,同样的你也可以使用来代替分号;。Instruction区域是你的程序的主要组成:你可以使用任何你想用的ARM汇编语言指令。同样包括所谓的伪指令或者汇编命令(用来告诉汇编器自己干某些特殊的事)。这些汇编命令将在下面做详细介绍。汇编命令所有的汇编命令都是以.开头。这些命令在GNUAssemblerReference的第七章做了更加详细的介绍。下面所列出的这些命令(按字母排列)是在程序中最常用的。.align插入0到3个字节的0x00,这样下一个位置将是4字节的整数倍。特别的,ARM微控制器总是按字(4字节)读取数据。下面的例子中,输出对象文件中将被插入8字节的内容,假设第一行代码的位置是4字节的整数倍。.byte0x55;插入1个字节0x55.align;顺次插入3个字节:0x000x000x00.word0xAA55EE11;插入内容0x110xEE0x550xAA(小端模式)顺便说一下,前缀0x表示这个数是个16进制数,这个文档后面的表达式部分将对此做详细介绍。这个汇编命令还可以带选项,不过这儿不做介绍。如果你想使用它们,建议你用.balign命令代替。更多信息请看GNUAssemblerReference的7.3。.asciistring在对象文件中按照指定的方法插入数字字符串,该字符串末尾没有NUL字符。该命令一次可以插入多个字符串,字符串之间用,分隔。下面的例子在对象文件中插入3个字节长的字符串。.asciiJNZ;插入3个字节:0x4A0x4E0x5A.ascizstring和.ascii相似,只是生成的字符串以NUL(0x00)结尾。下面的例子在对象文件中插入4个字节长的字符串。.asciiJNZ;插入4个字节:0x4A0x4E0x5A0x00.byteexpression 在对象文件中插入一个字节,内容为expression的值。可以一次插入多个表达式,以,分隔。下面的例子中共向对象文件中插入了5个字节内容。.byte64,A;插入2字节0x400x41.byte0x42;插入字节0x42.byte0b1000011,0104;插入2字节0x430x44注意以0x和0X开头的数字表示该数字是十六进制,以0b和0B开头的数字表示该数字是二进制,以0开头的数字表示该数字是八进制。这个文档后面的表达式部分将对此做详细介绍,同时请看.hword和.word汇编命令部分。.data选择该命令以下的内容位于最终可执行文件的数据段。所有的可执行程序至少包含两个段,.我们称之为.text和.data段。(缺一段)技术上来讲,意味着只有可执行的代码才能出现在.text段(尽管只读恒量也同样适合),可读写的数据才能出现在.data段,不过对于GNU汇编器来说,这并不是强制的。GNUAssemblerReference的第四章将深入讨论这个主题。.end标记一个源代码文件的结尾。所有的在这个命令之后的内容将被汇编器忽略。这个命令完全可选,但强烈建议使用。.equsymbol,expression设置symbol的值为expression。这个汇编指令和.set,=完全一样。下面的例子admas的值都是42:.equadams,(5*8)+2.setadams,0x2Aadams=0b00101010.externsymbol声明symbol的定义在其他源文件中。这个命令是可选的,因为汇编器对于任何未定义的标号都默认为是外部定义的。不过仍然建议使用。.globalsymbol声明symbol是全局可见的。标号_start是GNU链接器用来指定第一个要执行指令所必须的,同样的是全局可见的(并且只能出现在一个模块中)。.hwordexpression.2byteexpression在对象文件中插入半字(16位),内容为expression的值。可以同时插入多个,以,分隔。这个两个命令是一样的。下面的例子在对象文件中插入8个字节内容。.hword0xAA55,12345;插入4字节:0x550xAA0x390x30.2byte0x55AA,-1;插入4字节0xAA0x550xFF0xFF;假设小端模式注意ARM微控制器在16位地址边界上,一次总是读取16位数据,换句话说,它不能一次读取16位数据在一个奇数地址上。请参考.align命令寻找解决办法。同时参考.byte和.word命令。.includefilename在当前源文件中插入filename的内容。这和C语言的#include是同样的效果,所以通过这个命令也可以包含定义变量的头文件。顺便提一下,注意被包含文件中是否有.end:汇编器将忽略后面的所有的内容。.ltorg插入存储恒量的文字池。文字池是ARM汇编语言的伪指令ldr=和adrl所使用。这个汇编指令用的很少,因为GNU汇编器会精确的计算出什么时候,什么地方放置文字池。尽管如此,有些场合该命令仍十分有用,比如说你想在一个特定地址放置你的代码。.setsymbol,expression这个命令和.equ一样,选择哪个是个人的偏好,不过建议使用一致的命令。.skipexpression在目标输出文件中跳过expression个字节。被跳过的字节的值是不可预计的,尽管它们一般被初始化为0。这个命令在声明有确定长度但没初始化值的变量特别有用。下面这个例子声明了三个变量,前两个已经初始化,最后一个(buffer)没有初始化。head_ptr:.word0;初始化为0tail_ptr:.word0;初始化为0buffer:.skip512;512个字节未初始化请参考.ascii,.asciz,.byte,.hwordand.word等初始化值命令。.text选择该命令以下的内容位于最终可执行文件的text(代码)段。汇编程序指令必须放置在这个段。请参考.data命令的相对详细说明。.wordexpression.4byteexpression在对象文件中插入字(32位),内容为expression的值。可以同时插入多个,以,分隔。这个两个命令是一样的。下面的例子在对象文件中插入8个字节内容。.word0xDEADBEEF;插入字节:0xEF0xBE0xAD0xDE.4byte-42;插入字节0xD60xFF0xFF0xFF;假设小端模式注意ARM微控制器在32位地址边界上,一次总是读取32位数据,换句话说,它不能一次读取32位数据在一个最低两位不为0的地址上。请参考.align命令寻找解决办法。同时参考.byte和.hword命令。这些在其他处理器中不起眼的细节必须记住,在ARM术语中,字表示32位,而非16位。Expressions(表达式)许多ARM汇编指令甚至汇编命令需要不同类型的整数来做操作数,象movr0,#1,需要数字1。可以这么认为,一个表达式任何地方都可能会出现数字。在最基本的层面上,一个表达式可以是一个简单的数字。这个数字可以表现为十进制(不带前缀),十六进制(0x或0X前缀),八进制(以0开头)或者二进制(0b或0B前缀)。它同样可以表现为字符常量,其形式为a或a。下面例子中6行代码都向ro赋相同的值:74。movr0,#74;十进制数74movr0,#0x4A;十六进制数0x4A(0X4A和0x4a是一样的)movr0,#0112;八进制数0112movr0,#0b1001010;二进制数0b1001010(0B1001010是一样的)movr0,#J;字符常量J(首选语法)movr0,#J;字符常量J(备选语法)当然,一个好的程序将用以下的方法来定义一个记号:.setletter_J,J;这是一个实际设计例子movr0,#letter_J字符常量可以像C语言中那样包含无固定顺序的反斜杠,更多细节请参考GNUAssemblerReference的3.6节除简单的整数外,表达式可以看起来像C语言中标准的数学和逻辑表达式一样,GNUAssemblerReference的第六章将详细描述这些方式。下面是一些例子:.setROM_size,128*1024;131072字节(128KB).setstart_ROM,0xE0000000.setend_ROM,start_ROM+ROMsize;0xE0020000.setbm1,0b11001101;二进制掩码(十六进制:0xCD).setval1,-2*4+(45/(510;128(131072右移10位).setval3,bm1|0b11110000;bm1OR0b11110000=0b11111101就像上面的例子一样,表达式同样可以包含已定义的标号。这样,表达式可以产生绝对的值和相对的的值,绝对值和它们在最终文件中的位置无关,是一个简单的数字常量。另一方面,相对值和一些地址(比如说.data的地址)有关,它们的最终位置取决于链接器生成最终可执行文件的时候,和汇编器无关。相对值一般用于计算偏移,并且只能用+和-操作符。以下是例子:.textcode_start:XXX;汇编指令.code_end:.setinstr_size,4;在ARM中指令都是4个字节长.setcode_length,code_end-code_start.setfirst_instr,code_start.setinstr_11th,code_start+10*instr_size.setinstr_10th,instr_11th-instr_sizecode_length标号被设置成一个绝对的值(code_end和code_start的差值)。其他的标号,first_instr,instr_11th和instr_10th的值都取决于.text的值,它们真正的值只有在最终可执行文件生成时才能知道。一般来说,以下规则适用于相对表达式:相对值+绝对值-?相对值绝对值+相对值-?相对值相对值绝对值-?相对值相对值相对值-?绝对值所有其他包括相对值的表达式都是非法的(当然除了简单的标号自身的情况),请注意标号的相对计算只能基于在同一段的标号,比如说你不能得到一个位于.text段的标号和一个位于.data段标号之间的差值。如果你需要,可以找到更多关于相对表达式的信息在GNUAssemblerReference的4.1节。程序例子正像开始时所说的,examples文件夹和它的子文件夹包含很多汇编语言例子程序。这些例子涉及基于ARM微控制器的GNU汇编器各个方面,建议你去学习这些例子,最起码要快速的浏览一遍!特别是examples/intro目录中的那些例子文件,请按下面的顺序学习:simple.s一个简单的ARM汇编程序,可以用它来起步subr.s简单的之程序(函数调用)values.s给寄存器装载常量,使用ldr=pseudo.s更多的信息关于ARM伪指令jumptbl.s分支调