嵌入式系统设计与开发 ARM汇编语言程序设计PPT学习教案

1、会计学1嵌入式系统设计与开发嵌入式系统设计与开发 ARM汇编语言程汇编语言程序设计序设计2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东21.ARM汇编语言伪指令汇编语言伪指令3.ARM汇编语言程序结构汇编语言程序结构2.ARM汇编语言语句格式汇编语言语句格式4. 简单的简单的ARM程序设计程序设计6.ARM汇编语言与汇编语言与C混合编程混合编程5.ARM汇编语言集成开发环境汇编语言集成开发环境第1页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东3源程序文件文件名说 明汇编程序文件*.S用ARM汇编语言编写的ARM程序或Thumb程序。C程序文件*.C用C语言编写的程序代码。头文件*.H

2、头文件，包括常量命名、宏定义、数据结构定义第2页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东4第3页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东5 END1.ARM汇编程序，以段为单位组织程序汇编程序，以段为单位组织程序2.段可以分为代码段和数据段，一个汇编程段可以分为代码段和数据段，一个汇编程序至少应该有一个代码段，当程序较长时，序至少应该有一个代码段，当程序较长时，可以分割为多个代码段和数据段可以分割为多个代码段和数据段 4.多个段在程序编译链接时最终形成一个可多个段在程序编译链接时最终形成一个可执行的映象文件执行的映象文件 5.可执行映象文件通常由以下几部分构成可

3、执行映象文件通常由以下几部分构成 一个或多个代码段，代码段的属性为只读一个或多个代码段，代码段的属性为只读 零个或多个包含初始化数据的数据段，数零个或多个包含初始化数据的数据段，数据段的属性为可读写。据段的属性为可读写。 零个或多个不包含初始化数据的数据段，零个或多个不包含初始化数据的数据段，数据段的属性为可读写。数据段的属性为可读写。6.使用使用AREA伪指令定义一个段。伪指令定义一个段。程序入口，即程序中第一条程序入口，即程序中第一条可执行的指令可执行的指令可执行指令可执行指令程序结束程序结束第4页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东6第5页/共107页2022-7-2

4、信息学院-通信教研室-油海东7第6页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东8伪操作语法格式作 用.byte.byte expr ，expr 分配一段字节内存单元，并用expr初始化。.hword/.short.hword expr ，expr 分配一段半字内存单元，并用expr初始化。.ascii.ascii expr ，expr 定义字符串expr（非零结束符）。.asciz /.string.asciz expr ，expr 定义字符串expr（以/0为结束符）。.float/.single.float expr ，expr 定义一个32bit IEEE 浮点数expr。

5、.double.double expr ，expr 定义64bit IEEE浮点数expr。word/.long /.int.word expr ，expr 分配一段字内存单元，并用expr初始化。.fill.fill repeat ，size，value分配一段字节内存单元，用size长度value填充repeat次。.zero.zero size分配一段字节内存单元，并用0填充内存。.space/.skip.space size , value分配一段内存单元，用value将内存单元初始化第7页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东9伪操作语法格式作 用.section.

6、section expr定义域中包含的段。.text.text subsection将操作符开始的代码编译到代码段或代码段子段。.data.data subsection将操作符开始的数据编译到数据段或数据段子段。.bss.bss subsection将变量存放到.bss段或.bss段的子段。.code 16/.thumb.code 16.thumb表明当前汇编指令的指令集选择Thumb指令集。.code 32/.arm.code 32.arm表明当前汇编指令的指令集选择ARM指令集。.end.end标记汇编文件的结束行，即标号后的代码不作处理。.include.include “filena

7、me”将一个源文件包含到当前源文件中。.align/.balign.align alignment ，fill ，max通过添加填充字节使当前位置满足一定的对齐方式。第8页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东10伪操作语法格式作 用.macro、.e x i t m 及.endm.macro acronameparameter， parameter.endm.macro伪操作标识宏定义的开始，.endm标识宏定义的结束。用.macro及.endm定义一段代码，称为宏定义体。.exitm伪操作用于提前退出宏。. i f d e f ，. e l s e 及.endif.ifd

8、ef condition.else.endif当满足某条件时对一组语句进行编译，而当条件不满足时则编译另一组语句。其中else可以缺省。第9页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东11伪操作语法格式作 用.eject.eject在汇编符号列表文件中插入一分页符。.list.list产生汇编列表（从 .list 到 .nolist）。.nolist.nolist表示汇编列表结束处。.title.title “heading”使用“heading ”作为标题。.sbttl.sbttl “heading”使用“heading”作为子标题。.ltorg.ltorg在当前段的当前地址（

9、字对齐）产生一个文字池。.req.req name，expr为一个特定的寄存器定义名称。.err.err使编译时产生错误报告。.print.print string打印信息到标准输出。.fail.fail expr编译汇编文件时产生警告。第10页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东12SDT下的伪操作符下的伪操作符GUN下的伪操作符下的伪操作符INCLUDE.includeA EQU PB25.equ A,PB25EXPORT.globalIMPORT.externDCD.longIF:DEF:.ifdefELSE.elseENDIF.endif:OR:|:SHL:第11页

10、/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东13SDT下的伪操作符下的伪操作符GUN下的伪操作符下的伪操作符RN.reqGBLA.globalBUS SETA #0 x20.equ BUS,0 x20MACRO.macroMEND.mendEND.endAREA work CODE READONLY.textAREA block DATA READWRITE.dataCODE32.armCODE16.thumb第12页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东14伪指令语法格式作 用ADRA D R c o n d register ， expr将基于PC或基于寄存器

11、的地址值读取到寄存器中。小范围的地址读取。ADRLADRL cond register，expr将基于PC或基于寄存器的地址值读取到寄存器中。中等范围的地址读取。LDRL D R c o n d register，=expr | label-expr将一个32位的立即数或者一个地址值读取到寄存器中。大范围的地址读取。NOPNOP在汇编时将被替换成ARM中的空操作。第13页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东15stop MOV R0,0 x18 LDR R1,=0 x20026 SWI 0 x123456 END.global _start.text_start: MOV

12、R0,#10 MOV R1,#3 ADD R0,R0,R1stop:MOV R0,0 x18 LDR R1,=0 x20026 SWI 0 x123456.end我改我改第14页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东16第15页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东17第16页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东18移，还可用来控制循环的退出。第17页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东19第18页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东20第19页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海

13、东211.ARM汇编语言伪指令汇编语言伪指令3.ARM汇编语言程序结构汇编语言程序结构2.ARM汇编语言语句格式汇编语言语句格式4. 简单的简单的ARM程序设计程序设计6.ARM汇编语言与汇编语言与C混合编程混合编程5.ARM汇编语言集成开发环境汇编语言集成开发环境第20页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东22请看例6第21页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东23strcopy LDRB R2,R1,#1 STRB R2,R0,#1 CMP R2,#0 BNE strcopy MOV PC,LR AREA strings DATA ,REDAWRIT

14、Esrcstr DCB “first”,0dststr DCB “second”,0 END 请看例7第22页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东24第23页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东251.ARM汇编语言伪指令汇编语言伪指令3.ARM汇编语言程序结构汇编语言程序结构2.ARM汇编语言语句格式汇编语言语句格式4. 简单的简单的ARM程序设计程序设计6.ARM汇编语言与汇编语言与C混合编程混合编程5.ARM汇编语言集成开发环境汇编语言集成开发环境第24页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东26第25页/共107页2022-7-

15、2信息学院-通信教研室-油海东27Embest IDEARM 开发板Embest 仿真器Embest IDE开发环境PCEmbest IDE(Integrated Development Environment)，由深圳英倍特公司研发。第26页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东28第27页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东29增强型仿真器PowerICE120KByte/S标准型仿真器Emulator25KByte/S第28页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东30第29页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东3

16、1第30页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东32第31页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东33第32页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东34工程建立 源文件 编译 调试 固化vC语言程序*.c v汇编源程序*.s v链接脚本文件*.ldv命令脚本文件*.CSv存储区映像文件*.map第33页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东35第34页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东36第35页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东37第36页/共107页2022-7-2信息学院-

17、通信教研室-油海东38第37页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东39第38页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东40建立软件工程配置处理器配置调试设备第39页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东41创建新工程 选择File菜单项中的建立新工程选项 输入工程名和要保存工程的路径名 用户可以在工作区内自由添加各种文件第40页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东42配置ARM7ARM9配置芯片厂家配置具体芯片型号第41页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东43第42页/共107页2022-7-2信息

18、学院-通信教研室-油海东44第43页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东45第44页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东46第45页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东47设置中断、异常向量设置中断、异常向量系统寄存器配置系统寄存器配置看门狗及外围电路初始看门狗及外围电路初始化化存储区电路初始化存储区电路初始化变量初始化变量初始化数据区准备数据区准备高级语言入口函数调高级语言入口函数调用用初始化栈指针初始化栈指针请看示例第46页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东48第47页/共107页2022-7-2信息学院-通

19、信教研室-油海东49工程编译工程文件工程文件源代码文件源代码文件链接文件链接文件函数库文件函数库文件调试信息文件调试信息文件第48页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东50第49页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东51第50页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东52地址地址(Addr):(Addr):描述了这一段在目标系统中的地址描述了这一段在目标系统中的地址 偏移偏移(Offs):(Offs):描述了该段在目标文件中的偏移描述了该段在目标文件中的偏移 大小大小( (sizesize):):表示该段的实际长度表示该段的实际长度 假设

20、：假设：.text.text段的地址为段的地址为0 x0c7000000 x0c700000，偏移为，偏移为0 x0080000 x008000，大小为，大小为0 x9d000 x9d00，说明该段位于文件的偏移，说明该段位于文件的偏移0 x0080000 x008000处，它将被下载到目标板处，它将被下载到目标板0 x0c7000000 x0c700000处。处。从段的分类来看，涉及到定位的是：从段的分类来看，涉及到定位的是：.text.text、.data.data、.rodata.rodata、.bss.bss第51页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东53SECTI

21、ONS. = 0 x0C000000;Image_RO_Base = .;.text : *(.text) ;Image_RO_Limit = .;Image_RW_Base = .;.data : *(.data) ;.rodata : *(.rodata) ;Image_ZI_Base = .;.bss : *(.bss) ;Image_ZI_Limit = .;Image_RW_Limit = .;_bss_start_ = .;_bss_end_ = .;_EH_FRAME_BEGIN_ = .;_EH_FRAME_END_ = .;PROVIDE (_stack = .);end =

22、 .;_end = .;.debug_info0 : *(.debug_info) .debug_line0 : *(.debug_line) .debug_abbrev0 : *(.debug_abbrev) .debug_frame0 : *(.debug_frame) 赋当前地址，可能为RAM或Flash的访问地址后面的代码将从该地址开始存放只读区域基地址，启动程序中使用的符号=.表示该符号的值等于当前地址代码段，在这里标识开始放置程序代码只读区域长度，启动程序中使用的符号读写区域基地址，启动程序中使用的符号数据段, 程序中已初始化的全局变量放在该段只读数据段，程序中静态全局变量等固定值

23、放在该段清零区域基地址, 启动程序中使用的符号包含未初始化的全局可用数据, 如未初始化全局变量清零区域长度, 启动程序中使用的符号读写区域基长度, 启动程序中使用的符号调调试试信信息息gcc库库专专用用实际上是在这里声明了一个全实际上是在这里声明了一个全局符号，我们可以在程序中使局符号，我们可以在程序中使用该符号，它等同于在代码中用该符号，它等同于在代码中声明一个全局变量，但它的值声明一个全局变量，但它的值由链接器指定由链接器指定 第52页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东54int A1;int A2 =5;const int A3 = 10; void main()i

24、nt A4;register int A5;A4 = A3;.text : *(.text) ; 代码段，在这里标识从代码段，在这里标识从0开始放置程序代码开始放置程序代码 .rodata : *(.rodata) ;只读数据段，程序中静态全局变量等固定值放在该段只读数据段，程序中静态全局变量等固定值放在该段.data : *(.data) ; 数据段数据段, 程序中已初始化的全局变量放在该段程序中已初始化的全局变量放在该段.bss : *(.bss) ; 包含未初始化的全局可用数据包含未初始化的全局可用数据, 如未初始化全局变量如未初始化全局变量变量A1作为未初始化的变量将保存在 .bss

25、段中变量A2 作为已初始化的变量将保存在 .data 段中常量A3保存在只读数据断 .rodata 段中main函数对应的代码保存在 .text 段中寄存器变量A5直接保存在ARM的一个寄存器中局部变量A4当程序执行到main函数时存放在main函数对应的函数栈中第53页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东55链接排列顺序为 -lm -lc -lgcc -lgEmbest IDE附带的GNU标准函数库标准标准C函数库函数库 libc.a -lc标准数学函数库标准数学函数库 libm.a -lm标准函数库的支持库标准函数库的支持库libg.a-lgGCC的支持库的支持库lib

26、gcc.a-lgcc第54页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东56包含文件目录编译目标文件输出目录编译器预定义设置使用ARM指令、THUMB指令或交互方式设置编译的字节顺序第55页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东57包含文件目录；汇编输出文件目录汇编预定义ARM/THUMB指令或交互工作方式编码字节顺序第56页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东58设置使用的链接脚本文件设置输出的调试信息文件设置入口文件设置链接的用户函数库或标准函数库第57页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东59第58页/共107页202

27、2-7-2信息学院-通信教研室-油海东60调试准备存储区映像文件存储区映像文件命令脚本文件命令脚本文件调试配置连接和下载控制执行调试信息观察第59页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东61文件格式第60页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东62用户一般不用关注以下选项用户一般不用关注以下选项总线宽度、访问尺寸、读等待、写等待、高速访问等待总线宽度、访问尺寸、读等待、写等待、高速访问等待名称起始地址长度属性第61页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东63调试命令列表调试命令列表BKPTCLEAR 清除断点BKPTDATA 设置数据断点B

28、KPTINST 设置指令断点BKPTLIST 断点列表DISASM 反汇编DOWNLOAD 文件下载GO 执行程序HELP 显示帮助信息MEMREAD 存储区读MEMWRITE 存储区写REFRESH 刷新窗口REGLIST 寄存器列表REGREAD 寄存器读REGWRITE 寄存器写RESET 复位目标设备SCRIPT 执行脚本文件STEP 单步执行程序STOP 停止执行程序SYMBOL 载入符号文件MEMWRITE 存储区写存储区写语语 法：法： memwrite e 地址 数值 说说 明：明： 向存储区指定地址写入数值 地址 要写入数值的存储区地址 数值 待写数值 选选 项：项： -e

29、大端方式写入 示例： memwrite 0 x1000 0 x5A 向地址0 x1000处写入数值0 x5A memwrite -e 0 x2000000 0 x22334455 等效于memwrite 0 x2000000 0 x55443322第62页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东64第63页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东65命令命令语法语法说明说明参数参数gogo从当前从当前PCPC执行执行目标程序目标程序无无memwritememwrite -e 地址地址 数值数值 向存储区指定向存储区指定地址写入数值地址写入数值 地址地址/ / 数

30、值数值 -e:-e:大端格式大端格式refresh refresh 刷新所有窗口刷新所有窗口 无无regwrite regwrite 寄存寄存器名器名 寄存器值寄存器值 写寄存器写寄存器 寄存器名寄存器名 寄寄存器值存器值reset reset 复位目标板复位目标板无无stop stop 停止目标板运停止目标板运行行无无第64页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东66第65页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东67设置连接后执行的命令脚本设置调试信息文件设置下载文件设置下载到RAM区地址第66页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东68

31、复位运行停止重新运行单步进入函数单步执行单步跳出函数执行到光标设置断点禁止断点第67页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东69存储区窗函数栈窗观察窗变量窗寄存器窗外围寄存器窗第68页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东70值已修改寄存器窗外围寄存器寄存器树值已修改值已修改寄存器名值已修改寄存器组第69页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东71第70页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东72源文件*.Elf*.Bin( (编译编译) )(Elf to Bin)(Elf to Bin)第71页/共107页2022-7-

32、2信息学院-通信教研室-油海东73命令中断和退出执行Flash操作命令时，本按钮提供中断命令功能，其他情况时为关闭应用程序数据上载读取整个FLASH芯片数据或芯片部分扇区数据，并保存为BIN格式文件，文件名由用户在编程子对话框中指定。 芯片保护对整个FLASH芯片或芯片部分扇区执行保护操作。 效验和读取整个FLASH芯片数据或芯片部分扇区数据，计算并显示所有数据的效验和（字节和基于2的补码）。 文件校验读取FLASH芯片数据，与选择的编程数据文件进行比较，如果遇到不同的数据，软件停止校验操作，并显示不同单元的地址。 编程 对整个FLASH或部分扇区进行编程，用户可以设置编程前自动擦除以及编程过

33、程中自动校验。芯片擦除 根据用户设置擦除整个FLASH芯片数据或擦除芯片部分扇区数据。全空检查检查Flash是否处于空白状态，当遇到非空单元时，软件退出检查，并显示非空单元的地址和数据。选择要编程的Bin文件选择上载的Bin文件保存路径和名称第72页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东74CPU编码方式设置读取目标板上所有写入寄存器列表中的寄存器数据，并显示在数值（Value）栏显示当前选择处理器的内部功能寄存器名称、初始缺省值，写入数值，并可以修改。设置需要写入的存储区地址、数据以及宽度。选择CPU的型号复位电路；测试寄存器；测试存储区；测试RAM；读取FLASH标识第7

34、3页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东75选择FLASH的型号选择使用的FLASH芯片数目：1、2或4片。选择数据访问宽度：8、16或32位。设置FLASH烧写地址按顺序显示该芯片包含的扇区编号、大小以及每个扇区的起始地址。 选择FLASH要编程的扇区范围第74页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东76扩展名扩展名说明说明*.ews工作区文件，一个工作区可以有多个工程文工作区文件，一个工作区可以有多个工程文件件*.prg工程文件工程文件*.opt工作区状态文件工作区状态文件*.c/*.cppC源文件或源文件或C+源文件源文件*.s/*.asm汇编源文件

35、汇编源文件*.hC/C+头文件头文件第75页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东77扩展名扩展名说明说明*.inc汇编头文件汇编头文件*.mac汇编宏定义文件汇编宏定义文件*.map存储区映像文件存储区映像文件*.cs命令脚本文件命令脚本文件*.ld链接脚本文件链接脚本文件*.o编译后的目标模块编译后的目标模块第76页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东78扩展名扩展名说明说明*.a目标模块库目标模块库*.lib系统编译生成的或可调用的库系统编译生成的或可调用的库*.elf待调试的符号文件待调试的符号文件/可执行文件可执行文件/输出文件输出文件*.bin

36、2进制可执行文件进制可执行文件第77页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东79第78页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东801.ARM汇编语言伪指令汇编语言伪指令3.ARM汇编语言程序结构汇编语言程序结构2.ARM汇编语言语句格式汇编语言语句格式4. 简单的简单的ARM程序设计程序设计6.ARM汇编语言与汇编语言与C混合编程混合编程5.ARM汇编语言集成开发环境汇编语言集成开发环境第79页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东81第80页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东82第81页/共107页2022-7-2信

37、息学院-通信教研室-油海东83第82页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东84ARM寄存器寄存器 ATPCS别名别名说明说明R0-R3a1-a4参数参数/结果结果R4-R6v1-v3局部变量寄存器局部变量寄存器1-3R7v4/wr局部变量寄存器局部变量寄存器4/Thumb状状态工作寄存器态工作寄存器R8v5ARM状态局部变量寄存器状态局部变量寄存器5R9v6/sbARM状态局部变量寄存器状态局部变量寄存器6 /RWPI的静态基址寄存器的静态基址寄存器R10v7/slARM状态局部变量寄存器状态局部变量寄存器7 /数据栈限制指针寄存器数据栈限制指针寄存器第83页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东85ARM寄存器寄存器 ATPCS别名别名说明说明R11v8ARM状态局部变量寄存器状态局部变量寄存器8R12ip子程序内部调用的临时寄存子程序内部调用的临时寄存器器R13sp数据栈指针寄存器数据栈指针寄存器R14lr链接寄存器链接寄存器R15pC程序计数器程序计数器第84页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东86第85页/共107页2022-7-2信息学院-通信教研室-油海东87寄存器别名特殊名使用规则R0a1 参数/结果scra