1、前言
匯編語言是一種低級編程語言，通常是一對一的匯編語言指令（助記符）與由核心執行的實際二進制操作碼之間的關系，在高度優化的情況下，匯編代碼可能會很有用，在編寫編譯器或者無法直接使用底層功能的情況下，在C中添加匯編代碼是必需的，部分SoC的啟動代碼、設備驅動程序或者操作系統開發也可能需要匯編代碼，在進行嵌入式Linux開發的時候需要掌握一定的ARM匯編知識，對於ARM Cortex-A架構的芯片，系統上電后，C語言運行環境還沒有設置好，因此肯定是不能直接運行C代碼的，所以必須先用匯編語言設置好C運行環境，初始化好SP指針等，使用匯編語言設置好C運行環境后，才能開始運行C語言代碼。
2、GNU匯編語法
對於ARM架構下的匯編語言，編譯使用的是gcc交叉編譯工具鏈，匯編代碼要符合GNU匯編語法，GNU匯編語法適用於所有的架構，並不是ARM獨享的，GNU匯編由一系列的語句組成，每行一條語句，每條語句有3個可選部分，如下所示：
label: instruction @comment
label：label就是標號，表示地址的位置，有一些指令的前面可能會存在標號，然后通過這個標號就可以得到指令的地址，標號也可以用來表示數據的地址，任何以冒號":"結尾的標識符都會被認為是一個標號label；
instruction：匯編指令或者偽指令；
@：表示后面的是注釋，和C語言的注釋一樣，同樣也可以使用"/**/"進行注釋；
comment：要注釋的內容。
例如，下面的ARM匯編代碼：
Code: MOVS R0,#0x14 @設置R0=0x14
上面的舉例代碼中，"Code:"就是標號，"MOVS R0,#0x14"就是指令，"@"后面就是注釋的內容。
需要注意的是，ARM中的指令、偽指令、偽操作、寄存器名等可以全部使用大寫，也可以全部使用小寫，但是不能大小寫混合使用。
另外，用戶還可以使用".section"偽操作來定義一個段，匯編系統中預定義了一些段名，如下：
.text：表示代碼段；
.data：表示初始化的數據段；
.bss：表示未初始化的數據段；
.rodata：表示只讀數據段。
用戶可以使用".section"來定義一個段，每個段以段名開始，以下一個段名或者文件結束，例如：
.section .mysection @定義一個.mysection段
匯編程序的默認入口標號是"_start"，不過也可以在鏈接腳本中使用ENTRY來指明其它的入口點，下面的代碼就是使用"_start"來作為入口標號：
.global _start _start: MOVS R0,#0X14 @R0=0x14
在上面的代碼中，".global"就是偽操作，表示"_start"是一個全局標號，類似C語言定義的全局變量一樣，ARM匯編中常用的偽操作有如下：
.byte：定義單字節數據，例如：.byte 0x14；
.short：定義雙字節數據，例如：.short 0x1000；
.long：定義四字節數據，例如：.long 0x10001000；
.equ：賦值語句，其格式為：.equ 變量名,表達式，例如：.equ cnt,0x14，表示cnt=0x14；
.align：表示數據字節對齊，例如：.align 4，表示4字節對齊；
.end：表示匯編源文件結束；
.global：定義一個全局標號。
GNU匯編同樣也支持函數，函數的格式如下所示：
函數名：
函數體
返回語句
GNU匯編函數中的返回語句並不是必須的。
3、ARM v7-A常用匯編指令
接下來，總結一些ARM v7-A架構中常用的匯編指令，如下：
（1）處理器內部數據傳輸
在處理器內部來回傳遞數據，常見的操作有：
- 數據從一個寄存器傳輸到另一個寄存器
- 數據傳輸到特殊寄存器，例如CPSR寄存器
- 將立即數傳輸到寄存器
常用的數據傳輸指令有3個，分別是MOV、MRS和MSR，這3個指令的用法如下：
| 指令 | 目的 | 源 | 作用 |
| MOV | R0 | R1 | 將R1里面的數據賦值到R0中 |
| MRS | R0 | CPSR | 將CPSR里面的數據賦值到R0中 |
| MSR | CPSR | R1 | 將R1的數據賦值到CPSR中 |
（1.1）MOV指令
MOV指令用於將數據從一個寄存器賦值到另一個寄存器，或將一個立即數賦值到寄存器里面，使用示例如下：
MOV R0,R1 @將R1中的數據傳遞到R0，也就是R0=R1 MOV R0，#0x14 @將立即數0x14傳遞到R0，也就是R0=0x14
（1.2）MRS指令
MRS指令用於將特殊寄存器，例如CPSR或SPSR中的數據傳遞到通用寄存器，使用如下：
MRS R0,CPSR @將CPSR中的數據傳遞到R0，也就是R0=CPSR
（1.3）MSR指令
MSR指令用來將通用寄存器中的數據傳遞到特殊寄存器，例如CPSR和CPSR，使用如下：
MSR CPSR,R0 @將R0的數據傳遞到CPSR中，也就是CPSR=R0
（2）存儲器訪問指令
ARM架構不能直接去訪問存儲器，例如RAM中的數據，I.MX6UL中的寄存器就是RAM類型的，當我們使用匯編指令來配置SoC寄存器的時候就需要借助存儲器訪問指令，一般的步驟為，先將要配置的寄存器值寫入到Rx寄存器中，然后使用存儲器訪問指令將Rx中的數據寫入到SoC的寄存器中，讀取SoC寄存器的值類似，常用的存儲器訪問指令有LDR和STR，用法如下：
| 指令 | 作用 |
| LDR Rd,[Rn,#offset] | 將存儲器Rn+offset位置的數據讀取到Rd中 |
| STR Rd,[Rn,#offset] | 將Rd中的數據寫入到存儲器Rn+offset位置中 |
（2.1）LDR指令
在嵌入式ARM中，LDR指令用於從存儲器中加載數據到通用寄存器Rx中，另外，LDR指令也能將一個立即數加載到寄存器Rx中，但是要使用"="，而不是"#"，在ARM開發中，LDR最常用的就是讀取SoC的寄存器值，例如，I.MX6UL有一個寄存器GPIO1_GDIR，該寄存器地址為0x0209C004，如果想要讀取該寄存器中的數值，可以使用下面匯編代碼：
LDR R0,=0x0209C004 @將寄存器地址0x0209C004加載到R0中
LDR R1,[R0] @讀取寄存器地址0x0209C004中的數據到R1中
上述示例代碼中，沒有使用到offset，也就是offset為0。
（2.2）STR指令
LDR指令可以用來讀取存儲器的數據都Rx寄存器中，STR指令可以將數據寫入到存儲器中，例如，I.MX6UL有一個寄存器GPIO1_GDIR，該寄存器地址為0x0209C004，如果想要往該寄存器中寫入數值，可以使用下面匯編代碼：
LDR R0,=0x0209C004 @將寄存器地址0x0209C004加載到R0中 LDR R1,=0x00000001 @將0x00000001加載到R1中 STR R1,[R0] @將R1中的值寫入到寄存器地址0x0209C004中
另外，需要注意的是，LDR指令和STR指令都是按照字進行讀取和寫入的，也就是直接操作32bit數據，如果要按照字節或者半字操作的話，可以在LDR指令和STR指令后面加上"B"或"H"，例如按字節操作的指令為LDRB和STRB。
（3）壓棧和出棧指令
在編寫代碼的時候，通常會在A函數中調用B函數，當B函數執行完以后需要再回到A函數處執行，如果想要跳回到A函數繼續正常執行，那就必須在跳到B函數之前將當前處理器的狀態保存起來（保存R0~R15寄存器的值），當B函數執行完后，需要將前面保存的寄存器值恢復到R0~R15，保存寄存器的值操作就是現場保護，恢復寄存器的值操作就是恢復現場，在進行現場保護需要使用PUSH指令進行壓棧操作，恢復現場就需要使用POP指令進行出棧操作，這些指令一次可以操作多個寄存器數據，利用當前的棧指針SP來生成地址，用法如下：
| 指令 | 作用 |
| PUSH <reg list> | 將寄存器列表壓入棧中 |
| POP <reg list> | 將寄存器列表出棧 |
例如，現在需要將R0~R3寄存器和R12這5個寄存器壓棧，當前的SP指針指向0x80000000，處理器的堆棧向下增長，ARM匯編代碼如下：
PUSH {R0~R3,R12} @將R0~R3和R12進行壓棧操作
代碼執行后，堆棧如下所示：
此時的堆棧指針SP指向0x7FFFFFEC，假如現在需要將LR寄存器進行壓棧，ARM匯編代碼如下：
PUSH {LR} @將LR寄存器進行壓棧操作
代碼執行后，堆棧生長如下所示：
想要將寄存器出棧的話，使用下面的ARM匯編代碼：
POP {LR} @先將LR寄存器出棧 POP {R0~R3,R12} @將R0~R3,R12寄存器出棧
棧是一種先進后出的模型，出棧是從棧頂先開始，地址依次減小來提取堆棧中的數據恢復到寄存器列表中。
（4）跳轉指令
在ARM匯編中，有多種跳轉操作，例如：
- 使用B、BL或BX指令直接跳轉
- 直接向PC寄存器里面寫入數據
在上面列出的操作中，都可以完成跳轉操作，但是一般常用的還是使用跳轉指令B、BL或者BX，指令用法如下：
| 指令 | 作用 |
| B <label> | 跳轉到label |
| BX <Rm> | 間接跳轉，跳轉到存放在Rm的地址處，並切換指令集 |
| BL <label> | 跳轉到label，並將返回地址保存到LR中 |
| BLX <label> | 跳轉到Rm指定的地址，並將返回地址保存到LR中，切換指令集 |
（4.1）B指令
B指令會將PC寄存器的值設置為跳轉的目標地址，一旦執行B指令后，ARM處理器將會立即跳到指定的目標地址，如果想調用的函數不會再返回到原來的地方執行，就可以使用B指令，使用示例如下：
_start: ldr sp,=0x80200000 @設置堆棧指針SP b main @跳轉到main函數處執行
示例代碼就是在匯編中初始化C運行環境，然后跳轉到C文件的main函數處執行，main函數調用后，將不會返回到原來的位置處執行。
（4.2）BL指令
BL指令在跳轉之前會將當前PC寄存器的值保存到LR寄存器中，通過將LR寄存器中的值重新加載到PC中，就可以繼續從跳轉之前的代碼處執行，這是子程序調用的一個基本常用手段，例如，ARM處理器的irq中斷服務函數使用匯編編寫，主要是使用匯編來實現現場保護和現場恢復、獲取中斷號等，具體的中斷處理過程使用C函數，所以存在在匯編中調用C函數的問題，C函數的處理過程完成以后，需要返回到匯編的中斷服務函數，一般是恢復現場，這時候就要使用BL指令進行跳轉了，典型代碼如下：
push {r0, r1} @將r0和r1進行保存 cps #0x13 @處理器進入SVC模式 bl system_irqhandler @跳轉到C的中斷處理函數 cps #0x12 @處理器進入IRQ模式 pop {r0, r1} @恢復r0和r1寄存器 str r0, {r1, #0x10 } @中斷執行完成，寫EOIR
上面代碼中，使用BL指令跳轉到C版本的中斷處理函數system_irqhandler，函數執行完后，需要返回到原來的位置繼續執行下面的匯編代碼。
（5）算術運算指令
ARM匯編中也可以進行算術運算，例如加減乘除操作，使用對應的運算指令即可，常用的運算指令用法如下：
| 指令 | 計算公式 | 作用 |
| ADD Rd, Rn, Rm | Rd = Rn + Rm | 加法運算 |
| ADD Rd, Rn, #immed | Rd = Rn + #immed | |
| ADC Rd, Rn, Rm | Rd = Rn + Rm + 進位 | 帶進位的加法運算 |
| ADC Rd, Rn, #immed | Rd = Rn + #immed + 進位 | |
| SUB Rd, Rn, Rm | Rd = Rn - Rm | 減法運算 |
| SUB Rd, Rn, #immed | Rd = Rn - #immed | |
| SBC Rd, Rn, Rm | Rd = Rn - Rm - 借位 | 帶借位的減法 |
| SBC Rd, Rn, #immed | Rd = Rn - #immed -借位 | |
| MUL Rd, Rn, Rm | Rd = Rn * Rm | 乘法運算 |
| UDIV Rd, Rn, Rm | Rd = Rn / Rm | 無符號除法運算 |
| SDIV Rd, Rn, Rm | Rd = Rn / Rm | 有符號除法運算 |
（6）邏輯運算指令
ARM中還有一些常用的邏輯運算指令，用法如下：
| 指令 | 計算公式 | 作用 |
| AND Rd, Rn | Rd = Rd & Rn | 按位與 |
| AND Rd, Rn, #immed | Rd = Rn & #immed | |
| AND Rd, Rn, Rm | Rd = Rn & Rm | |
| ORR Rd, Rn | Rd = Rd | Rn | 按位或 |
| ORR Rd, Rn, #immed | Rd = Rn | #immed | |
| ORR Rd, Rn, Rm | Rd = Rn | Rm | |
| BIC Rd, Rn | Rd = Rd & (~Rn) | 位清除 |
| BIC Rd, Rn, #immed | Rd = Rn & (~#immed) | |
| BIC Rd, Rn, Rm | Rd = Rn & (~Rm) |
對於更多更詳細的ARM匯編指令，可以參考ARM官網的相關文檔。
4、小結
本文主要記錄了ARM中一些匯編基礎知識和一些常用的ARM匯編指令。