1、前言
汇编语言是一种低级编程语言，通常是一对一的汇编语言指令（助记符）与由核心执行的实际二进制操作码之间的关系，在高度优化的情况下，汇编代码可能会很有用，在编写编译器或者无法直接使用底层功能的情况下，在C中添加汇编代码是必需的，部分SoC的启动代码、设备驱动程序或者操作系统开发也可能需要汇编代码，在进行嵌入式Linux开发的时候需要掌握一定的ARM汇编知识，对于ARM Cortex-A架构的芯片，系统上电后，C语言运行环境还没有设置好，因此肯定是不能直接运行C代码的，所以必须先用汇编语言设置好C运行环境，初始化好SP指针等，使用汇编语言设置好C运行环境后，才能开始运行C语言代码。
2、GNU汇编语法
对于ARM架构下的汇编语言，编译使用的是gcc交叉编译工具链，汇编代码要符合GNU汇编语法，GNU汇编语法适用于所有的架构，并不是ARM独享的，GNU汇编由一系列的语句组成，每行一条语句，每条语句有3个可选部分，如下所示：
label: instruction @comment
label：label就是标号，表示地址的位置，有一些指令的前面可能会存在标号，然后通过这个标号就可以得到指令的地址，标号也可以用来表示数据的地址，任何以冒号":"结尾的标识符都会被认为是一个标号label；
instruction：汇编指令或者伪指令；
@：表示后面的是注释，和C语言的注释一样，同样也可以使用"/**/"进行注释；
comment：要注释的内容。
例如，下面的ARM汇编代码：
Code: MOVS R0,#0x14 @设置R0=0x14
上面的举例代码中，"Code:"就是标号，"MOVS R0,#0x14"就是指令，"@"后面就是注释的内容。
需要注意的是，ARM中的指令、伪指令、伪操作、寄存器名等可以全部使用大写，也可以全部使用小写，但是不能大小写混合使用。
另外，用户还可以使用".section"伪操作来定义一个段，汇编系统中预定义了一些段名，如下：
.text：表示代码段；
.data：表示初始化的数据段；
.bss：表示未初始化的数据段；
.rodata：表示只读数据段。
用户可以使用".section"来定义一个段，每个段以段名开始，以下一个段名或者文件结束，例如：
.section .mysection @定义一个.mysection段
汇编程序的默认入口标号是"_start"，不过也可以在链接脚本中使用ENTRY来指明其它的入口点，下面的代码就是使用"_start"来作为入口标号：
.global _start _start: MOVS R0,#0X14 @R0=0x14
在上面的代码中，".global"就是伪操作，表示"_start"是一个全局标号，类似C语言定义的全局变量一样，ARM汇编中常用的伪操作有如下：
.byte：定义单字节数据，例如：.byte 0x14；
.short：定义双字节数据，例如：.short 0x1000；
.long：定义四字节数据，例如：.long 0x10001000；
.equ：赋值语句，其格式为：.equ 变量名,表达式，例如：.equ cnt,0x14，表示cnt=0x14；
.align：表示数据字节对齐，例如：.align 4，表示4字节对齐；
.end：表示汇编源文件结束；
.global：定义一个全局标号。
GNU汇编同样也支持函数，函数的格式如下所示：
函数名：
函数体
返回语句
GNU汇编函数中的返回语句并不是必须的。
3、ARM v7-A常用汇编指令
接下来，总结一些ARM v7-A架构中常用的汇编指令，如下：
（1）处理器内部数据传输
在处理器内部来回传递数据，常见的操作有：
- 数据从一个寄存器传输到另一个寄存器
- 数据传输到特殊寄存器，例如CPSR寄存器
- 将立即数传输到寄存器
常用的数据传输指令有3个，分别是MOV、MRS和MSR，这3个指令的用法如下：
| 指令 | 目的 | 源 | 作用 |
| MOV | R0 | R1 | 将R1里面的数据赋值到R0中 |
| MRS | R0 | CPSR | 将CPSR里面的数据赋值到R0中 |
| MSR | CPSR | R1 | 将R1的数据赋值到CPSR中 |
（1.1）MOV指令
MOV指令用于将数据从一个寄存器赋值到另一个寄存器，或将一个立即数赋值到寄存器里面，使用示例如下：
MOV R0,R1 @将R1中的数据传递到R0，也就是R0=R1 MOV R0，#0x14 @将立即数0x14传递到R0，也就是R0=0x14
（1.2）MRS指令
MRS指令用于将特殊寄存器，例如CPSR或SPSR中的数据传递到通用寄存器，使用如下：
MRS R0,CPSR @将CPSR中的数据传递到R0，也就是R0=CPSR
（1.3）MSR指令
MSR指令用来将通用寄存器中的数据传递到特殊寄存器，例如CPSR和CPSR，使用如下：
MSR CPSR,R0 @将R0的数据传递到CPSR中，也就是CPSR=R0
（2）存储器访问指令
ARM架构不能直接去访问存储器，例如RAM中的数据，I.MX6UL中的寄存器就是RAM类型的，当我们使用汇编指令来配置SoC寄存器的时候就需要借助存储器访问指令，一般的步骤为，先将要配置的寄存器值写入到Rx寄存器中，然后使用存储器访问指令将Rx中的数据写入到SoC的寄存器中，读取SoC寄存器的值类似，常用的存储器访问指令有LDR和STR，用法如下：
| 指令 | 作用 |
| LDR Rd,[Rn,#offset] | 将存储器Rn+offset位置的数据读取到Rd中 |
| STR Rd,[Rn,#offset] | 将Rd中的数据写入到存储器Rn+offset位置中 |
（2.1）LDR指令
在嵌入式ARM中，LDR指令用于从存储器中加载数据到通用寄存器Rx中，另外，LDR指令也能将一个立即数加载到寄存器Rx中，但是要使用"="，而不是"#"，在ARM开发中，LDR最常用的就是读取SoC的寄存器值，例如，I.MX6UL有一个寄存器GPIO1_GDIR，该寄存器地址为0x0209C004，如果想要读取该寄存器中的数值，可以使用下面汇编代码：
LDR R0,=0x0209C004 @将寄存器地址0x0209C004加载到R0中
LDR R1,[R0] @读取寄存器地址0x0209C004中的数据到R1中
上述示例代码中，没有使用到offset，也就是offset为0。
（2.2）STR指令
LDR指令可以用来读取存储器的数据都Rx寄存器中，STR指令可以将数据写入到存储器中，例如，I.MX6UL有一个寄存器GPIO1_GDIR，该寄存器地址为0x0209C004，如果想要往该寄存器中写入数值，可以使用下面汇编代码：
LDR R0,=0x0209C004 @将寄存器地址0x0209C004加载到R0中 LDR R1,=0x00000001 @将0x00000001加载到R1中 STR R1,[R0] @将R1中的值写入到寄存器地址0x0209C004中
另外，需要注意的是，LDR指令和STR指令都是按照字进行读取和写入的，也就是直接操作32bit数据，如果要按照字节或者半字操作的话，可以在LDR指令和STR指令后面加上"B"或"H"，例如按字节操作的指令为LDRB和STRB。
（3）压栈和出栈指令
在编写代码的时候，通常会在A函数中调用B函数，当B函数执行完以后需要再回到A函数处执行，如果想要跳回到A函数继续正常执行，那就必须在跳到B函数之前将当前处理器的状态保存起来（保存R0~R15寄存器的值），当B函数执行完后，需要将前面保存的寄存器值恢复到R0~R15，保存寄存器的值操作就是现场保护，恢复寄存器的值操作就是恢复现场，在进行现场保护需要使用PUSH指令进行压栈操作，恢复现场就需要使用POP指令进行出栈操作，这些指令一次可以操作多个寄存器数据，利用当前的栈指针SP来生成地址，用法如下：
| 指令 | 作用 |
| PUSH <reg list> | 将寄存器列表压入栈中 |
| POP <reg list> | 将寄存器列表出栈 |
例如，现在需要将R0~R3寄存器和R12这5个寄存器压栈，当前的SP指针指向0x80000000，处理器的堆栈向下增长，ARM汇编代码如下：
PUSH {R0~R3,R12} @将R0~R3和R12进行压栈操作
代码执行后，堆栈如下所示：
此时的堆栈指针SP指向0x7FFFFFEC，假如现在需要将LR寄存器进行压栈，ARM汇编代码如下：
PUSH {LR} @将LR寄存器进行压栈操作
代码执行后，堆栈生长如下所示：
想要将寄存器出栈的话，使用下面的ARM汇编代码：
POP {LR} @先将LR寄存器出栈 POP {R0~R3,R12} @将R0~R3,R12寄存器出栈
栈是一种先进后出的模型，出栈是从栈顶先开始，地址依次减小来提取堆栈中的数据恢复到寄存器列表中。
（4）跳转指令
在ARM汇编中，有多种跳转操作，例如：
- 使用B、BL或BX指令直接跳转
- 直接向PC寄存器里面写入数据
在上面列出的操作中，都可以完成跳转操作，但是一般常用的还是使用跳转指令B、BL或者BX，指令用法如下：
| 指令 | 作用 |
| B <label> | 跳转到label |
| BX <Rm> | 间接跳转，跳转到存放在Rm的地址处，并切换指令集 |
| BL <label> | 跳转到label，并将返回地址保存到LR中 |
| BLX <label> | 跳转到Rm指定的地址，并将返回地址保存到LR中，切换指令集 |
（4.1）B指令
B指令会将PC寄存器的值设置为跳转的目标地址，一旦执行B指令后，ARM处理器将会立即跳到指定的目标地址，如果想调用的函数不会再返回到原来的地方执行，就可以使用B指令，使用示例如下：
_start: ldr sp,=0x80200000 @设置堆栈指针SP b main @跳转到main函数处执行
示例代码就是在汇编中初始化C运行环境，然后跳转到C文件的main函数处执行，main函数调用后，将不会返回到原来的位置处执行。
（4.2）BL指令
BL指令在跳转之前会将当前PC寄存器的值保存到LR寄存器中，通过将LR寄存器中的值重新加载到PC中，就可以继续从跳转之前的代码处执行，这是子程序调用的一个基本常用手段，例如，ARM处理器的irq中断服务函数使用汇编编写，主要是使用汇编来实现现场保护和现场恢复、获取中断号等，具体的中断处理过程使用C函数，所以存在在汇编中调用C函数的问题，C函数的处理过程完成以后，需要返回到汇编的中断服务函数，一般是恢复现场，这时候就要使用BL指令进行跳转了，典型代码如下：
push {r0, r1} @将r0和r1进行保存 cps #0x13 @处理器进入SVC模式 bl system_irqhandler @跳转到C的中断处理函数 cps #0x12 @处理器进入IRQ模式 pop {r0, r1} @恢复r0和r1寄存器 str r0, {r1, #0x10 } @中断执行完成，写EOIR
上面代码中，使用BL指令跳转到C版本的中断处理函数system_irqhandler，函数执行完后，需要返回到原来的位置继续执行下面的汇编代码。
（5）算术运算指令
ARM汇编中也可以进行算术运算，例如加减乘除操作，使用对应的运算指令即可，常用的运算指令用法如下：
| 指令 | 计算公式 | 作用 |
| ADD Rd, Rn, Rm | Rd = Rn + Rm | 加法运算 |
| ADD Rd, Rn, #immed | Rd = Rn + #immed | |
| ADC Rd, Rn, Rm | Rd = Rn + Rm + 进位 | 带进位的加法运算 |
| ADC Rd, Rn, #immed | Rd = Rn + #immed + 进位 | |
| SUB Rd, Rn, Rm | Rd = Rn - Rm | 减法运算 |
| SUB Rd, Rn, #immed | Rd = Rn - #immed | |
| SBC Rd, Rn, Rm | Rd = Rn - Rm - 借位 | 带借位的减法 |
| SBC Rd, Rn, #immed | Rd = Rn - #immed -借位 | |
| MUL Rd, Rn, Rm | Rd = Rn * Rm | 乘法运算 |
| UDIV Rd, Rn, Rm | Rd = Rn / Rm | 无符号除法运算 |
| SDIV Rd, Rn, Rm | Rd = Rn / Rm | 有符号除法运算 |
（6）逻辑运算指令
ARM中还有一些常用的逻辑运算指令，用法如下：
| 指令 | 计算公式 | 作用 |
| AND Rd, Rn | Rd = Rd & Rn | 按位与 |
| 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) |
对于更多更详细的ARM汇编指令，可以参考ARM官网的相关文档。
4、小结
本文主要记录了ARM中一些汇编基础知识和一些常用的ARM汇编指令。