[ARM][匯編] 01.基礎概念

1.全局標號

1.1.使用方法

1.1.1.聲明全局標號

1.1.2.定義全局標號

1.1.3.引用全局標號

1.2.全局標號與局部標號的區別

1.3.注意事項

2.局部標號

2.1.使用方法

2.1.1.定義局部標號

2.1.2.跳轉引用

2.2.局部標號與全局標號的對比

2.3.注意事項

3.符號定義偽指令

3.1.變量與數據定義

3.1.1.定義字節 - DCB

3.1.2.定義字 - DCW

3.1.3.定義雙字 - DCD

3.2.內存分配與對齊

3.2.1.預留內存空間 - SPACE

3.2.2.內存對齊 - ALIGN

3.2.3.設置起始地址 - ORG

3.3.符號重定義與別名

3.3.1.定義常量 - EQU

3.3.2.定義變量 - SET

3.3.3.宏定義 - MACRO、MEND

3.4.代碼段與數據段控制

3.4.1.定義段 - AREA

3.5.外部符號引用

3.5.1.聲明外部符號 - IMPORT

3.5.2.導出符號 -?EXPORT

3.6. 注意事項

4.程序控制偽指令

4.1.程序入口 - ENTRY

4.2.程序結束 - END

5.條件編譯偽指令

1.全局標號

ARM 匯編中，全局標號是可在整個程序范圍內被引用的標識符，代表了內存中的一個特定地址，能夠指向代碼中的某條指令，也可以指向數據段里的某個數據項，全局標號通過 .global 或 .globl 偽指令來聲明，其作用如下：

跨文件引用：大型項目中，程序往往會被分割成多個源文件，全局標號能讓不同源文件之間相互引用特定的代碼或數據，從而實現模塊化編程。
鏈接器識別：鏈接器在將多個目標文件鏈接成一個可執行文件時，會利用全局標號來確定不同模塊之間的跳轉地址和數據引用，保證程序的正確執行。

1.1.使用方法

1.1.1.聲明全局標號

使用 .global 或 .globl 偽指令將一個標號 <label> 聲明為全局標號，語法如下：

@ 方式一：
.global <label>@ 方式二：
.globl <label>

1.1.2.定義全局標號

全局標號聲明后，就可以在代碼中定義它，例如，以下代碼定義了一個名為 _start 的全局標號，它通常作為程序的入口點：

@ 聲明全局標號 _start全局標號
.global _start@ _start 定義
_start:MOV R0, #1MOV R7, #1SWI 0

1.1.3.引用全局標號

在其他文件或代碼段中，可直接引用已經聲明的全局標號，例如，在另一個文件中調用上述代碼中的 _start 標號：

.extern _start @ 引用全局標號 _startB _start   @ 跳轉至該全局標號處執行

其中 .extern 偽指令用于聲明外部全局標號，表示該標號在其他文件中定義

1.2.全局標號與局部標號的區別

作用域：
- 全局標號：作用域是整個程序，可以在任何文件或者代碼段中被引用。
- 局部標號：作用域僅限于當前文件或代碼段，不能在其他文件中被引用。
聲明方式：
- 全局標號：需要使用 .global 或 .globl 偽指令進行聲明。
- 局部標號：直接在代碼中定義，無需額外的聲明指令。

1.3.注意事項

命名沖突：使用全局標號時，要確保標號名稱在整個程序中是唯一的，避免出現命名沖突，否則，鏈接器在鏈接過程中會報錯。
標號類型：全局標號既可以指向代碼，也可以指向數據，在引用標號時，要明確其類型，確保正確使用。
鏈接順序：在鏈接多個目標文件時，鏈接器會按照指定的順序處理這些文件，要保證引用全局標號的文件在鏈接時能夠找到定義該標號的文件。

2.局部標號

ARM 匯編中，局部標號是一種僅在特定范圍內有效的標號，與全局標號相對。局部標號僅能在當前文件或代碼段內被引用，它代表內存中的一個特定地址，可指向代碼中的某條指令，也可指向數據段里的某個數據項，局部標號有如下特點：

作用域局限：局部標號的作用范圍僅限于定義它的文件或代碼段，在其他文件中無法引用，這使得局部標號具有較好的封裝性，能避免不同文件之間的標號命名沖突。
使用靈活：局部標號通常用于標記代碼中的臨時位置，比如循環的起始和結束位置、條件分支的跳轉點等，方便代碼的編寫和維護。
無需額外聲明：和全局標號不同，局部標號不需要使用 .global 或 .globl 偽指令聲明，直接在代碼中定義即可。

2.1.使用方法

2.1.1.定義局部標號

局部標號由標號名和一個 : 組成，以下代碼定義了一個名為 fun_1 的局部標號：

fun_1:MOV R0, #10CMP R0, #20BLE fun_1b  ; 跳轉到標號 1 處（向后跳轉）

在這個例子中，fun_1 就是一個局部標號，fun_1b 表示向后跳轉到標號 fun_1 處。

2.1.2.跳轉引用

局部標號主要用于跳轉指令，通過指定標號和跳轉方向（向前或向后）實現代碼的跳轉

跳轉方向通過 f（forward，向前）或 b（backward，向后）指定，例如：

    MOV R1, #0
fun_2:ADD R1, R1, #1CMP R1, #8BLT fun_2b  ; 若 R1 < 8，向后跳轉到標號 fun_2 處繼續執行

上面的代碼中，當 R1 中的值小于 8 時，向后跳轉至標號 fun_2 處繼續執行

    MOV R0, #15CMP R0, #8BGT fun_1f  ; 如果 R0 大于 8，向前跳轉到標號 fun_3 處繼續執行MOV R1, #20
fun_3:ADD R2, R0, R1MOV R7, #1SWI 0  ; 退出程序

上面的代碼中，當 R0 中的值大于 8 時，向前跳轉至標號 fun_3 處繼續執行

2.2.局部標號與全局標號的對比

作用域：
- 全局標號：作用域是整個程序，可以在任何文件或代碼段中被引用。
- 局部標號：作用域僅限于當前文件或者代碼段，不能在其他文件中被引用。
聲明方式：
- 全局標號：需要使用 .global 或 .globl 偽指令進行聲明。
- 局部標號：直接在代碼中定義，無需額外的聲明指令。
使用場景：
- 全局標號：常用于定義程序的入口點、公共函數、全局變量等，方便不同文件之間的調用和引用。
- 局部標號：主要用于標記代碼中的臨時位置，如循環、分支等，方便代碼的控制和跳轉。

2.3.注意事項

標號重復使用：由于局部標號的作用域僅限于當前文件或代碼段，同一個局部標號可以在不同的代碼段中重復使用，但在同一個代碼段中不能重復定義。
跳轉方向：在使用局部標號進行跳轉時，要明確指定跳轉方向（f 或 b），否則可能會導致跳轉錯誤。

3.符號定義偽指令

在匯編中，如果要定義變量，則需要用到特定的符號定義偽指令，同時，匯編中也提供了一些偽指令用于修改變量的值或者實現類似 C 語言中宏定義 #define 的功能

3.1.變量與數據定義

3.1.1.定義字節 - DCB

作用：在內存中定義一個或多個字節（8 位）數據，可用于存儲字符、數值或二進制數據：

label: DCB value1, value2, ...

示例：

; 定義字符串（ASCII 碼）
message: DCB 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', 0; 定義數值數組
data_array: DCB 10, 20, 30, 40, 50; 定義二進制數據
flags: DCB 0x01, 0x02, 0x04, 0x08

3.1.2.定義字 - DCW

作用：定義 16 位數據（半字），常用于存儲短整數或 16 位常量：

label: DCW value1, value2, ...

示例：

; 定義 16 位整數數組
short_nums: DCW 1000, 2000, 3000; 定義 16 位常量
max_value: DCW 0xFFFF

3.1.3.定義雙字 - DCD

作用：定義 32 位數據（雙字），常用于存儲整數、地址或指針：

label: DCD value1, value2, ...

示例：

; 定義 32 位整數數組
int_array: DCD 1, 2, 3, 4, 5; 定義地址常量
device_addr: DCD 0x40000000; 定義函數指針
func_ptr: DCD my_function  ; 指向 my_function 函數的地址

3.2.內存分配與對齊

3.2.1.預留內存空間 - SPACE

作用：在內存中預留指定字節數的未初始化空間，常用于創建緩沖區：

label: SPACE size_in_bytes

示例：

; 預留 100 字節的緩沖區
buffer: SPACE 100; 預留 4 字節空間（初始值未定義）
temp_var: SPACE 4

3.2.2.內存對齊 - ALIGN

作用：強制后續代碼或數據按指定字節對齊（如 2、4、8 字節），優化內存訪問效率：

.ALIGN alignment  ; alignment 為 2 的冪（如 2、4、8）

示例：

; 按 4 字節對齊（地址為 4 的倍數）
.ALIGN 4
my_table: DCD 1, 2, 3, 4  ; 確保起始地址是 4 的倍數

3.2.3.設置起始地址 - ORG

作用：指定后續代碼或數據在內存中的起始地址，用于定位特定區域：

ORG 0x10000         ; 從地址 0x10000 開始放置數據
config_data:DCB 0x01, 0x02  ; 配置數據將位于 0x10000

3.3.符號重定義與別名

3.3.1.定義常量 - EQU

作用：為常量或表達式定義符號名，類似 C 語言的 #define：

symbol EQU expression

示例：

; 定義數值常量
MAX_SIZE EQU 100
TIMEOUT EQU 5000; 定義寄存器別名
GPIO_BASE EQU 0x40020000
LED_PIN EQU 5; 使用表達式
DELAY_VAL EQU MAX_SIZE * 2

3.3.2.定義變量 - SET

作用：定義可修改的符號值，類似變量，但在匯編時確定具體值：

symbol SET expression

示例：

count SET 0        ; 初始值為 0
count SET count+1  ; 遞增（匯編時計算）

3.3.3.宏定義 - MACRO、MEND

作用：定義可復用的代碼片段，類似函數但在匯編時展開：

MACRO
$label macro_name $param1, $param2...              ; 宏體（使用 $param1 等參數）
MEND

示例：

MACRO
$label DELAY $countMOV r0, #$count
delay_loop:SUBS r0, r0, #1BNE delay_loop
MEND; 使用宏
DELAY 100            ; 插入 100 次循環的延遲代碼

3.4.代碼段與數據段控制

3.4.1.定義段 - AREA

作用：將代碼或數據分組到不同的內存區域（如 .text、.data、.bss）：

AREA name, attributes

示例：

; 代碼段（只讀、可執行）
AREA my_code, CODE, READONLY
ENTRY             ; 程序入口點
MOV r0, #1        ; 代碼指令; 數據段（已初始化數據）
AREA my_data, DATA, READWRITE
my_variable DCD 100  ; 初始值為 100; BSS 段（未初始化數據，僅占位）
AREA my_bss, NOINIT, READWRITE
buffer SPACE 1024  ; 預留 1024 字節未初始化空間

3.5.外部符號引用

3.5.1.聲明外部符號 - IMPORT

作用：聲明當前文件中使用的、但定義在其他文件中的符號（如函數、變量）：

IMPORT printf        ; 聲明 printf 函數在其他文件中定義...LDR r0, =messageBL printf        ; 調用外部函數

3.5.2.導出符號 -?EXPORT

作用：聲明當前文件中定義的符號可被其他文件引用（類似 C 語言的 extern）：

EXPORT my_function   ; 導出函數供其他文件使用
my_function:...

3.6. 注意事項

符號作用域：在 AREA 內定義的符號僅在該區域可見，跨區域需使用全局聲明（如 .global）。
對齊要求：某些架構（如 ARM）要求特定類型的訪問（如 32 位數據）必須按 4 字節對齊，否則會觸發異常。
匯編時計算：EQU 和 SET 的值在匯編時確定，無法在運行時修改。

4.程序控制偽指令

4.1.程序入口 - ENTRY

偽指令 ENTRY 標記程序的起始執行地址，通常位于 .text 段：

AREA MyCode, CODE, READONLY
ENTRY                  ; 程序從此處開始執行B main             ; 跳轉到主函數

4.2.程序結束 - END

程序結束偽指令 END 標記匯編程序結束，告訴匯編器停止處理后續代碼：

END

5.條件編譯偽指令

IF、ELSE、ENDIF 使程序可以根據條件選擇性地包含或排除代碼段，類似 C 語言的 #ifdef：

IF :DEF: DEBUG   ; 如果定義了 DEBUG 符號MOV r0, #1   ; 執行這段代碼
ELSEMOV r0, #0   ; 若程序中未定義 DEBUG 符號則執行這段代碼
ENDIF