ASMbits--Assmbly Lanuage Practice
在使用HDL语言进行写RTL来设计硬件芯片。在众多芯片中的璀璨耀眼之一的便是处理器芯片。
在这里借助ASMbits去学习指令集的汇编语言：选择指令集架构：ARMv7；
1 Intro
ARMv7 支持两种指令集：
- ARM 指令集：32 位固定长度的指令集，性能高，代码密度较低。
- Thumb 指令集：16 位固定长度的指令集，代码密度高，性能稍低。
ARMv7 汇编语言是用于编写 ARMv7 架构处理器的低级编程语言，直接操作硬件寄存器、内存和其他底层资源。
1.1 ARMv7汇编语言
1 寄存器
- ARMv7有16个通用寄存器R0~R15;
- 特殊寄存器：
R13：栈指针（SP）。
R14：链接寄存器（LR），用于存储函数返回地址。
R15：程序计数器（PC），存储当前指令地址。
2 指令集
- 支持数据处理指令（如 MOV, ADD, SUB）。
- 支持分支指令（如 B, BL, BX）。
- 支持内存访问指令（如 LDR, STR）。
3 调用约定
- 函数参数通过R0到R3传递；
- 返回值通过 R0 传递。
- 栈用于保存局部变量和函数调用时的返回地址。
1.2 如何汇编语言编程
1 开发环境
- 工具链：使用 ARM 工具链（如 arm-none-eabi-gcc）编译和链接汇编代码；
- 安装：sudo apt install gcc-arm-none-eabi；
- 调试工具： 使用 GDB 或 OpenOCD 调试汇编程序；
2 编写汇编程序
示例：计算全局符号
在这里注意：使用分号来进行注释
.global _start ; 声明全局符号
_start:
MOV R0, #5 ; 将 5 存入 R0
MOV R1, #10 ; 将 10 存入 R1
ADD R0, R0, R1 ; R0 = R0 + R1
BX LR ; 返回到调用者（假设 LR 已设置）
3 编译和链接
将汇编代码保存为 example.s，然后使用以下命令编译和链接：
arm-none-eabi-as example.s -o example.o # 汇编
arm-none-eabi-ld example.o -o example.elf # 链接
4 调试运行
- 使用GDB来调试：
arm-none-eabi-gdb example.elf
- 使用QEMU来模拟运行
qemu-arm example.elf
1.3 ARMv7汇编语言基本概念
1 寄存器操作
- 加载立即数：
MOV R0, #42 ; 将42存入到R0
- 算数运算：
ADD R0, R1, R2 ; R0 = R1 + R2
SUB R0, R1, R2 ; R0 = R1 - R2
2 内存访问
- 加载数据
LDR R0, [R1] ; 从 R1 指向的内存地址加载数据到 R0
- 存储数据
STR R0, [R1] ; 将 R0 的值存储到 R1 指向的内存地址
3 分支和跳转
- 无条件跳转
B label ; 跳转到 label
- 函数调用
BL function ; 调用函数，并将返回地址存入 LR
4 栈操作
- 保存寄存器
PUSH {R0, R1} ; 将 R0 和 R1 压入栈
- 恢复寄存器
POP {R0, R1} ; 从栈中弹出数据到 R0 和 R1
1.4 总结
- ARMv7 汇编语言是直接操作硬件的低级编程语言。
- 通过寄存器、内存访问和分支指令实现功能。
- 使用 ARM 工具链编译和调试汇编程序。
- 适用于嵌入式系统、性能优化和操作系统开发。
2 Exercises
Return from function
.global _start
_start:
// This is for testing your function
bl func // Call your function
// Your function should return here.
1: b 1b // Infinite loop to stop program after testing
func:
// This is where your code starts running when judging.
// Write a function here.
MOV R0, #5 // 将 5 存入 R0
MOV R1, #10 // 将 10 存入 R1
ADD R0, R0, R1 // R0 = R0 + R1
BX LR // 返回到调用者（假设 LR 已设置）
兴趣是最好的动力之一；