[ARM][汇编] 01.基础概念

1.全局标号

1.1.使用方法

1.1.1.声明全局标号

1.1.2.定义全局标号

1.1.3.引用全局标号

1.2.全局标号与局部标号的区别

1.3.注意事项

2.局部标号

2.1.使用方法

2.1.1.定义局部标号

2.1.2.跳转引用

2.2.局部标号与全局标号的对比

2.3.注意事项

3.符号定义伪指令

3.1.变量与数据定义

3.1.1.定义字节 - DCB

3.1.2.定义字 - DCW

3.1.3.定义双字 - DCD

3.2.内存分配与对齐

3.2.1.预留内存空间 - SPACE

3.2.2.内存对齐 - ALIGN

3.2.3.设置起始地址 - ORG

3.3.符号重定义与别名

3.3.1.定义常量 - EQU

3.3.2.定义变量 - SET

3.3.3.宏定义 - MACRO、MEND

3.4.代码段与数据段控制

3.4.1.定义段 - AREA

3.5.外部符号引用

3.5.1.声明外部符号 - IMPORT

3.5.2.导出符号 - EXPORT

3.6. 注意事项

4.程序控制伪指令

4.1.程序入口 - ENTRY

4.2.程序结束 - END

5.条件编译伪指令

1.全局标号

ARM 汇编中，全局标号是可在整个程序范围内被引用的标识符，代表了内存中的一个特定地址，能够指向代码中的某条指令，也可以指向数据段里的某个数据项，全局标号通过 .global 或 .globl 伪指令来声明，其作用如下：

跨文件引用：大型项目中，程序往往会被分割成多个源文件，全局标号能让不同源文件之间相互引用特定的代码或数据，从而实现模块化编程。
链接器识别：链接器在将多个目标文件链接成一个可执行文件时，会利用全局标号来确定不同模块之间的跳转地址和数据引用，保证程序的正确执行。

1.1.使用方法

1.1.1.声明全局标号

使用 .global 或 .globl 伪指令将一个标号 <label> 声明为全局标号，语法如下：

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

1.1.2.定义全局标号

全局标号声明后，就可以在代码中定义它，例如，以下代码定义了一个名为 _start 的全局标号，它通常作为程序的入口点：

@ 声明全局标号 _start全局标号
.global _start@ _start 定义
_start:MOV R0, #1MOV R7, #1SWI 0

1.1.3.引用全局标号

在其他文件或代码段中，可直接引用已经声明的全局标号，例如，在另一个文件中调用上述代码中的 _start 标号：

.extern _start @ 引用全局标号 _startB _start   @ 跳转至该全局标号处执行

其中 .extern 伪指令用于声明外部全局标号，表示该标号在其他文件中定义

1.2.全局标号与局部标号的区别

作用域：
- 全局标号：作用域是整个程序，可以在任何文件或者代码段中被引用。
- 局部标号：作用域仅限于当前文件或代码段，不能在其他文件中被引用。
声明方式：
- 全局标号：需要使用 .global 或 .globl 伪指令进行声明。
- 局部标号：直接在代码中定义，无需额外的声明指令。

1.3.注意事项

命名冲突：使用全局标号时，要确保标号名称在整个程序中是唯一的，避免出现命名冲突，否则，链接器在链接过程中会报错。
标号类型：全局标号既可以指向代码，也可以指向数据，在引用标号时，要明确其类型，确保正确使用。
链接顺序：在链接多个目标文件时，链接器会按照指定的顺序处理这些文件，要保证引用全局标号的文件在链接时能够找到定义该标号的文件。

2.局部标号

ARM 汇编中，局部标号是一种仅在特定范围内有效的标号，与全局标号相对。局部标号仅能在当前文件或代码段内被引用，它代表内存中的一个特定地址，可指向代码中的某条指令，也可指向数据段里的某个数据项，局部标号有如下特点：

作用域局限：局部标号的作用范围仅限于定义它的文件或代码段，在其他文件中无法引用，这使得局部标号具有较好的封装性，能避免不同文件之间的标号命名冲突。
使用灵活：局部标号通常用于标记代码中的临时位置，比如循环的起始和结束位置、条件分支的跳转点等，方便代码的编写和维护。
无需额外声明：和全局标号不同，局部标号不需要使用 .global 或 .globl 伪指令声明，直接在代码中定义即可。

2.1.使用方法

2.1.1.定义局部标号

局部标号由标号名和一个 : 组成，以下代码定义了一个名为 fun_1 的局部标号：

fun_1:MOV R0, #10CMP R0, #20BLE fun_1b  ; 跳转到标号 1 处（向后跳转）

在这个例子中，fun_1 就是一个局部标号，fun_1b 表示向后跳转到标号 fun_1 处。

2.1.2.跳转引用

局部标号主要用于跳转指令，通过指定标号和跳转方向（向前或向后）实现代码的跳转

跳转方向通过 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，向后跳转到标号 fun_2 处继续执行

上面的代码中，当 R1 中的值小于 8 时，向后跳转至标号 fun_2 处继续执行

    MOV R0, #15CMP R0, #8BGT fun_1f  ; 如果 R0 大于 8，向前跳转到标号 fun_3 处继续执行MOV R1, #20
fun_3:ADD R2, R0, R1MOV R7, #1SWI 0  ; 退出程序

上面的代码中，当 R0 中的值大于 8 时，向前跳转至标号 fun_3 处继续执行

2.2.局部标号与全局标号的对比

作用域：
- 全局标号：作用域是整个程序，可以在任何文件或代码段中被引用。
- 局部标号：作用域仅限于当前文件或者代码段，不能在其他文件中被引用。
声明方式：
- 全局标号：需要使用 .global 或 .globl 伪指令进行声明。
- 局部标号：直接在代码中定义，无需额外的声明指令。
使用场景：
- 全局标号：常用于定义程序的入口点、公共函数、全局变量等，方便不同文件之间的调用和引用。
- 局部标号：主要用于标记代码中的临时位置，如循环、分支等，方便代码的控制和跳转。

2.3.注意事项

标号重复使用：由于局部标号的作用域仅限于当前文件或代码段，同一个局部标号可以在不同的代码段中重复使用，但在同一个代码段中不能重复定义。
跳转方向：在使用局部标号进行跳转时，要明确指定跳转方向（f 或 b），否则可能会导致跳转错误。

3.符号定义伪指令

在汇编中，如果要定义变量，则需要用到特定的符号定义伪指令，同时，汇编中也提供了一些伪指令用于修改变量的值或者实现类似 C 语言中宏定义 #define 的功能

3.1.变量与数据定义

3.1.1.定义字节 - DCB

作用：在内存中定义一个或多个字节（8 位）数据，可用于存储字符、数值或二进制数据：

label: DCB value1, value2, ...

示例：

; 定义字符串（ASCII 码）
message: DCB 'H', 'e', 'l', 'l', 'o', 0; 定义数值数组
data_array: DCB 10, 20, 30, 40, 50; 定义二进制数据
flags: DCB 0x01, 0x02, 0x04, 0x08

3.1.2.定义字 - DCW

作用：定义 16 位数据（半字），常用于存储短整数或 16 位常量：

label: DCW value1, value2, ...

示例：

; 定义 16 位整数数组
short_nums: DCW 1000, 2000, 3000; 定义 16 位常量
max_value: DCW 0xFFFF

3.1.3.定义双字 - DCD

作用：定义 32 位数据（双字），常用于存储整数、地址或指针：

label: DCD value1, value2, ...

示例：

; 定义 32 位整数数组
int_array: DCD 1, 2, 3, 4, 5; 定义地址常量
device_addr: DCD 0x40000000; 定义函数指针
func_ptr: DCD my_function  ; 指向 my_function 函数的地址

3.2.内存分配与对齐

3.2.1.预留内存空间 - SPACE

作用：在内存中预留指定字节数的未初始化空间，常用于创建缓冲区：

label: SPACE size_in_bytes

示例：

; 预留 100 字节的缓冲区
buffer: SPACE 100; 预留 4 字节空间（初始值未定义）
temp_var: SPACE 4

3.2.2.内存对齐 - ALIGN

作用：强制后续代码或数据按指定字节对齐（如 2、4、8 字节），优化内存访问效率：

.ALIGN alignment  ; alignment 为 2 的幂（如 2、4、8）

示例：

; 按 4 字节对齐（地址为 4 的倍数）
.ALIGN 4
my_table: DCD 1, 2, 3, 4  ; 确保起始地址是 4 的倍数

3.2.3.设置起始地址 - ORG

作用：指定后续代码或数据在内存中的起始地址，用于定位特定区域：

ORG 0x10000         ; 从地址 0x10000 开始放置数据
config_data:DCB 0x01, 0x02  ; 配置数据将位于 0x10000

3.3.符号重定义与别名

3.3.1.定义常量 - EQU

作用：为常量或表达式定义符号名，类似 C 语言的 #define：

symbol EQU expression

示例：

; 定义数值常量
MAX_SIZE EQU 100
TIMEOUT EQU 5000; 定义寄存器别名
GPIO_BASE EQU 0x40020000
LED_PIN EQU 5; 使用表达式
DELAY_VAL EQU MAX_SIZE * 2

3.3.2.定义变量 - SET

作用：定义可修改的符号值，类似变量，但在汇编时确定具体值：

symbol SET expression

示例：

count SET 0        ; 初始值为 0
count SET count+1  ; 递增（汇编时计算）

3.3.3.宏定义 - MACRO、MEND

作用：定义可复用的代码片段，类似函数但在汇编时展开：

MACRO
$label macro_name $param1, $param2...              ; 宏体（使用 $param1 等参数）
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 次循环的延迟代码

3.4.代码段与数据段控制

3.4.1.定义段 - AREA

作用：将代码或数据分组到不同的内存区域（如 .text、.data、.bss）：

AREA name, attributes

示例：

; 代码段（只读、可执行）
AREA my_code, CODE, READONLY
ENTRY             ; 程序入口点
MOV r0, #1        ; 代码指令; 数据段（已初始化数据）
AREA my_data, DATA, READWRITE
my_variable DCD 100  ; 初始值为 100; BSS 段（未初始化数据，仅占位）
AREA my_bss, NOINIT, READWRITE
buffer SPACE 1024  ; 预留 1024 字节未初始化空间

3.5.外部符号引用

3.5.1.声明外部符号 - IMPORT

作用：声明当前文件中使用的、但定义在其他文件中的符号（如函数、变量）：

IMPORT printf        ; 声明 printf 函数在其他文件中定义...LDR r0, =messageBL printf        ; 调用外部函数

3.5.2.导出符号 - EXPORT

作用：声明当前文件中定义的符号可被其他文件引用（类似 C 语言的 extern）：

EXPORT my_function   ; 导出函数供其他文件使用
my_function:...

3.6. 注意事项

符号作用域：在 AREA 内定义的符号仅在该区域可见，跨区域需使用全局声明（如 .global）。
对齐要求：某些架构（如 ARM）要求特定类型的访问（如 32 位数据）必须按 4 字节对齐，否则会触发异常。
汇编时计算：EQU 和 SET 的值在汇编时确定，无法在运行时修改。

4.程序控制伪指令

4.1.程序入口 - ENTRY

伪指令 ENTRY 标记程序的起始执行地址，通常位于 .text 段：

AREA MyCode, CODE, READONLY
ENTRY                  ; 程序从此处开始执行B main             ; 跳转到主函数

4.2.程序结束 - END

程序结束伪指令 END 标记汇编程序结束，告诉汇编器停止处理后续代码：

END

5.条件编译伪指令

IF、ELSE、ENDIF 使程序可以根据条件选择性地包含或排除代码段，类似 C 语言的 #ifdef：

IF :DEF: DEBUG   ; 如果定义了 DEBUG 符号MOV r0, #1   ; 执行这段代码
ELSEMOV r0, #0   ; 若程序中未定义 DEBUG 符号则执行这段代码
ENDIF