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一、匯編語言基礎(chǔ)
一）、匯編語言：基本語法
1、匯編指令最典型的書寫模式：
標(biāo)號
操作碼 操作數(shù)1， 操作數(shù)2，... ；注釋
1）、標(biāo)號是可選的，如果有，它必須頂格寫。標(biāo)號的作用是讓匯編器來計算程序轉(zhuǎn)移的地址。
2）、操作碼是指令的助記符，它的前面必須有至少一個空白符，通常使用提個Tab鍵來產(chǎn)生。
3）、操作碼后面往往跟若干個操作數(shù)，而第一個操作數(shù)，通常都給出本指令執(zhí)行結(jié)果的存儲地。不同指令需要不同數(shù)目的操作數(shù)，并且對操作數(shù)的語法要求也可以不同。
4）、注釋均以;開頭，它的有無不影響匯編操作，只是給程序員看的，讓程序員更加可以理解代碼。
2、可以使用EQU指示子來定義常數(shù)，也可以使用DCB來定義一串字節(jié)常數(shù)——允許以字符串的形式表達，還可以使用DCD來定義一串32位整數(shù)。
3、如果匯編器不能識別某些特殊指令的助記符，就需要“手工匯編”，查出該指令的確切二進制機器碼，然后使用DCI編譯器指示器。
4、不同匯編器的指示字和語法都可以不同。以上以ARM匯編器說明，如使用其他匯編器，細看說明和實例代碼。
二）、匯編語言：后綴的使用
1、在ARM處理器中，指令可以帶有后綴的：
2、在Cortex-CM3中，對條件后綴的使用有限制，只有轉(zhuǎn)移指令（B指令）才可以隨意使用。而對于其他指令，Cortex-CM3引入IF-THEN模塊，在這個塊中才可以加后綴，且
必須加后綴。
三）、匯編語言：統(tǒng)一的匯編語言
1、為了有力支持Thumb-2，引入了一個“統(tǒng)一匯編語言（UAL）”語法機制。對于16位指令和32位指令均能實現(xiàn)一些操作，有時雖然指令的實際操作數(shù)不同，或者對立即數(shù)的
長度有不同的限制，但是匯編器允許開發(fā)者以相同的語法格式編寫，并且由匯編器來決定使用16位指令還是32位指令。
2、如果使用了傳統(tǒng)的Thumb語法有些指令會默認更新APSR，即使你沒有加上S后綴。如果使用UAL語法，則必須使用S后綴才能更新。
3、在Thumb-2指令集中，有些操作既可以由16位指令完成，也可以由32位指令完成。在UAL下，可以讓編譯器決定用哪個，也可以手工指令使用16位還是32位。
1）、.W后綴指定32位指令。如果沒有給出后綴，會bain其會先試著用16位指令以縮小代碼體積如果不行在使用32位指令。
2）、.N后綴指定16位指令。
4、32位Thumb-2指令可以按半字節(jié)對齊。
四、指令集
1、APSR中的5個標(biāo)識位：
1）、N：復(fù)數(shù)表示（Negative）。
2）、Z：零結(jié)果標(biāo)識（Zero）。
3）、C：進位/借位標(biāo)識（Carry）。
4）、V：溢出標(biāo)識（oVerflow）。
5）、S：飽和標(biāo)識（Saturation），它不做條件轉(zhuǎn)移的依據(jù)。
2、Cortex-CM3支持的指令集如下：
注意：邊框雙粗的是從ARMv6T2才支持的指令。
雙線邊框的是從Cortex-CM3才支持的指令，（v7的其他款式不一定支持）。
1）、16位數(shù)據(jù)操作指令
2）、16位轉(zhuǎn)移指令
3）、16位存儲器數(shù)據(jù)傳送指令
4）、其他16位指令
5）、32位數(shù)據(jù)操作指令
6）、32位存儲器數(shù)據(jù)傳送指令
7）、32位轉(zhuǎn)移指令
8）、其他32位指令
3、未支持的指令
1）、不再是傳統(tǒng)的架構(gòu)，呆滯某些指令已失去意義
2）、不支持的協(xié)處理器相關(guān)指令
3）、不支持的CPS指令用法
4）、不支持的hint指令
五、近距離的檢視指令
一）、匯編語言：數(shù)據(jù)傳送
1、Cortex-CM3中的數(shù)據(jù)傳輸類型
1）、兩個寄存器間的傳輸數(shù)據(jù)。
2）、寄存器與存儲器間傳輸數(shù)據(jù)。
3）、寄存器與特殊功能寄存器間傳輸數(shù)據(jù)。
4）、把一個立即數(shù)加載到寄存器。
2、用在數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹噶顣rMOV，它的另一個衍生物是MVN——把寄存器的內(nèi)容取反后再傳送。
3、用于訪問存儲器的基礎(chǔ)指令是“加載（load）”和“存儲（store）”。
1）、加載指令LDR把存儲器中的內(nèi)容加載到寄存器中，存儲指令STR把寄存器的內(nèi)容存儲到存儲器中。傳送過程中數(shù)據(jù)類型也可以變通，最常見的格式有：
2）、如果想一次性的解決存儲器訪問問題，可以使用LDM/STM來進行，它相當(dāng)于把若干個LDR/STR給合并起來。
I、表中加粗的符合Cortex-CM3堆棧操作的LDM/STM的使用方式。并且如果Rd是R13，則與PUSH和POP等效。
II、感嘆號表示自增或自減基址存儲器Rd的值，時機是在每次訪問前或訪問后。感嘆號還可以用于單一加載或存儲指令，——LDR/STR。這也就是所謂的“帶預(yù)索引”的LDR和
STR。
III、Cortex-CM3還支持后索引。后索引也要使用一個立即數(shù)offset，但與預(yù)索引不同的是，后索引是忠實使用基址寄存器Rd的值作為數(shù)據(jù)傳送的地址的。待到數(shù)據(jù)傳輸之后，
在執(zhí)行Rd<-Rd+offset。
4、LDR偽指令 VS ADR偽指令
1）、LDR和ADR都有能力產(chǎn)生一個地址，但是語法和行為不同。
2）、對于LDR，如果匯編器發(fā)生要產(chǎn)生立即數(shù)是一個程序地址，它會自動把LSB置位，
3）、對于ADR相反，它不會修改LSB。
二）、匯編語言：數(shù)據(jù)處理
1、雖然助記符都是ADD，但是二進制機器碼是不同的。當(dāng)使用16位加法時會自動更新APSR的標(biāo)識位。然而，在使用了“.W”顯式指定了32位指令后，就可以通過“S”后綴控制
對APSR的更新。
2、常見的算術(shù)四則運算指令
3、Cortex-CM3還片載了硬件乘法器，支持乘加/乘減運算，并能產(chǎn)生64位的值。
4、邏輯運算
5、移位（支持多種組合）運算和循環(huán)運算
6、帶符號擴展指令
7、數(shù)據(jù)序轉(zhuǎn)指令
8、位段處理及把玩指令
三）、匯編語言：子程序呼叫與無條件轉(zhuǎn)移指令
1、最基本的無條件轉(zhuǎn)移指令有兩條：
B Label ；轉(zhuǎn)移到Label處對應(yīng)的地址
BL reg ；轉(zhuǎn)移到有寄存器reg給出的地址
2、呼叫子程序時，需要保存返回地址，正點的指令是：
BL Label ；轉(zhuǎn)移到Label處對應(yīng)的地址，并且把轉(zhuǎn)移前的下條指令地址保存到LR
BLX reg ；轉(zhuǎn)移到由寄存器reg給出的地址，根據(jù)REG的LSB切換處理器的狀態(tài)，并且把轉(zhuǎn)移前的下條指令地址保存到LR
注意：、使用BLX要注意，其改變狀態(tài)的功能。因此確保reg的lsb必須為1，以確保不會進入ARM狀態(tài)。
3、以PC為目的寄存器的MOV和LDR指令也可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)移，常見的形式有：
MOV PC, R0 ; 轉(zhuǎn)移地址由R0給出
LDR PC, [R0] ; 轉(zhuǎn)移地址存儲在R0所指向的存儲器中
POP {..., PC] ; 把返回地址以彈出堆棧的方式送給PC，從而實現(xiàn)轉(zhuǎn)移
LDMIA SP!, {..., PC ; POP另一種等效寫法
注意：使用這些方式必須保證送給PC的值是奇數(shù)（LSB=1）。
四）、標(biāo)志位與條件指令
1、在應(yīng)用程序狀態(tài)寄存器中有5個標(biāo)志位，但只有4個被條件轉(zhuǎn)移指令參考。絕大多數(shù)ARM的條件轉(zhuǎn)移指令根據(jù)他們來決定是否轉(zhuǎn)移。
2、在ARM中數(shù)據(jù)操作指令可以更新這4個標(biāo)志位。這些標(biāo)志位除了可以當(dāng)條件轉(zhuǎn)移的判斷之外，還能再一些場合下作為指令是否執(zhí)行的依據(jù)。或者在移位操作中充當(dāng)各種中介
角色。
3、擔(dān)任條件轉(zhuǎn)移和條件執(zhí)行的依據(jù)時，這4個標(biāo)志位既可以單獨使用，也可以組合使用，以產(chǎn)生15種判斷依據(jù)：
4、在Cortex-CM3中，下列指令可以更新PSR的標(biāo)志：
1）、16位算術(shù)邏輯指令。
2）、32位帶S后綴的算術(shù)邏輯指令。
3）、比較指令和測試指令。
4）、直接寫PSR/APSR（MAR指令）。
五）、匯編語言：指令隔離指令和存儲器隔離指令
六）、匯編指令：飽和運算
1、Cortex-CM3的飽和運算指令分為兩種：帶符號的飽和運算以及無符號飽和運算。
2、飽和運算指令
六、Cortex-CM3中一些有用的新指令
1、MSR和MRS
1）、這兩條指令是訪問特殊功能寄存器的指令，必須在特權(quán)下訪問，出APSR外。
2）、指令語法如下：
MRS <Rn>, <SReg> ; 加載特殊功能寄存器的值到Rn
MSR <SReg>, <Rn> ; 存儲Rn的值到特殊功能寄存器的值
3）、SReg可以是下表中的一個
2、IF-THEN
1）、IF-THEN指令圍成一個塊，里面最多4條指令，它里面的指令可以條件執(zhí)行。
2）、IT使用形式：
3、CBZ和CBNZ
1）、比較并條件跳轉(zhuǎn)指令專為循環(huán)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化而設(shè)，它只能做向前跳轉(zhuǎn)。
2）、格式為
4、SDIV和UDIV
1）、32位硬件除法指令。
2）、格式
3）、運算結(jié)果是Rd = Rn / Rm。
5、REV,REVH,REV16以及REVSH
1）、REV反轉(zhuǎn)32位整數(shù)中的字節(jié)序，REVH則以半字節(jié)為單位反轉(zhuǎn)，且只反轉(zhuǎn)低半字節(jié)。
2）、REVSH在REVH的基礎(chǔ)上，還把反轉(zhuǎn)后的半子做帶符號的擴展。
3）、語法
6、RBIT
1）、RBIT比以前的REV之流更為精細，它是按位反轉(zhuǎn)的，相當(dāng)于把32位整數(shù)的二進制表示法水平旋轉(zhuǎn)180°。此指令在處理串行比特流大有用處。
2）、格式
RBIT.W Rd， Rn
7、SXTB,SXTH,UXTB,UXTH
1）、這四條指令是為了優(yōu)化C的強制數(shù)據(jù)類型轉(zhuǎn)換而設(shè)的，把數(shù)據(jù)寬度轉(zhuǎn)換為處理器喜歡的32位長度。
2）、語法
3）、對于SXTB/SXTH，數(shù)據(jù)帶符號位擴展成32位整數(shù)。對于UXTB/UXTH，高位清0。
8、BFC/BFI,UBFX/SBFX
1）、這四個指令是Cortex-CM3提供的位段操作指令。
2）、BFC（位段清零）指令把32位整數(shù)任意一段連續(xù)的二進制位S清0，語法格式為：
BFC Rd， #lsb， #width
3）、BFI（位段插入指令），則把某寄存器按LSB對齊的數(shù)據(jù)，拷貝到另一個寄存器的某個位段中，其格式為：
BFI.w Rd， Rn， #lsb， #width
4）、UBFX/SBFX都是位段提取指令，語法格式為：
UBFx.w Rd， Rn， #lsb， #width
SBFX.w Rd， Rn， #lsb， #width
9、LDRD/STRD
1）、Cortex-CM3在一定程度上支持對64位整數(shù)，其中LDRD/STRD就是為64位整數(shù)的數(shù)據(jù)傳輸而設(shè)置的。
2）、格式：
10、TBB,TBH
1）、TBB（查表跳轉(zhuǎn)字節(jié)范圍的偏移量）指令和TBH（查表跳轉(zhuǎn)半字節(jié)范圍的偏移量）指令，分別用于從一個字節(jié)數(shù)組表中查找偏移地址，和從半字節(jié)數(shù)組表中查找偏移地
址。TBB的跳轉(zhuǎn)范圍為255*2+4=514，TBH的跳轉(zhuǎn)范圍為65535*2+4=128kb+2。
2）、TBB語法格式
TBB.W [Rn， Rm] ；PC+=Rn[Rm]*2
3）、TBH語法格式
TBH.W [Rn， 2*Rm] ；PC+=Rn[2*Rm]*2
一、存儲器系統(tǒng)的功能概覽
1、Cortex-CM3存儲器系統(tǒng)功能
1）、存儲器映射是預(yù)定義的，并且還規(guī)定好了那個位置使用那條總線。
2）、Cortex-CM3的存儲器系統(tǒng)支持“位帶”操作。
3）、Cortex-CM3存儲器系統(tǒng)支持非對齊訪問和互斥訪問。
4）、Cortex-CM3的存儲器系統(tǒng)支持both大端配置和小端配置。
二、存儲器映射
1、Cortex-CM3只有一個單一固定的存儲器映射。這極大方便了軟件在各種Cortex-CM3單片機間的移植。
2、存儲器的一些位置用于調(diào)試組件等私有外設(shè)，這個地址被稱為“私有外設(shè)區(qū)”。私有外設(shè)區(qū)的組件包括：
1）、閃存地址重載及斷點單元（FPB）。
2）、數(shù)據(jù)觀察點單元（DWT）。
3）、指令跟蹤宏單元（ITM）。
4）、嵌入式跟蹤宏單元（ETM）。
5）、跟蹤端口接口單元（TPIU）。
6）、ROM表。
3、Cortex-CM3的地址空間是4GB，程序可以在代碼區(qū)，內(nèi)部SRAM區(qū)以及RAM區(qū)執(zhí)行。4GB粗線條劃分：
1）、內(nèi)部SRAM區(qū)的大小是512MB，用于讓芯片制造商連接片上的SRAM，這個區(qū)通過系統(tǒng)總線來訪問。在此區(qū)的下部，有一個1MB的位帶區(qū)，該位帶區(qū)還有一個對應(yīng)的
32MB的“位帶別名區(qū)”，容納了8M個“位變量”。位帶區(qū)對應(yīng)的是最低的1MB地址范圍，而位帶別名區(qū)里面的每個字對應(yīng)位帶區(qū)的一個比特。位帶操作只適用于數(shù)據(jù)訪問，
不適用與取指操作。
2）、地址空間另一個512范圍由片上外設(shè)（的寄存器）使用。這個區(qū)也有一條32MB的位帶別名，以便于快捷的訪問外設(shè)寄存器。
3）、還有兩個1GB的范圍，分別用于連接外部RAM和外部設(shè)備，它們之間沒有位帶。兩者的區(qū)別在于外部RAM區(qū)允許執(zhí)行指令，而外設(shè)設(shè)備區(qū)則不允許。
4）、最后剩下0.5GB的地帶是Cortex-CM3內(nèi)核所在區(qū)域，包括系統(tǒng)級組件，內(nèi)部私有外部總線S，外部私有外部總線S，以及由提供者定義的系統(tǒng)外設(shè)。
5）、私有外部總線有兩條
I、AHB外設(shè)總線，只用于Cortex-CM3內(nèi)部的AHB設(shè)備，它們是：NVIC,FPB，DWT和ITM。
II、APB外設(shè)總線，即用于Cortex-CM3內(nèi)部的APB設(shè)備，也用于外部設(shè)備
6）、NVIC所處的區(qū)域叫做“系統(tǒng)控制空間（SCS）”在SCS里面還有SysTick、MPU以及代碼調(diào)試控制所用的寄存器：
三、存儲器訪問屬性S
1、Cortex-CM3為存儲器做了映射之外，還為存儲器的訪問規(guī)定了4中屬性：
1）、可否緩沖（Bufferable）
2）、可否緩存（Cacheable）
3）、可否執(zhí)行（Executable）
4）、可否共享（Shareable）
2、如果配置了MPU，則可以通過它配置不同的存儲區(qū)，并且覆蓋缺省的訪問屬性。
四、存儲器的缺省訪問許可
1、Cortex-CM3有一個缺省的訪問許可，它能防止使用戶代碼訪問系統(tǒng)控制存儲空間，保護NVIC,MPU等關(guān)鍵組件。缺省訪問許可在以下條件時生效：
1）、沒有配置MPU。
2）、配置了MPU，但是MOPU被除能。
2、存儲器的缺省訪問許可
四、位帶操作
一）、簡介
1、支持位帶操作后，可以使用普通的加載/存儲指令來對單一的比特進行讀寫。在Cortex-CM3中，有兩個區(qū)實現(xiàn)了位帶。其中一個是SRAM區(qū)的最低1MB，第二個則是片內(nèi)外
設(shè)區(qū)的最低1MB范圍。這兩個區(qū)的地址除了可以像普通的RAM使用外，它也都有自己的“位帶別名區(qū)”，位帶別名區(qū)把每個比特膨脹成一個32位的字。
1）、位帶區(qū)與別名區(qū)的膨脹對應(yīng)關(guān)系圖A
2）、位帶區(qū)與別名區(qū)的膨脹對應(yīng)關(guān)系圖B
2、Cortex-CM3用如下術(shù)語來表示位帶存儲的地址區(qū)
1）、位帶區(qū)：支持位帶操作的地址區(qū)。
2）、位帶別名：對別名地址的訪問最總作用到位帶區(qū)的訪問上。（注意：這中途有一個地址映射過程）
3、在位帶區(qū)中每個比特都都映射到別名地址區(qū)的一個字——這是只有LSB有效的字。當(dāng)一個別名地址被訪問時，會先把改地址變換成位帶地址。
1）、對于讀操作，讀取位帶地址中的一個字，再把需要的位右移到LSB，并把LSB返回。
2）、對于寫操作，把需要寫的位左移到對應(yīng)的位序號處，然后執(zhí)行一個原子的“讀-改-寫”過程。
4、支持位帶操作的兩個內(nèi)存區(qū)的范圍是：
1）、0x2000_0000-0x000F_FFFF（SRAM區(qū)中的最低1MB）和0x4000_0000-0x400F_FFFF（片上外設(shè)區(qū)中的最低1MB）。
2）、對于SRAM位帶區(qū)的某個比特，記它所在字節(jié)地址為A，位序號為n，則該比特在別名區(qū)的地址是：
3）、對于片上外設(shè)位帶區(qū)的某個比特，記它所在字節(jié)地址為A，位序號為n，則該比特在別名區(qū)的地址是：
5、位帶地址映射
1）、SRAM區(qū)中的位帶地址映射
2）、片上外設(shè)區(qū)中的位帶地址映射
二）、位帶操作的優(yōu)越性
1、位帶操作對硬件I/O密集型的底層程序提供了很大方便。
2、位帶操作可用來化簡跳轉(zhuǎn)的判斷。是代碼更整潔。
3、在多任務(wù)中用于實現(xiàn)共享資源在任務(wù)間的“互鎖”訪問。
三）、其他數(shù)據(jù)長度上的位帶操作
1、位帶操作并不限于以字為單位的傳送。亦可以按半子節(jié)和字節(jié)為單位傳送。
五、在C語言中使用位帶操作
1、C編譯器中并沒有直接支持位帶操作。欲在在C中使用位帶操作，最簡單的做法就是#define一個位帶別名區(qū)的地址。為了簡化位帶操作，也可以定義一些宏。
2、當(dāng)使用位帶功能時，要訪問的變量必須用vollatile來定義。
六、非對齊數(shù)據(jù)傳送
1、Cortex-CM3支持在單一的訪問中使用非（地址）對齊的傳送，數(shù)據(jù)存儲器的訪問無需對齊。
2、非對齊傳送實例
3、在Cortex-CM3中，非對齊的數(shù)據(jù)傳送只發(fā)生在常規(guī)的數(shù)據(jù)傳送指令中，其他的指令則不支持：
1）、多個數(shù)據(jù)的加載存儲（LDM/STM）。
2）、棧堆操作（PUSH/POP）。
3）、互斥訪問（LDREX/STREX）。
4）、位帶操作。
4、應(yīng)該養(yǎng)成好習(xí)慣，總是保持地址對齊。為此可以變成NVIC，使之監(jiān)督地址對齊。
七、互斥訪問
1、在Cortex-CM3中，用互斥體訪問取代了ARM處理器中的SWP指令。
2、互斥訪問的理念同SWP非常相似，不同點在于：在互斥訪問操作下，允許互斥體所在的總線被其他master訪問，也允許被其他運行在本機上的任務(wù)訪問，但是Cortex-CM3
能駁回有可能導(dǎo)致竟態(tài)條件的互斥訪問。
3、互斥訪問分為加載/存儲，相應(yīng)的指令為LDREX/STREX，LDREXH/STREXH，LDREXB/STREXB，分別對應(yīng)于字/半字/字節(jié)
4、使用方式（以LDREX/STREX為例）
1）、語法格式
2）、LDREX指令與LDR相同。而STREX不同，STREX指令的執(zhí)行是可以被駁回的。
I、當(dāng)處理器同意執(zhí)行STREX，Rxf的值會被存儲到（Rn+Offset）處，并且把Rd的值更新。
II、若處理器駁回了STREX的執(zhí)行，則不會發(fā)生存儲動作，并且把Rd的值更新為1。
3）、駁回規(guī)則：只有在LDREX執(zhí)行后最近的一條STREX才能成功執(zhí)行。其他情況下，駁回此STREX
I、中途有其他STR指令執(zhí)行。
II、中途有其他的STREX執(zhí)行。
4）、當(dāng)時用互斥訪問時，LDREX/STREX指令必須成對使用。
八、端模式
1、Cortex-CM3支持both小端模式和大端模式。在絕大多數(shù)情況下，Cortex-CM3都是用小端模式——為了避免不必要的麻煩，推薦使用小端模式。
2、Cortex-CM3中對大端模式的定義與ARM7的不同（小端定義都相同）。在ARM7中大端模式稱為“字不變大端”，而在Cortex-CM3中，使用的是“字節(jié)不變大端”。
1）、Cortex-CM3的字節(jié)不變大端：存儲器視圖
2）、Cortex-CM3的字節(jié)不變大端：在ABH上的數(shù)據(jù)
3）、ARM7字節(jié)不變大端：在ABH上的數(shù)據(jù)
3、在Cortex-CM3,是在復(fù)位時確定使用那種端模式的，且運行時不得改變。指令預(yù)取永遠使用小端模式，在配置控制存儲空間的訪問也永遠小端模式（包括NVIX，F(xiàn)PB之
流）。另外外部私有總線地址區(qū)0xE0000000至0xE00FFFFF也永遠使用小端模式。
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