一、ARM汇编开发的两种的方式
ARM汇编开发指用ARM提供的汇编指令，进行ARM程序的开发。
ARM汇编开发，有两种开发方式，一种是使用ARM汇编，一种是使用ARM GNU汇编。两种汇编开发，使用的汇编指令是完全一样的，区别是宏指令，伪指令，伪操作不一样。其实两种开发方式的区别在于所使用的编译工具不一样。
对于ARM汇编，使用的是ARM公司开发的编译器，而ARM GNU汇编，是使用GNU为ARM指令集开发的编译器，也就是arm-gcc。
二、ARM的编译开发环境
两种常用的ARM的编译开发环境
三、伪操作，宏指令，伪指令
伪操作：ARM汇编语言程序里的一些特殊指令助记符，其作用主要是完成汇编程序做各种准备工作，在源程序进行汇编时由汇编程序处理，而不是在计算机运行期间由机器执行。如程序段的定义，就属于伪操作。
宏指令：一段独立的程序代码，可插在源程序中，通过伪操作来定义。
伪指令：ARM汇编语言程序里的一些特殊指令助记符，不在处理器运行期间执行，在汇编时，被合适的ARM的机器指令代替，从而实现真正的指令操作。
四、ARM汇编伪操作
伪操作
语法格式
作用
GBLA
GBLA Varible
声明一个全局的算术变量，并将其初始化为0
GBLL
GBLL Varible
声明一个全局的逻辑变量，并将其初始化成{FALSE}
GBLS
GBLS Varible
声明一个全局的字符串变量，并将其初始化成空串
LCLA
LCLA Varible
声明一个局部的算术变量，并将其初始化为0
LCLL
LCLL Varible
声明一个局部的逻辑变量，并将其初始化成{FALSE}
LCLS
LCLS Varible
声明一个局部的字符串变量，并将其初始化成空串
SETA
SETA Varible expr
给一个全局或局部算术变量赋值
SETL
SETL Varible expr
给一个全局或局部逻辑变量赋值
SETS
SETS Varible expr
给一个全局或局部字符串变量赋值
RLIST
name LIST {list of registers}
为一个通用寄存器列表定义名称
CN
name CN expr
为一个协处理器的寄存器定义名称
CP
name CP expr
为一个协处理器定义名称
DN/SN
name DN/SN expr
DN/SN为一个双精度/单精度的VFP寄存器定义名称
FN
name FN expr
为一个FPA浮点寄存器定义名称
LTORG
LTONG
声明一个数据缓冲池（文字池）的开始
MAP
MAP expr {, base-register}
定义一个结构化的内存表(storage map)的首地址
FIELD
{label} FIELF expr
定义一个结构化内存表中的数据域
SPACE
{label} SPACE expr
分配一块连续内存单元，并用0初始化
DCB
{label} DCB expr {,expr}..
分配一块字节内存单元，并用expr初始化
DCD/ DCDU
{label} DCD/DCDU expr {,expr}…
分配一块字内存单元， 并用expr初始化
DCDO
{label} DCDO expr {,expr}…
分配一块字对齐的字内存单元， 并用expr初始化
DCFD/DCFDU
{label} DCFD{U} fpliteral
,{,fpliteral}…
为双精度的浮点数分配字对齐的内存单元
DCFS/DCFSU
{label} DCFS{U} fpliteral
,{,fpliteral}…
为单精度的浮点数分配字对齐的内存单元
DCI
{label} DCI expr, {expr}…
ARM代码分配一段字对齐的内存单元，填充expr（二进制指令码），THUMB代码中，分配一段半字对齐的半字内存单元。
DCQ/ DCQU
{label} DCQ{U} {-} literal,
{, {-} literal}…
分配一段以双字（8个字节）为单位的内存
DCW/DCWU
{label} DCW{U} {-} literal,
{, {-} literal}…
DCW用于分配一段半字对齐的半字内存单元
1、AREA
创建一段新的程序代码或数据区。
格式 ： AREA name, {,attr,} …
其中，name是程序段名， atrr是段名属性
对于属性，有以下一些：
2、ALIGN
指定对齐
ALIGN 4 表示4字节地址对齐
ALIGN 8 表示8字节地址对齐
注意：在AREA中使用和单独使用ALIGN的区别，在于格式和对齐的计算不一样。
3、ENTRY
指定汇编程序的入口。
一个程序至少有一个入口点，也可以有多个入口点，但是在一个源文件中，最多只能有一个ENTRY。当多个源文件均有ENTRY时，由链接器指定程序真正的入口。
4、END
表示源程序的结束
所以汇编语言源文件必须以END结束，汇编器遇到END, 将结束编译。
5、EXPORT
格式：EXPORT 标号 [,WEAK]
声明一个全局标号，其他源文件可以使用这个标号。WEAK表示碰上其他同名标号时，其他标号优先。
6、IMPORT
格式: IMPORT 标号，[,WEAK]
表示该引用的标号在其他源文件中，单要在当前文件中引用。WEAK表示找不到该标号时，也不报错，一般该标号置为0，如果是B 或BL指令用到该标号，该指令置为nop。
该标号会加入到当前源文件的符号表中。
7、EXTERN
和IMPORT一样，不同在于，如果当前文件没有引用该标号，该标号不会加入到当前源文件的符号表中。
8、GET(或INCLUDE)
将一个源文件包含到当前的源文件中
9、EQU
对一个常量标号赋值
格式： name EQU expression
其中： name符号名， expression寄存器相关或者程序相关的固定值
如：
num EQU 2 ; 为符号赋予数字2
EQU，等同于C语言中用#define定义一个常量
10、SPCAE
用于分配一片连续内存单元，并用0初始化。SPACE可用%代替。
格式： {label} SPACE expr
label ： 是一个标号, 可选
expr： 分配的内存字节数
如
stack SPACE 100 ； 分配100个字节内存单元，并用0初始化。标号stack是这片空间的起始地址
11、DCB
用于分配段字节内存单元，并用伪操作中的expr初始化。
格式： {label} DCB expr {,expr}
label： 是一个标号，可选
expr： 可以是-128~255的数值或者字符串
如：
string DCB "HELLO" ;为HELLO字符串分配空间， string是这块空间的起始地址
12、DCD及DCDU
用于分配段字内存单元（分配的内存都是字对齐，DCDU并不严格字对齐），并用伪操作中的expr初始化。 DCD 可用 & 代替。
格式： {label} DCD expr, {,expr}
label: 是一个标号，可选，表示这块内存单元的首地址
expr： 数字表达式或程序中的标号
如：
data DCD 1,2,3,4 ;分配字对齐的字单元空间，初始化为1，2，3，4
五、ARM汇编伪指令
ARM伪指令包括： ADR, ADRL,LDR ,NOP
THUMB伪指令包括：ADR, LDR, NOP
伪指令
语法格式
作用
ADR
ADR{cond} register, expr
将基于PC或基于寄存器的地址值读取到寄存器中。小范围的地址读取
ADRL
ADRL{cond} register, expr
将给予PC或基于寄存器的地址值读取到寄存器中。中等范围的地址读取
LDR
LDR {cond} register,
=[expr|label]
将一个32位的立即数或者一个地址值读取到寄存器中。大范围的地址读取
NON
NOP
在汇编时，被替换成空操作
六、ARM GNU编译环境
伪操作
语法格式
作用
.byte
.byte expr {,expr}…
分配一段字节内存单元，并用expr初始化
.hword/.short
.hword expr {,expr}…
分配一段半字内存单元，并用expr初始化
.ascii
.ascii expr {,expr}…
定义字符串expr
.asciz/.string
.asciz expr {,expr}…
定义字符串expr（会增加/0为结束符）
.floar/.single
.float expr {,expr}…
定义32bit IEEE浮点数expr
.double
.doubel expr {,expr}…
定义64bit IEEE浮点数expr
.word/.long/.int
.word expr {,expr}…
分配一段字内存单元，并用expr初始化
.fill
.fill repeat {,size} {,value}
分配一段字节内存单元，用sieze长度value填充repeat次
.zero
.zero size
分配一段字节内存单元，并用0填充内存
.space/.skip
.space size, {,value}
分配一段内存单元，用value将内存初始化
.section
.section expr
定义一个段
.text
.text {subsection}
代码段，
.data
.data{subsection}
数据段
.bss
.bss{subsection}
bss段
.cond 16/.thumb
.code 16/.thumb
表示之后的汇编指令使用THUMB指令集
.code 32/.arm
.code 32/.arm
表示之后的汇编指令使用ARM指令集
.end
.end
标记汇编文件的结束
.include
.include "filename"
将一个源文件包含到当前源文件中
.align/.balign
.align {alignment} {,fill},{max}
7. 从0学ARM-汇编伪指令、lds详解
.arm
定义一下代码使用ARM指令集编译
.thumb
定义一下代码使用Thumb指令集编译
.section
.section expr 定义一个段。expr可以使.text .data. .bss
.text
.text {subsection} 将定义符开始的代码编译到代码段
.data
.data {subsection} 将定义符开始的代码编译到数据段,初始化数据段
.bss
.bss {subsection} 将变量存放到.bss段,未初始化数据段
.align
.align{alignment}{,fill}{,max} 通过用零或指定的数据进行填充来使当前位置与指定边界对齐
.align 4 --- 16字节对齐 2的4次方
.align (4) --- 4字节对齐
.org
.org offset{,expr} 指定从当前地址加上offset开始存放代码，并且从当前地址到当前地址加上offset之间的内存单元，用零或指定的数据进行填充
.extern
用于声明一个外部符号，用于兼容性其他汇编
.code 32
同.arm
.code 16
同.thumb
.weak
用于声明一个弱符号，如果这个符号没有定义，编译就忽略，而不会报错
.end
文件结束
.include
.include “filename” 包含指定的头文件, 可以把一个汇编常量定义放在头文件中
.equ
格式：.equ symbol, expression把某一个符号(symbol)定义成某一个值(expression).该指令并不分配空间，类似于c语言的 #define
.set
给一个全局变量或局部变量赋值，和.equ的功能一样
举例：.set
.set start, 0x40
mov r1, #start ;r1里面是0x40
举例.equ
.equ start, 0x40
mov r1, #start ;r1里面是0x40
#define PI 3.1415
等价于
.equ PI, 31415
五、GNU伪指令
关键点：伪指令在编译时会转化为对应的ARM指令
ADR伪指令 ：该指令把标签所在的地址加载到寄存器中。ADR伪指令为小范围地址读取伪指令，使用的相对偏移范围：当地址值是字节对齐 (8位) 时，取值范围为-255～255，当地址值是字对齐 (32位) 时，取值范围为-1020～1020。语法格式:
ADR{cond} register,label
ADR R0, lable
ADRL伪指令：将中等范围地址读取到寄存器中
ADRL伪指令为中等范围地址读取伪指令。使用相对偏移范围：当地址值是字节对齐时，取值范围为-64～64KB；当地址值是字对齐时，取值范围为-256～256KB
语法格式：
ADRL{cond} register,label
ADRL R0，lable
LDR伪指令:LDR伪指令装载一个32位的常数和一个地址到寄存器。语法格式：
LDR{cond} register,=[expr|label-expr]
LDR R0，=0XFFFF0000 ；mov r1,#0x12 对比一下
注意：（1）ldr伪指令和ldr指令区分下面是ldr伪指令：
ldr r1,=val @ r1 = val 是伪指令，将val标号地址赋给r1
【与MDK不一样，MDK只支持ldr r1,=val】
下面是ldr指令：
ldr r2,val @ r1 = *val 是arm指令,将标号val地址里的内容给r2
val: .word 0x11223344
（2）如何利用ldr伪指令实现长跳转
ldr pc，=32位地址
（3）编码中解决非立即数的问题用arm伪指令ldr
ldr r0,=0x999 ；0x999 不是立即数，
六、GNU汇编的编译1. 不含lds文件的编译
假设我们有以下代码，包括1个main.c文件，1个start.s文件：start.s
.global _start
_start: @汇编入口
ldr sp,=0x41000000
b main
.global mystrcopy
.text
mystrcopy: //参数dest->r0,src->r2
LDRB r2, [r1], #1
STRB r2, [r0], #1
CMP r2, #0 //判断是不是字符串尾
BNE mystrcopy
MOV pc, lr
stop:
b stop @死循环，防止跑飞 等价于while(1)
.end @汇编程序结束
main.c
extern void mystrcopy(char *d,const char *s);
int main(void)
{
const char *src ="yikoulinux";
char dest[20]={};
mystrcopy(dest,src);//调用汇编实现的mystrcopy函数
while(1);
return 0;
}
Makefile编写方法如下：
1. TARGET=start
2. TARGETC=main
3. all:
4. arm-none-linux-gnueabi-gcc -O0 -g -c -o $(TARGETC).o $(TARGETC).c
5. arm-none-linux-gnueabi-gcc -O0 -g -c -o $(TARGET).o $(TARGET).s
6. #arm-none-linux-gnueabi-gcc -O0 -g -S -o $(TARGETC).s $(TARGETC).c
7. arm-none-linux-gnueabi-ld $(TARGETC).o $(TARGET).o -Ttext 0x40008000 -o $(TARGET).elf
8. arm-none-linux-gnueabi-objcopy -O binary -S $(TARGET).elf $(TARGET).bin
9. clean:
10. rm -rf *.o *.elf *.dis *.bin
Makefile含义如下：
定义环境变量TARGET=start，start为汇编文件的文件名
定义环境变量TARGETC=main，main为c语言文件
目标：all，4~8行是该指令的指令语句
将main.c编译生成main.o,$(TARGETC)会被替换成main
将start.s编译生成start.o,$(TARGET)会被替换成start
4-5也可以用该行1条指令实现
通过ld命令将main.o、start.o链接生成start.elf,-Ttext 0x40008000表示设置代码段起始地址为0x40008000
通过objcopy将start.elf转换成start.bin文件，-O binary (或--out-target=binary) 输出为原始的二进制文件,-S (或 --strip-all)输出文件中不要重定位信息和符号信息，缩小了文件尺寸，
clean目标
clean目标的执行语句，删除编译产生的临时文件
【补充】
gcc的代码优化级别，在 makefile 文件中的编译命令4级 O0 -- O3 数字越大，优化程度越高。O3最大优化
volatile作用volatile修饰的变量，编译器不再进行优化，每次都真正访问内存地址空间。
2. 依赖lds文件编译
实际的工程文件，段复杂程度远比我们这个要复杂的多，尤其Linux内核有几万个文件，段的分布及其复杂，所以这就需要我们借助lds文件来定义内存的分布。
文件列表
main.c和start.s和上一节一致。
map.lds
OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")
/*OUTPUT_FORMAT("elf32-arm", "elf32-arm", "elf32-arm")*/
OUTPUT_ARCH(arm)
ENTRY(_start)
SECTIONS
{
. = 0x40008000;
. = ALIGN(4);
.text :
{
.start.o(.text)
*(.text)
}
. = ALIGN(4);
.rodata :
{ *(.rodata) }
. = ALIGN(4);
.data :
{ *(.data) }
. = ALIGN(4);
.bss :
{ *(.bss) }
}
解释一下上述的例子:
OUTPUT_FORMAT("elf32-littlearm", "elf32-littlearm", "elf32-littlearm")指定输出object档案预设的binary 文件格式。可以使用objdump -i列出支持的binary 文件格式；
OUTPUT_ARCH(arm) 指定输出的平台为arm，可以透过objdump -i查询支持平台；
ENTRY(_start) ：将符号_start的值设置成入口地址；
. = 0x40008000: 把定位器符号置为0x40008000(若不指定, 则该符号的初始值为0)；
.text : { .start.o(.text) *(.text) } :前者表示将start.o放到text段的第一个位置，后者表示将所有(*符号代表任意输入文件)输入文件的.text section合并成一个.text section；
.rodata : { *(.data) } : 将所有输入文件的.rodata section合并成一个.rodata section；
.data : { *(.data) } : 将所有输入文件的.data section合并成一个.data section；
.bss : { *(.bss) } : 将所有输入文件的.bss section合并成一个.bss section；该段通常存放全局未初始化变量
. = ALIGN(4);表示下面的段4字节对齐
连接器每读完一个section描述后, 将定位器符号的值增加该section的大小。
来看下，Makefile应该如何写：
# CORTEX-A9 PERI DRIVER CODE
# VERSION 1.0
# ATHUOR 一口Linux
# MODIFY DATE
# 2020.11.17 Makefile
#=================================================#
CROSS_COMPILE = arm-none-linux-gnueabi-
NAME =start
CFLAGS=-mfloat-abi=softfp -mfpu=vfpv3 -mabi=apcs-gnu -fno-builtin -fno-builtin-function -g -O0 -c
LD = $(CROSS_COMPILE)ld
CC = $(CROSS_COMPILE)gcc
OBJCOPY = $(CROSS_COMPILE)objcopy
OBJDUMP = $(CROSS_COMPILE)objdump
OBJS=start.o main.o
#================================================#
all: $(OBJS)
$(LD) $(OBJS) -T map.lds -o $(NAME).elf
$(OBJCOPY) -O binary $(NAME).elf $(NAME).bin
$(OBJDUMP) -D $(NAME).elf > $(NAME).dis
%.o: %.S
$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<
%.o: %.s
$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<
%.o: %.c
$(CC) $(CFLAGS) -c -o $@ $<
clean:
rm -rf $(OBJS) *.elf *.bin *.dis *.o
编译结果如下：
编译结果
最终生成start.bin,改文件可以烧录到开发板测试，因为本例没有直观现象，后续文章我们加入其它功能再测试。
【注意】
其中交叉编译工具链「arm-none-linux-gnueabi-」 要根据自己实际的平台来选择，本例是基于三星的exynos-4412工具链实现的。
地址0x40008000也不是随便选择的，
exynos4412 地址分布
读者可以根据自己手里的开发板对应的soc手册查找该地址。
linux内核的异常向量表
linux内核的内存分布也是依赖lds文件定义的，linux内核的编译我们暂不讨论，编译好之后会再以下位置生成对应的lds文件:
arch/arm/kernel/vmlinux.lds
我们看下该文件的部分内容：
vmlinux.lds
OUTPUT_ARCH(arm)制定对应的处理器；
ENTRY(stext)表示程序的入口是stext。
同时我们也可以看到linux内存的划分更加的复杂，后续我们讨论linux内核，再继续分析该文件。
3. elf文件和bin文件区别：1） ELF
ELF文件格式是一个开放标准，各种UNIX系统的可执行文件都采用ELF格式，它有三种不同的类型：
ELF格式提供了两种不同的视角，链接器把ELF文件看成是Section的集合，而加载器把ELF文件看成是Segment的集合。
2） bin
BIN文件是直接的二进制文件，内部没有地址标记。bin文件内部数据按照代码段或者数据段的物理空间地址来排列。一般用编程器烧写时从00开始，而如果下载运行，则下载到编译时的地址即可。
在Linux OS上，为了运行可执行文件，他们是遵循ELF格式的，通常gcc -o test test.c，生成的test文件就是ELF格式的，这样就可以运行了，执行elf文件，则内核会使用加载器来解析elf文件并执行。
在Embedded中，如果上电开始运行，没有OS系统，如果将ELF格式的文件烧写进去，包含一些ELF文件的符号表字符表之类的section，运行碰到这些，就会导致失败，如果用objcopy生成纯粹的二进制文件，去除掉符号表之类的section，只将代码段数据段保留下来，程序就可以一步一步运行。
elf文件里面包含了符号表等。BIN文件是将elf文件中的代码段，数据段，还有一些自定义的段抽取出来做成的一个内存的镜像。
并且elf文件中代码段数据段的位置并不是它实际的物理位置。他实际物理位置是在表中标记出来的。
