B BL指令淺析

B或BL指令引起處理器轉移到“子程式名”處開始執行。兩者的不同之處在于BL指令在轉移到子程式執行之前，将其下一條指令的位址拷貝到R14（LR,鍊 接寄存器）。由于BL指令儲存了下條指令的位址，是以使用指令“MOV PC ,LR”即可實作子程式的傳回。而B指令則無法實作子程式的傳回，隻能實作單純的跳轉。使用者在程式設計的時候，可根據具體應用選用合适的子程式調用語句。

   AREA Init,CODE,READONLY  

;該僞指令定義了一個代碼段，段名為Init，屬性隻讀

ENTRY                      ;程式的入口點辨別

.

.

bl delay                 ;調用延遲

.

.

mov pc,lr                 ;傳回

下面的在BLOG中看到覺得講得比較詳細就拷過來了

ARM彙編指令的一些總結

ARM彙編指令很多，但是真正常用的不是很多，而且需要認真琢磨的又更少了。

比較有用的是MOV B BL LDR STR

還是通過具體彙編代碼來學習吧。

@ disable watch dog timer      

mov   r1, #0x53000000   //立即數尋址方式 

mov   r2, #0x0 

str   r2, [r1]        

立即數尋址方式，立即數要求以“#”作字首，對于十六進制的數，還要求在#後面加上0x或者&。STR是比較重要的指令了，跟它對應的是LDR。 ARM指令集是加載/存儲型的，也就是說它隻處理在寄存器中的資料。那麼對于系統存儲器的通路就經常用到STR和LDR了。STR是把寄存器上的資料傳輸 到指定位址的存儲器上。它的格式我個人認為很特殊：

STR(條件) 源寄存器，<存儲器位址>

比如 STR R0, [R1] ，意思是R0-> [R1]，它把源寄存器寫在前面，跟MOV、LDR都相反。

LDR應該是非常常見了。LDR就是把資料從存儲器傳輸到寄存器上。而且有個僞指令也是LDR，是以我有個百思不得其解的問題。看這段代碼：

mov r1, #GPIO_CTL_BASE 

add   r1, r1, #oGPIO_F 

ldr   r2,=0x55aa   // 0x55aa是個立即數啊，前面加個=幹什麼？ 

對于當中的ldr 那句，我就不明白了，如果你把=去掉，是不能通過編譯的。我查了一些資料，個人感覺知道了原因：這個=應該表示LDR不是ARM指令，而是僞指令。作為僞指令的時候，LDR的格式如下：

LDR 寄存器， =數字常量/Label

它的作用是把一個32位的位址或者常量調入寄存器。嗬嗬，那大家可能會問，

“MOV r2,#0x55aa”也可以啊。應該是這樣的。不過，LDR是僞指令啊，也就是說編譯時編譯器會處理它的。怎麼處理的呢？——規則如下：如果該數字常量 在MOV指令範圍内，彙編器會把這個指令作為MOV。如果不在MOV範圍中，彙編器把該常量放在程式後面，用LDR來讀取，PC和該常量的偏移量不能超過 4KB。

然後說一下跳轉指令。ARM有兩種跳轉方式。

（1） mov pc <跳轉位址〉

這種向程式計數器PC直接寫跳轉位址，能在4GB連續空間内任意跳轉。

（2）通過 B BL BLX BX 可以完成在目前指令向前或者向後32MB的位址空間的跳轉（為什麼是32MB呢？寄存器是32位的，此時的值是24位有符号數，是以32MB）。

B是最簡單的跳轉指令。要注意的是，跳轉指令的實際值不是絕對位址，而是相對位址——是相對目前PC值的一個偏移量，它的值由彙編器計算得出。

BL非常常用。它在跳轉之前會在寄存器LR(R14)中儲存PC的目前内容。BL的經典用法如下：

bl NEXT   ; 跳轉到NEXT 

…… 

NEXT 

…… 

mov pc, lr    ; 從子程式傳回。 

最後提一下Thumb指令。ARM體系結構還支援16位的Thumb指令集。Thumb指令集是ARM指令集的子集，它保留了32位代碼優勢的同時還大大 節省了存儲空間。由于Thumb指令集的長度隻有16位，是以它的指令比較多。它和ARM各有自己的應用場合。對于系統性能有較高要求，應使用32位存儲 系統和ARM指令集；對于系統成本和功耗有較高要求，應使用16位存儲系統和ARM指令集。 

對ARM異常（Exceptions）的了解

分類:技術筆記

畢設筆記

1．對ARM異常（Exceptions）的了解

所有的系統引導程式前面中會有一段類似的代碼，如下：

.globl _start                    ；系統複位位置

_start: b       reset            ；各個異常向量對應的跳轉代碼

ldr     pc, _undefined_instruction ；未定義的指令異常

ldr     pc, _software_interrupt     ；軟體中斷異常

ldr     pc, _prefetch_abort          ；記憶體操作異常

ldr     pc, _data_abort               ；資料異常

ldr     pc, _not_used                  ；未使用

ldr     pc, _irq                       ；慢速中斷異常

ldr     pc, _fiq                       ；快速中斷異常

從中我們可以看出，ARM支援7種異常。問題時發生了異常後ARM是如何響應的呢？第一個複位異常很好了解，它放在0x0的位置，一上電就執行它， 而且我們的程式總是從複位異常處理程式開始執行的，是以複位異常處理程式不需要傳回。那麼怎麼會執行到後面幾個異常處理函數呢？

看看書後，明白了ARM對異常的響應過程，于是就能夠回答以前的這個疑問。

當一個異常出現以後，ARM會自動執行以下幾個步驟：

（1）把下一條指令的位址放到連接配接寄存器LR(通常是R14)，這樣就能夠在處理異常傳回時從正确的位置繼續執行。

（2）将相應的CPSR(目前程式狀态寄存器)複制到SPSR（備份的程式狀态寄存器）中。從異常退出的時候，就可以由SPSR來恢複CPSR。

(3) 根據異常類型，強制設定CPSR的運作模式位。

（4）強制PC（程式計數器）從相關異常向量位址取出下一條指令執行，進而跳轉到相應的異常處理程式中。

至于這些異常類型各代表什麼，我也沒有深究。因為平常就關心reset了，也沒有必要弄清楚。

ARM規定了異常向量的位址：

b       reset            ； 複位 0x0

ldr pc, _undefined_instruction ；未定義的指令異常 0x4

ldr     pc, _software_interrupt     ；軟體中斷異常    0x8

ldr     pc, _prefetch_abort          ；預取指令    0xc

ldr     pc, _data_abort               ；資料        0x10

ldr     pc, _not_used                  ；未使用      0x14

ldr     pc, _irq                       ；慢速中斷異常   0x18

ldr   pc, _fiq                       ；快速中斷異常    0x1c

這樣了解這段代碼就非常簡單了。碰到異常時，PC會被強制設定為對應的異常向量，進而跳轉到相應的處理程式，然後再傳回到主程式繼續執行。

這些引導程式的中斷向量，是僅供引導程式自己使用的，一旦引導程式引導Linux核心完畢後，會使用自己的中斷向量。

嗬嗬，這又有問題了。比如，ARM發生中斷(irq)的時候，總是會跑到0x18上執行啊。那Linux核心又怎麼能使用自己的中斷向量呢？原因在于 Linux核心采用頁式存儲管理。開通MMU的頁面映射以後，CPU所發出的位址就是虛拟位址而不是實體位址。就Linux核心而言，虛拟位址0x18經 過映射以後的實體位址就是0xc000 0018。是以Linux把中斷向量放到0xc000 0018就可以了。

MMU的兩個主要作用：

(1）安全性：規定通路權限

(2) 提供位址空間：把不連續的空間轉換成連續的。

第2點是不是實作頁式存儲的意思？

.globl _start ；系統複位位置

_start: b reset ；各個異常向量對應的跳轉代碼

ldr pc, _undefined_instruction ；未定義的指令異常

……

_undefined_instruction :

.word undefined_instruction

也許有人會有疑問，同樣是跳轉指令，為什麼第一句用的是 b reset；

而後面的幾個都是用ldr？

為了了解這個問題，我們以未定義的指令異常為例。

當發生了這個異常後，CPU總是跳轉到0x4，這個位址是虛拟位址，它映射到哪個實體位址

取決于具體的映射。

ldr pc, _undefined_instruction 

相對尋址，跳轉到标号_undefined_instruction，然而真正的跳轉位址其實是_undefined_instruction的内容——undefined_instruction。那句.word的相當于：

_undefined_instruction dw undefined_instruction (詳見畢設筆記3）。

這個位址undefined_instruction到底有多遠就難說了，也許和标号_undefined_instruction在同一個頁面，也許在 很遠的地方。不過除了reset，其他的異常是MMU開始工作之後才可能發生的，是以undefined_instruction 的位址也經過了MMU的映射。

在剛加電的時候，CPU從0x0開始執行，MMU還沒有開始工作，此時的虛拟位址和實體位址相同；另一方面，重新開機在MMU開始工作後也有可能發生，如果reset也用ldr就有問題了，因為這時候虛拟位址和實體位址完全不同。

是以，之是以reset用b，就是因為reset在MMU建立前後都有可能發生，而其他的異常隻有在MMU建立之後才會發生。用b reset，reset子程式與reset向量在同一頁面，這樣就不會有問題（b是相對跳轉的）。如果二者相距太遠，那麼編譯器會報錯的