嵌入式系统实践上机实践报告--Thumb汇编指令和ARM工作模式
7页1、华东师范大学计算机科学技术系实验报告计算机科学技术系上机实践报告课程名称:嵌入式系统实践年级:上机实践成绩:指导教师:姓名:创新实践成绩:上机实践名称:Thumb汇编指令和ARM工作模式学号:上机实践日期:上机实践编号:组号:1上机实践时间:2学时一、 实验目的1. 掌握ARM处理器的Thumb指令使用方法;2. 学会使用msr/mrs指令实现ARM处理器工作模式的切换;3. 掌握ld中如何使用命令行指定代码段起始地址;二、 实验设备1. 硬件:Embest EDUKIT-III pc机2. 软件:Embest IDE for ARM三、 实验内容1. 使用THUMB 汇编语言,完成基本reg/mem 访问,以及简单的算术/逻辑运算。2. 使用THUMB 汇编语言,完成较为复杂的程序分支,push/pop,领会立即数大小的限制,并体会ARM 与THUMB 的区别。3. 编写程序从ARM状态切换到Thumb,在ARM状态下把R2赋值为0x12345678,在Thumb状态下把R2赋值为0x87654321,分别观察两个状态下的CPSR、SPSR的值和各个标志位。4. 通过ARM汇编指令,
2、在各种处理器模式下切换并观察各种模式下寄存器的区别;掌握ARM不同模式的进入与推出。四、 实验原理1. ARM 处理器工作状态ARM 处理器共有两种工作状态: ARM:32 位,这种状态下执行字对准的ARM 指令; Thumb:16 位,这种状态下执行半字对准的Thumb 指令在 Thumb 状态下,程序计数器PC 使用位1 选择另一个半字。注意: ARM 和Thumb 之间状态的切换不影响处理器的模式或寄存器的内容。ARM 处理器在两种工作状态之间可以切换。1) 进入Thumb 状态。当操作数寄存器的状态位0 为1 时,执行BX 指令进入Thumb 状态。如果处理器在Thumb 状态进入异常,则当异常处理(IRQ,FIQ,Undef,Abort 和SWI)返回时,自动切换到Thumb 状态。2) 进入ARM 状态。当操作数寄存器的状态位0 为0 时,执行BX 指令进入ARM 状态。处理器进行异常处理(IRQ,FIQ,Undef,Abort 和SWI)。在此情况下,把PC 放入异常模式链接寄存器中。从异常向量地址开始执行也可以进入ARM 状态。2
3、 Thumb 状态的寄存器集Thumb 状态下的寄存器集是ARM 状态下寄存器集的子集。程序员可以直接访问8 个通用的寄存器(R0R7),PC,SP,LR 和CPSP。每一种特权模式都有一组SP,LR 和SPSR。 Thumb 状态的R0R7 与ARM 状态的R0R7 是一致的。 Thumb 状态的CPSR 和SPSR 与ARM 状态的CPSR 和SPSR 是一致的。 Thumb 状态的SP 映射到ARM 状态的R13。 Thumb 状态的LR 映射到ARM 状态的R14。 Thumb 状态的PC 映射到ARM 状态的PC(R15)。Thumb 寄存器与ARM 寄存器的关系如图3-7 所示。 图 3-7 寄存器状态图3 本实验涉及到的as 伪操作.code 16|32code 伪操作用于选择当前汇编指令的指令集。参数16 选择Thumb 指令集,参数32 选择ARM指令集。语法格式.code 16|32.thumb同 .code 16。.arm同 .code 32。.align对齐方式:
4、通过添加填充字节使当前位置满足一定的对齐方式。语法格式.align alignment , fill , max其中alignment 用于指定对齐方式,可能的取值为2 的次幂,缺省为4。ARM7 基础实验教程fill 是填充内容,缺省用0 填充。max 是填充字节数最大值,如果填充字节超过max,就不进行对齐。示例.align4. ARM 处理器模式除用户模式外的其他模式称为特权模式。它们可以自由的访问系统资源和改变模式。其中的5 种称为异常模式,即 FIQ(Fast Interrupt request); IRQ(Interrupt ReQuest); 管理(Supervisor); 中止(Abort) ; 未定义(Undefined) 。当特定的异常出现时,进入相应的模式。每种模式都有某些附加的寄存器,以避免异常出现时用户模式的状态不可靠。剩下的模式是系统模式。仅ARM 体系结构V4 以及以上的版本有该模式。不能由于任何异常而进入该模式。它与用户模式有完全相同的寄存器,然而它是特权
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