嵌入式原理与应用篇---ARM

ARM 架构的 STM32 系列微控制器广泛应用于嵌入式系统开发，理解其汇编语言指令对于优化性能、访问硬件底层非常重要。下面详细解释常见的 ARM 汇编指令及其使用实例。

数据处理指令

1. MOV（移动）

• 功能：将立即数或寄存器值复制到目标寄存器。
• 语法：MOV Rd, Rn 或 MOV Rd, #immediate
• 实例：

  MOV R0, #10      ; R0 = 10（立即数）
  MOV R1, R0       ; R1 = R0（寄存器到寄存器）
  

2. ADD（加法）

• 功能：两个操作数相加，结果存入目标寄存器。
• 语法：ADD Rd, Rn, Rm 或 ADD Rd, Rn, #immediate
• 实例：

  ADD R2, R0, R1   ; R2 = R0 + R1
  ADD R3, R2, #5   ; R3 = R2 + 5
  

3. SUB（减法）

• 功能：两个操作数相减，结果存入目标寄存器。
• 语法：SUB Rd, Rn, Rm 或 SUB Rd, Rn, #immediate
• 实例：

  SUB R4, R3, R1   ; R4 = R3 - R1
  SUB R5, R4, #2   ; R5 = R4 - 2
  

4. CMP（比较）

• 功能：比较两个操作数，设置标志位（不存储结果）。
• 语法：CMP Rn, Rm 或 CMP Rn, #immediate
• 实例：

  CMP R0, R1       ; 比较 R0 和 R1（R0 - R1）
  ; 根据比较结果设置标志位（Z=1 表示相等，N=1 表示 R0 < R1）
  

内存访问指令

1. LDR（加载字）

• 功能：从内存加载 32 位数据到寄存器。
• 语法：LDR Rd, [Rn, #offset]
• 实例：

  LDR R0, [R1]     ; R0 = 内存地址 R1 处的数据
  LDR R2, [R1, #4] ; R2 = 内存地址 R1+4 处的数据
  

2. STR（存储字）

• 功能：将寄存器数据存储到内存。
• 语法：STR Rd, [Rn, #offset]
• 实例：

  STR R0, [R1]     ; 内存地址 R1 = R0
  STR R2, [R1, #8] ; 内存地址 R1+8 = R2
  

分支指令

1. B（无条件跳转）

• 功能：跳转到指定地址执行。
• 语法：B label
• 实例：

  B loop           ; 跳转到 loop 标签处
  

2. BEQ（相等时跳转）

• 功能：如果 Z 标志位为 1（上一次比较结果相等），则跳转。
• 语法：BEQ label
• 实例：

  CMP R0, R1       ; 比较 R0 和 R1
  BEQ equal        ; 如果 R0 == R1，跳转到 equal
  

3. BL（带链接跳转）

• 功能：跳转到子程序并保存返回地址到 LR（R14）。
• 语法：BL function
• 实例：

  BL delay         ; 调用 delay 子程序
  ; 执行完 delay 后，通过 BX LR 返回
  

位操作指令

1. AND（按位与）

• 功能：两个操作数按位与，结果存入目标寄存器。
• 语法：AND Rd, Rn, Rm
• 实例：

  AND R0, R0, #0x0F  ; 保留 R0 的低4位，高28位清零
  

2. ORR（按位或）

• 功能：两个操作数按位或，结果存入目标寄存器。
• 语法：ORR Rd, Rn, Rm
• 实例：

  ORR R0, R0, #0x01  ; 设置 R0 的最低位为1
  

3. EOR（按位异或）

• 功能：两个操作数按位异或，结果存入目标寄存器。
• 语法：EOR Rd, Rn, Rm
• 实例：

  EOR R0, R0, #0xFF  ; 翻转 R0 的低8位
  

实例：LED 闪烁程序

下面是一个使用 STM32 汇编控制 LED 闪烁的完整示例：

; STM32F103 LED闪烁程序.syntax unified.cpu cortex-m3.thumb; 寄存器地址定义
.equ RCC_APB2ENR, 0x40021018    ; 外设时钟使能寄存器
.equ GPIOC_CRH,   0x40011004    ; GPIOC配置寄存器高
.equ GPIOC_ODR,   0x4001100C    ; GPIOC输出数据寄存器
.equ LED_PIN,     0x1000        ; PC13对应的位; 代码段.section .text.global _start_start:; 初始化堆栈指针LDR r0, =_estackMOV sp, r0; 使能GPIOC时钟LDR r0, =RCC_APB2ENRLDR r1, [r0]ORR r1, r1, #0x00000010      ; 使能GPIOC时钟STR r1, [r0]; 配置PC13为推挽输出（模式11: 50MHz，CNF00: 通用推挽输出）LDR r0, =GPIOC_CRHLDR r1, [r0]BIC r1, r1, #0x00F00000      ; 清除PC13的配置位ORR r1, r1, #0x00300000      ; 设置PC13为50MHz推挽输出STR r1, [r0]loop:; 点亮LED（PC13输出低电平）LDR r0, =GPIOC_ODRLDR r1, [r0]BIC r1, r1, #LED_PIN         ; 清除PC13位（输出低）STR r1, [r0]; 延时BL delay; 熄灭LED（PC13输出高电平）LDR r0, =GPIOC_ODRLDR r1, [r0]ORR r1, r1, #LED_PIN         ; 设置PC13位（输出高）STR r1, [r0]; 延时BL delayB loop                       ; 无限循环; 简单延时函数
delay:PUSH {r0, r1}MOV r0, #0xFFFF             ; 外层循环计数delay_outer:MOV r1, #0xFFFF             ; 内层循环计数delay_inner:SUBS r1, r1, #1             ; 递减计数BNE delay_inner             ; 不为0则继续循环SUBS r0, r0, #1             ; 外层计数递减BNE delay_outer             ; 不为0则继续循环POP {r0, r1}BX lr                        ; 返回

总结

ARM 汇编指令是开发 STM32 微控制器的基础，掌握数据处理、内存访问、分支跳转和位操作指令后，可以实现底层硬件控制和高性能代码优化。实际开发中，通常结合 C 语言和汇编以平衡效率和可维护性。