实验01 汇编指令实验——作业1

实验一汇编指令实验

一、实验目的

1、初步掌握开发环境及ARM软件模拟器。

2、掌握简单的ARM、THUMB汇编指令的使用方法。

3、通过实验观察不同类型指令的工作原理。

二、实验步骤

(一)、掌握ARM程序开发环境RealView MDK。

1、在“我的电脑”中新建一个目录，比如：“Exp01”。（注意：目录尽量建立在自带的U盘上，以防实验工程被还原）

2、打开Keil uVision软件，点击菜单中的“File->Project->New uVision Project”选项，启动新建工程向导程序，新建一个uVision工程。工程文件保存在第1步创建的目录中，工程命名为：“Exp01”。

图1 新建工程向导启动

图2 向导开始首先为新建工程命名为：Exp01

3、新建工程向导的第一步是：选择设备即处理器的选择(Select Device for Target ‘Target1’)。在对话框的左下方有一个

列表，列表中选择“NXP->LPC2138”。注：LPC2138是实验箱采用的ARM芯片型号。

图3 向导第1步，设置处理器类型

点击确定按钮后，向导程序会弹出一个“提示框”。这个提示框是询问你是否要向工程中添加LPC2000系列处理器的启动代码。这里可以点击“否”按钮。注：启动文件在生成可下载的运行文件时是必须的，这里只是测试汇编程序所以不需要启动文件。

图4 添加启动代码

4、工程建立完成后，uVision软件的主窗口左边就是工程空间浏览器窗口。可以看到已经建立好的工程默认处理器名：“Target 1”，默认源文件组名：“Source Group 1”。

图5 新建工程后的主窗口

右键列表中的“Target 1”，在弹出菜单中选择“Manage Components”选项。可以打开“Components, Enviroment

and Books”窗口。这里可以对默认处理器和源文件组重新命名。

图6 “Components, Environment and Books”窗口

5、在软件主窗口的工具条上点击“新建图标”，就会新建一个文本文件用于编辑源程序代码。

图7 新建文本文件

6、新建的文本文件需要保存，点击菜单“File->Save AS”选项，弹出的对话框中为文件命名，并保存在工程目录中。注意：文件的后缀名必须是“.s”，这是汇编源程序的文件类型。

图8 保存并命名文本文件

7、新建并保存后的源程序文件还要导入到工程中。右键点击列表的“Source Group ASM”选项，在弹出菜单中选择“Add Files to Group ‘Source Group ASM’”选项。在弹出的文件浏览对话框中选择Asm01.s文件并点击“Add”按钮。之后，程序文件被加入到源程序组中。

图9 添加程序文件

8、源程序文件添加程序代码如下：

;********************************************************************** ; NAME: Asm01.s

*

; Author: FeiXiang / TCU Computer and Information Project College

*

; Desc: ARM instruction examples

*

; History: 2015.9.15

*

;********************************************************************** ;/*------------------------------------------------------------------ */

;/* constant define*/

;/*---------------------------------------------- --------------*/

x EQU 45 ; x=45

y EQU 64 ; y=64/

;/*---------- ----------------------------------------------*/

;/* code */

;/*-------------------------------------------------------- */

AREA text,CODE,READONL Y ; code start */

start

mov r0, #x ; put x value into R0

ldr sp, =0x40000000 ;put imme 0x40000000 value into SP

str r0, [sp] ; save the value of R0 into stacks

mov r0, #y ; put y value into R0

ldr r1, [sp] ; read the data from stack,and put it into R1

add r0, r0, r1 ;R0=R0+R1

str r0, [sp]

stop

b stop ; end the code ?cycling

end

9、程序编辑完成后，在进行Build之前，我们需要对工程的选项进行设置。通过鼠标右键点击工程列表中的“Target”可以打开“Options for Target ‘LPC2138’”窗口。

图10 工程选项设置

10、在工程选项窗口，选择“Linker”选项卡，点击取消“Use Memory Layout from Target Dialog”前的对勾，同时删除“Scatter File”中的内容。注意：因为没有下载程序，这里对内存地址空间没有明确的使用要求，所以才做出如下设置。

11、点击工具栏上的“Build”按钮进行编译。编译后，可以点击“Debug”按钮启动调试对话界面，进行单步调试，并观测寄存器中的数值。

图11 编译和调试

图12 Debug 对话界面

(二)、对应汇编程序练习。

1、为了更好的理解汇编指令和程序技巧，本实验设计了几组代码。同时，为了节省时间，后续实验可以不用建立新的工程，只需要将上面实验环节中建立的工程Exp01中的Asm01.s 文件做替换就可以了。每个程序都要编译并仿真运行，观测寄存器和存储器空间的变化，理解汇编指令的作用。 1）间接寻址方式的验证。 下面的程序中，指令“ldr r2, [r11,#0x10]!”后加了“！”，表示通过“R11+0x10”间接取得地址后，还要将新的

寄存器仿真

机器指令区

存储器仿真。地址从0x40000000开始

单步调试按钮

地址值写回到R11寄存器。

;**********************************************************************

; NAME: Asm02.s

*

; Author: FeiXiang / TCU Computer and Information Project College

*

; Desc: ARM instruction examples

*

; History: 2015.9.15

*

;**********************************************************************

;/*------------------------------------------------------------------ */

;/* constant define*/

;/*---------------------------------------------- --------------*/

x EQU 45 ; x=45

y EQU 64 ; y=64/

;/*---------- ----------------------------------------------*/

;/* code */

;/*-------------------------------------------------------- */

AREA text,CODE,READONL Y ; code start */

start

mov r0, #x ; put x value into R0

ldr sp, =0x40000010 ;put imme 0x40000010 value into SP

ldr r12,=0x40000000 ;put imme 0x40000000 value into R12

ldr r11,=0x40000000 ;put imme 0x40000000 value into R11

str r0, [r12,#0x10] ; save the value of R0 into NO.0x40000010 memory space

ldr r1, [sp] ; read the data from stack,and put it into R1

ldr r2, [r11,#0x10]! ; load the value of the NO.0x40000010 memory space into R0 and write back the address

stop

b stop ; end the code cycling

end

2）运算类指令对CPSR的影响。

下面的程序中，指令“sub r2, r0, r1”对CPSR没有影响，指令“subs r2, r0, r1”会影响CPSR的Z标志位。;**********************************************************************

; NAME: Asm03.s

*

; Author: FeiXiang / TCU Computer and Information Project College

*

; Desc: ARM instruction examples

*

; History: 2015.9.17

*

;**********************************************************************

;/*------------------------------------------------------------------ */

;/* constant define*/

;/*---------------------------------------------- --------------*/

x EQU 45 ; x=45

y EQU 45 ; y=45/

;/*---------- ----------------------------------------------*/

;/* code */

;/*-------------------------------------------------------- */

AREA text,CODE,READONL Y ; code start */

start

mov r0, #x ; put x value into R0

mov r1, #y ; put y value into r1

sub r2, r0, r1

subs r2, r0, r1

stop

b stop ; end the code cycling

end

3）堆栈操作指令。

;********************************************************************** ; NAME: Asm04.s

*

; Author: FeiXiang / TCU Computer and Information Project College

*

; Desc: ARM instruction examples

*

; History: 2015.9.18

*

;********************************************************************** ;/*------------------------------------------------------------------ */

;/* constant define

*/

;/*---------------------------------------------- --------------*/

stack_top EQU 0x40000010 ; define the top address for stacks

;/*---------- ----------------------------------------------*/

;/* code */

;/*-------------------------------------------------------- */

AREA text,CODE,READONL Y ; code start */

ENTRY

CODE32

Start

ldr sp, =stack_top

mov r1, #1; put 1 value into R1

mov r2, #2; put 2 value into R2

mov r3, #3; put 3 value into R3

mov r4, #4; put 4 value into R4

stmfd sp,{r1-r4}

add sp, #0x10

stmed sp,{r1-r4}

stmfa sp,{r1-r4}

add sp, #0x20

stmea sp,{r1-r4}

Stop

b Stop ; end the code cycling

END

图13 Asm04.s程序执行后的内存空间

4）分支指令的应用。

下例是来自于教材57页的程序清单3.1

;********************************************************************** ; NAME: Asm05.s

*

; Author:ZhouLiGong

*

; Desc: ARM instruction examples

*

; History: 2015.9.18

*

;********************************************************************** ;/*---------- ----------------------------------------------*/

;/* code */

;/*-------------------------------------------------------- */

AREA text,CODE,READONL Y ; code start */

ENTRY

CODE32

Start

mov r0,#0

mov r1,#10

Loop

bl Add_Sub

b Loop

Add_Sub

adds r0,r0,r1

mov pc,lr

END

2、请实验者自己设计一段ARM汇编程序，完成对“MRS和MSR”指令的测试。