1、I.MX6ULL學習筆記一彙編LED實驗 包含彙編基礎用法

一、原理分析

1、ALPHA開發板LED燈硬體原理分析
STM32 IO初始化流程：
①、使能GPIO時鐘
②、設定IO複用，將其複用爲GPIO
③、設定GPIO的電氣屬性
④、使用GPIO，輸出高/低電平
2、I.MX6ULL IO初始化
①、時鐘使能，CCGR0-CCGR6這7個暫存器控制着6ULL所有外設時鐘使能，爲了簡單，設定CCGRo-CCGR6這7個暫存器全部爲0xFFFFFFFF，相當於使能所有外設時鐘。 （參考手冊P699）
②、IO複用，暫存器IOMUXC_SW_MUX_CTL_PAD_GPIO1_IO03的bit3-0設定爲0101=5，這樣GPIO1_IO03就複用爲GPIO。（參考手冊P1517）
③、設定電氣屬性，暫存器IOMUXC_SW_PAD_CTL_PAD_GPIO1_IO03是設定GPIO1_IO03的電氣屬性，包括：壓擺率、速度、驅動能力、開漏、上下拉等。(參考手冊P1793)
④、設定GPIO功能，設定輸入/輸出，設定GPIO1_GDIR暫存器bit3設定爲輸出模式，即爲1。（參考手冊P1359） 設定GPIO1_DR暫存器bit3爲1表示輸出高電平，爲0表示輸出低電平。

二、彙編簡介

1、 記憶體存取指令

常用的記憶體存取指令有：LDR和STR

指令	描述
LDR Rd, [Rn , #offset]	從記憶體 Rn+offset 的位置讀取數據存放到 Rd 中
STR Rd, [Rn, #offset]	將 Rd 中的數據寫入到記憶體中的 Rn+offset 位置

例如：c語言中 賦值a=b
int a,b;
a=b;
而彙編則爲：
假設a的地址爲0X20,b的地址爲0X30

LDR R0,=0X30
LDR R1,[R0]      @R1中儲存了變數b中的值
LDR R0,=0X20
STR R1,[R0]     @R1中的數據寫入到a中，即實現了a=b

2、處理器內部數據傳輸指令

指令	目的	源	描述
MOV	R0	R1	將 R1 裏面的數據複製到 R0 中。
MRS	R0	CPSR	將特殊暫存器 CPSR 裏面的數據複製到 R0 中。
MSR	CPSR	R1	將 R1 裏面的數據複製到特殊暫存器 CPSR 裡中。

1、MOV 指令
  MOV 指令用於將數據從一個暫存器拷貝到另外一個暫存器，或者將一個立即數傳遞到寄
存器裏面，使用範例如下：

MOV R0，R1      @將暫存器 R1 中的數據傳遞給 R0，即 R0=R1
MOV R0, #0X12     @將立即數 0X12 傳遞給 R0暫存器，即 R0=0X12

2、MRS 指令
  MRS 指令用於將特殊暫存器(如 CPSR 和 SPSR)中的數據傳遞給通用暫存器，要讀取特殊暫存器的數據只能使用 MRS 指令！
  使用範例如下：

MRS R0, CPSR   @將特殊暫存器 CPSR 裏面的數據傳遞給 R0，即 R0=CPSR

3、MSR 指令
  MSR 指令和 MRS 剛好相反，MSR 指令用來將普通暫存器的數據傳遞給特殊暫存器，也就是寫特殊暫存器，寫特殊暫存器只能使用 MSR，使用範例如下：

MSR CPSR, R0    @將 R0 中的數據複製到 CPSR 中，即 CPSR=R0

3、壓棧和出棧指令

  我們通常會在 A 函數中呼叫 B 函數，當 B 函數執行完以後再回到 A 函數繼續執行。要想在跳回 A 函數以後程式碼能夠接着正常執行，那就必須在跳到 B 函數之前將當前處理器狀態儲存起來(就是儲存 R0 ~ R15 這些暫存器值)，當 B 函數執行完成以後再用前面儲存的暫存器值恢復R0~ R15 即可。儲存 R0~ R15 暫存器的操作就叫做現場保護，恢復 R0~R15 暫存器的操作就叫做恢復現場。在進行現場保護的時候需要進行壓棧(入棧) 操作，恢復現場就要進行出棧操作。壓棧的指令爲 PUSH，出棧的指令爲 POP，PUSH 和 POP 是一種多儲存和多載入指令，即可以一次操作多個暫存器數據，他們利用當前的棧指針 SP 來生成地址，PUSH 和 POP 的用法如表

指令	描述
PUSH	將暫存器列表存入棧中。
POP	從棧中恢復暫存器列表。

  假如我們現在要將 R0~R3 和 R12 這 5 個暫存器壓棧，當前的 SP 指針指向0X80000000，處理器的堆疊是向下增長的，使用的彙編程式碼如下：

PUSH {R0~ R3, R12}   @將 R0~R3 和 R12 壓棧

  壓棧完成以後的堆疊如圖：

  上圖就是對R0~R3,R12進行壓棧以後的堆疊示意圖，此時的SP指向了0X7FFFFFEC，假如我們現在要再將 LR 進行壓棧，彙編程式碼如下：

PUSH {LR}   @將 LR 進行壓棧

  對 LR 進行壓棧完成以後的堆疊模型如圖：

  上圖就是分兩步對 R0~R3,R2 和 LR 進行壓棧以後的堆疊模型，如果我們要出棧的話就是使用如下程式碼：

POP {LR} @先恢復 LR
POP {R0~ R3,R12} @在恢復 R0~R3,R12

  出棧的就是從棧頂，也就是 SP 當前執行的位置開始，地址依次減小來提取堆疊中的數據到要恢復的暫存器列表中。PUSH 和 POP 的另外一種寫法是「STMFD SP！」和「LDMFD SP!」。
因此上面的彙編程式碼可以改爲：

1 STMFD SP!,{R0~ R3, R12}    @R0~R3,R12 入棧
2 STMFD SP!,{LR}         @LR 入棧
3
4LDMFD SP!, {LR}        @先恢復 LR
5 LDMFD SP!, {R0~ R3, R12}   @再恢復 R0~R3, R12

4、跳轉指令

指令	描述
B < label >	跳轉到 label，如果跳轉範圍超過了+/-2KB，可以指定 B.W < label>使用 32 位版本的跳轉指令， 這樣可以得到較大範圍的跳轉
BX < Rm >	間接跳轉，跳轉到存放於 Rm 中的地址處，並且切換指令集
BL < label>	跳轉到標號地址，並將返回地址儲存在 LR 中。
BLX < Rm>	結合 BX 和 BL 的特點，跳轉到 Rm 指定的地址，並將返回地址儲存在 LR 中，切換指令集。

1、B 指令
  這是最簡單的跳轉指令，B 指令會將 PC 暫存器的值設定爲跳轉目標地址， 一旦執行 B 指令，ARM 處理器就會立即跳轉到指定的目標地址。如果要呼叫的函數不會再返回到原來的執行處，那就可以用 B 指令，如下範例：

1 _start:
2
3 ldr sp,=0X80200000   @設定棧指針
4 b main         @跳轉到 main 函數

  上述程式碼就是典型的在彙編中初始化 C 執行環境，然後跳轉到 C 檔案的 main 函數中執行，上述程式碼只是初始化了 SP 指針，有些處理器還需要做其他的初始化，比如初始化 DDR 等等。因爲跳轉到 C 檔案以後再也不會回到彙編了，所以在第 4 行使用了 B 指令來完成跳轉。

2、BL 指令
  BL 指令相比 B 指令，在跳轉之前會在暫存器 LR(R14)中儲存當前 PC 暫存器值，所以可以通過將 LR 暫存器中的值重新載入到 PC 中來繼續從跳轉之前的程式碼處執行，這是子程式呼叫一個基本但常用的手段。比如 Cortex-A 處理器的 irq 中斷服務函數都是彙編寫的，主要用匯編來實現現場的保護和恢復、獲取中斷號等。但是具體的中斷處理過程都是 C 函數，所以就會存在彙編中呼叫 C 函數的問題。而且當 C 語言版本的中斷處理常式執行完成以後是需要返回到irq 彙編中斷服務函數，因爲還要處理其他的工作，一般是恢復現場。這個時候就不能直接使用B 指令了，因爲 B 指令一旦跳轉就再也不會回來了，這個時候要使用 BL 指令，範例程式碼如下：

1 push {r0, r1}        @儲存 r0,r1
2 cps #0x13       @進入 SVC 模式，允許其他中斷再次進去
3
4 bl system_irqhandler   @載入 C 語言中斷處理常式到 r2 暫存器中
5
6 cps #0x12        @進入 IRQ 模式
7 pop {r0, r1}
8 str r0, [r1, #0X10]    @中斷執行完成，寫 EOIR

   上述程式碼中第 4 行就是執行 C 語言版的中斷處理常式，當處理完成以後是需要返回來繼續執行下面 下麪的程式，所以使用了 BL 指令。

5、算術運算指令

彙編中也可以進行算術運算， 比如加減乘除，常用的運算指令用法如表

在嵌入式開發中最常會用的就是加減指令，乘除基本用不到。

6、邏輯運算指令

我們用 C 語言進行 CPU 暫存器設定的時候常常需要用到邏輯運算子號，比如「&」、「|」等邏輯運算子。使用匯編語言的時候也可以使用邏輯運算指令，常用的運算指令用法如表 ：