ARM指令adr adrl ldr mov是什么，ldr和adr區(qū)別在哪里？

ID:230303 · 發(fā)表于 2017-9-7 16:35

ARM指令：什么是adr adrl ldr mov？
ADR是一條小范圍的地址讀取偽指令，它將基于PC的相對(duì)偏移的地址值讀到目標(biāo)寄存器中。格式：ADR register，exper。
編譯源程序時(shí)，匯編器首先計(jì)算當(dāng)前PC值（當(dāng)前指令位置）到exper的距離，然后用一條ADD或者SUB指令替換這條偽指令，

   例如：ADD register，PC，#offset_to_exper。
   注意，標(biāo)號(hào)exper與指令必須在同一代碼段。
   比如：adr r0， _start ：//將指定地址賦到r0中
   ……
   _start：
   b _start
   r0的值為標(biāo)號(hào)_start與此指令的距離差 + PC值。

ADRL：
這是一條中等范圍的地址讀取偽指令，它將基于PC的相對(duì)偏移的地址值讀到目標(biāo)寄存器中。格式：ADRL register，exper。編譯源程序時(shí)，匯編器會(huì)用兩條合適的指令替換這條偽指令。

   比如：
   ADD register，PC，offset1
   ADD register，register，offset2
   與ADR相比，它能讀取更大范圍的地址。
   注意，標(biāo)號(hào)exper與指令必須在同一代碼段。
   接下來是LDR，首先要說兩個(gè)家伙，他們都叫LDR。
   一個(gè)是LDR偽指令，一個(gè)是LDR指令，名字相同卻不是一個(gè)東西。
   區(qū)分的方法就是看第二個(gè)參數(shù)，如果有等號(hào)，就是偽指令。

LDR指令：

   例： ldr r0， 0x12345678
   是把0x12345678這個(gè)地址中的值存放到r0中。而mov不能干這個(gè)活，mov只能在寄存器之間移動(dòng)數(shù)據(jù)，或者把立即數(shù)移動(dòng)到寄存器中。

LDR偽指令：

   例1（立即數(shù)）： ldr r0， =0x12345678
   這樣，就把0x12345678這個(gè)地址寫到r0中了。所以，ldr偽指令和mov是比較相似的。只不過mov指令限制了立即數(shù)的長(zhǎng)度為8位，也就是不能超過512。而ldr偽指令沒有這個(gè)限制。如果使用ldr偽指令，后面跟的立即數(shù)沒有超過8位，那么在實(shí)際匯編的時(shí)候該ldr偽指令會(huì)被轉(zhuǎn)換為mov指令。
   例2（標(biāo)號(hào)）： ldr r0， =_start //將指定標(biāo)號(hào)的值賦給r0
   這里取得的是標(biāo)號(hào)_start的絕對(duì)地址，這個(gè)絕對(duì)地址（運(yùn)行地址）是在鏈接的時(shí)候確定的。它要占用 2 個(gè)32bit的空間，一條是指令，另一條是文字池中存放_(tái)start 的絕對(duì)地址。
   對(duì)比adr r0， _start和 ldr r0， =_start
   它們的目的一樣，都是把標(biāo)簽的賦給r0，區(qū)別---左邊是相對(duì)地址，右邊絕對(duì)地址。目的一樣，但結(jié)果不一定相同。結(jié)果是否相同，要看PC值是否和鏈接地址相同。

ldr 和 adr 的區(qū)別在哪里？
很多人在寫簡(jiǎn)單的裸機(jī)代碼或分析uboot時(shí)，常常遇到adr ldr指令。卻分不清這2者的區(qū)別，今天就來談?wù)刟dr與ldr指令。
參照韋老師的代碼和Makefile寫了test_adr.S：

Makefile：

反匯編test_adr.S得到test_adr.dis：

很顯然，ldr獲取的是內(nèi)存的值（至于這個(gè)內(nèi)存存的是數(shù)據(jù)還是地址，不是問題重點(diǎn)），像指針一樣間接尋址（看到了〔〕符號(hào)咯），而adr是得到一個(gè)與PC有關(guān)的值，必定是個(gè)地址。
韋老師舉了個(gè)例子：
adr r0， _start，r0就是_start對(duì)應(yīng)指令當(dāng)前的地址
對(duì)于“_start對(duì)應(yīng)指令當(dāng)前的地址”，我理解了很久，終于想清楚，比如在uboot中，_start標(biāo)號(hào)對(duì)應(yīng)的指令（即b reset）的鏈接地址是0x33f80000確鑿無疑。
如果從NOR Flash啟動(dòng)，b reset被燒在NOR Flash 0地址，那么b reset相對(duì)于此時(shí)的PC來說，它的地址就是0。
如果u-boot被直接下載到SDRAM的0x33f80000處運(yùn)行，那么b reset自然處在SDRAM的0x33f80000。
所謂“當(dāng)前”---是以運(yùn)行時(shí)的PC為參照。
下面基于以上理解，分析test_adr.dis

1、先分析第一條指令ldr r0，test被編譯成ldr
r0，〔pc， #8〕，即到當(dāng)前PC+8的存儲(chǔ)器取值，運(yùn)行第一條指令時(shí)，PC其實(shí)已經(jīng)是8了（流水線決定的）。
那么8+8等于0x10，所以r0等于e1a00000，此指令的作用就是讀取test地址處存放的值。由于此處放了一條nop，即得到nop的機(jī)器碼。
2、第二條adr r0，test被編譯成add r0， pc， #4
這顯然是依賴程序執(zhí)行到此處的PC值。ADR是小范圍地址讀取偽指令，會(huì)將基于PC 相對(duì)偏移的地址值讀取到寄存器中，此指令在4地址，PC是4+8=0xc再加4，于是r0=0x10。
從結(jié)果上來看，test自身的值（標(biāo)號(hào)值），被讀到了r0，這個(gè)值是以PC為參考的，也就是test對(duì)應(yīng)的指令（第二個(gè)nop）當(dāng)前的地址。r0=（標(biāo)號(hào)test的地址與此指令的距離差）+（此指令的地址）=（（0x10-0x4=12）+（4））=16=0x10。
假如在0x30000000以上運(yùn)行，r0=（（12）+（0x30000004））= 0x30000010。
3、ldr r0，=test被編譯成兩個(gè)字，一個(gè)指令，一個(gè)文字池
執(zhí)行到這里PC=8， 8+8+4=0x14，所以在14地址取值，編譯器在14地址處放了0x00000010，0x00000010是test的值，假如在Makefile指定連接地址是0x30000000，那么編譯器放在這里的就是0x30000010，可見，這個(gè)值是編譯時(shí)確定的。
最后一行andeq r0， r0， r0， lsl r0大概是編譯器的機(jī)械動(dòng)作，把一個(gè)數(shù)字翻譯成了指令。
總結(jié)
ADR是小范圍的地址讀取偽指令，它將基于PC 相對(duì)偏移的地址值讀取到寄存器中。而ldr獲取的是內(nèi)存的值，像指針一樣間接尋址。

ID:233430 · 發(fā)表于 2017-9-16 09:15

樓主講的很好！頓時(shí)明白了，謝謝樓主解析，么么

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