【FreeRTOS】ARM架构&汇编实例
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【FreeRTOS入门与工程实践 –由浅入深带你学习FreeRTOS（FreeRTOS教程 基于STM32，以实际项目为导向）】 https://www.bilibili.com/video/BV1Jw411i7Fz/?p=9&share_source=copy_web&vd_source=8af85e60c2df9af1f0fd23935753a933
ARM架构简明教程
1. ARM架构
电脑的组成
对于单片机，叫SoC system on chip，在芯片上有完整的系统
芯片集成了CPU 内存 硬盘（flash）
内存：读出数据，写入数据
计算都是在CPU内完成的
1.2 RISC
ARM芯片属于精简指令集计算机(RISC：Reduced Instruction Set Computing)，它所用的指令比较简单，有如下特点：
① 对内存只有读、写指令
② 对于数据的运算是在CPU内部实现
③ 使用RISC指令的CPU复杂度小一点，易于设计
对于上图所示的乘法运算a = a * b，在RISC中要使用4条汇编指令：
① 读内存a
② 读内存b
③ 计算a*b
④ 把结果写入内存
1.2 提出问题
问题：在CPU内部，用什么来保存a、b、a*b ？
回答：寄存器 R0、R1、R2……
1.3 CPU内部寄存器
无论是cortex-M3/M4，
还是cortex-A7，
CPU内部都有R0、R1、……、R15寄存器；
它们可以用来“暂存”数据。
对于R13、R14、R15，还另有用途：
R13：别名SP(Stack Pointer)，栈指针
R14：别名LR(Link Register)，用来保存返回地址
R15：别名PC(Program Counter)，程序计数器，表示当前指令地址，写入新值即可跳转
1.4 汇编指令
读内存：Load
# 示例 LDR R0, [R1, #4] ; 读地址"R1+4", 得到的4字节数据存入R0
Load R 读 四个字节，读R1+4的地址，读入的数据保存到R0里
其他指令：LDRB\LDRH
LDRB 读取一个字节 1Byte，LDRH 读取Half，2Bytes
写内存：Stroe
# 示例 STR R0, [R1, #4] ; 把R0的4字节数据写入地址"R1+4"
写内存 4个字节STR 把R0的4字节数据写到R1+4
写其他字节数
STRB 1byte
STRH half – 2bytes
读写指令经常用到，一定要掌握这两条指令
加减
ADD R0, R1, R2 ; R0=R1+R2 ADD R0, R0, #1 ; R0=R0+1 SUB R0, R1, R2 ; R0=R1-R2 SUB R0, R0, #1 ; R0=R0-1比较
CMP R0, R1 ; 结果保存在PSR(程序状态寄存器)
结果保存到程序状态寄存器里
跳转
B main ; Branch, 直接跳转 BL main ; Branch and Link, 先把返回地址保存在LR寄存器里再跳转
跳转
B main； PC/R15=main的地址
BL main； 分为两个步骤
LR/R14=返回地址
PC/R15=main的地址
2. C函数的反汇编
C函数：
int add(volatile int a, volatile int b)
{
volatile int sum;
sum = a + b;
return sum;
}
这段代码里用volatile int a，不要让编译器优化我们的程序
把这个函数复制，随便我们工程的放到一个地方
修改如下部分
void OLED_Test(void)
{
int OLED_Count = 0;
OLED_Init();
// 清屏
OLED_Clear();
while (1)
{
// 在(0, 0)打印'A'
OLED_PutChar(0, 0, 'A');
// 在(1, 0)打印'Y'
OLED_PutChar(1, 0, 'Y');
// 在第0列第2页打印一个字符串"Hello World!"
OLED_PrintString(0, 2, "Hello World!");
OLED_PrintSignedVal(6, 4, OLED_Count);
OLED_Count = add(OLED_Count, 1); //OLED_Count ++ 看反汇编代码
}
}
让Keil生成反汇编：
选择 魔术棒-uesr 示例图片
- 为例方便复制，制作反汇编的指令如下：
fromelf --text -a -c --output=xxx.dis xxx.axf
上面语句的作用是 用 xxx.axf 输出 xxx.dis 的反汇编
- 为了方便复制粘贴，先做好我自己的这行代码，自己的路径自己粘贴，方法在如下
- 在linker的窗口下，往下翻，就能找到linker的路径，复制粘贴到对应的位置即可
结合起来就是
fromelf --text -a -c --output=test.dis 01_freertos_template\01_freertos_template.axf
用01_freertos_template\01_freertos_template.axf ，输出test.dis的反汇编
粘贴到对应的位置
编译 看输出结果
这里很直观的看到输出了.dis文件
找到这个文件，用文本文档打开
OLED_Test
0x08002a00: 2400 .$ MOVS r4,#0
0x08002a02: f7ffff01 .... BL OLED_Init ; 0x8002808
0x08002a06: f7fffeea .... BL OLED_Clear ; 0x80027de
0x08002a0a: 2100 .! MOVS r1,#0
0x08002a0c: 2241 A" MOVS r2,#0x41
0x08002a0e: 4608 .F MOV r0,r1
0x08002a10: f7ffff9c .... BL OLED_PutChar ; 0x800294c
0x08002a14: 2259 Y" MOVS r2,#0x59
0x08002a16: 2100 .! MOVS r1,#0
0x08002a18: 2001 . MOVS r0,#1
0x08002a1a: f7ffff97 .... BL OLED_PutChar ; 0x800294c
0x08002a1e: a208 .. ADR r2,{pc}+0x22 ; 0x8002a40
0x08002a20: 2102 .! MOVS r1,#2
0x08002a22: 2000 . MOVS r0,#0
0x08002a24: f7ffff79 ..y. BL OLED_PrintString ; 0x800291a
0x08002a28: 4622 "F MOV r2,r4
0x08002a2a: 2104 .! MOVS r1,#4
0x08002a2c: 2006 . MOVS r0,#6
0x08002a2e: f7ffff35 ..5. BL OLED_PrintSignedVal ; 0x800289c
0x08002a32: 2101 .! MOVS r1,#1
0x08002a34: 4620 F MOV r0,r4
0x08002a36: f000fa7f .... BL add ; 0x8002f38
0x08002a3a: 4604 .F MOV r4,r0
0x08002a3c: e7e5 .. B 0x8002a0a ; OLED_Test + 10
add
0x08002f38: b503 .. PUSH {r0,r1,lr}
0x08002f3a: b081 .. SUB sp,sp,#4
0x08002f3c: e9dd0101 .... LDRD r0,r1,[sp,#4]
0x08002f40: 4408 .D ADD r0,r0,r1
0x08002f42: 9000 .. STR r0,[sp,#0]
0x08002f44: bd0e .. POP {r1-r3,pc}
i.main
main
0x08002f46: f7fdfe77 ..w. BL HAL_Init ; 0x8000c38
0x08002f4a: f7fffe0f .... BL SystemClock_Config ; 0x8002b6c
0x08002f4e: f7fffa1d .... BL MX_GPIO_Init ; 0x800238c
0x08002f52: f7fffac3 .... BL MX_I2C1_Init ; 0x80024dc
0x08002f56: f7fff9cf .... BL MX_ADC1_Init ; 0x80022f8
0x08002f5a: f7fffadf .... BL MX_SPI1_Init ; 0x800251c
0x08002f5e: f7fffc1f .... BL MX_USB_PCD_Init ; 0x80027a0
0x08002f62: f7fffaff .... BL MX_TIM1_Init ; 0x8002564
0x08002f66: f7fffb65 ..e. BL MX_TIM2_Init ; 0x8002634
0x08002f6a: f7fffbc1 .... BL MX_TIM3_Init ; 0x80026f0
0x08002f6e: f7fffbfb .... BL MX_USART1_UART_Init ; 0x8002768
0x08002f72: f000f813 .... BL osKernelInitialize ; 0x8002f9c
0x08002f76: f7fff9e7 .... BL MX_FREERTOS_Init ; 0x8002348
0x08002f7a: f000f82b ..+. BL osKernelStart ; 0x8002fd4
0x08002f7e: e7fe .. B 0x8002f7e ; main + 56
搜索add，要区分大小写！
C函数add
int add(volatile int a, volatile int b)
{
volatile int sum;
sum = a + b;
return sum;
}
C函数add的反汇编代码如下：
i.add
add
0x08002f34: b503 .. PUSH {r0,r1,lr}
0x08002f36: b081 .. SUB sp,sp,#4
0x08002f38: e9dd0101 .... LDRD r0,r1,[sp,#4]
0x08002f3c: 4408 .D ADD r0,r0,r1
0x08002f3e: 9000 .. STR r0,[sp,#0]
0x08002f40: bd0e .. POP {r1-r3,pc}
add函数里的cnt参数保存在r0里，1保存在r1里，局部变量保存在栈里
对于单片机来说，在FLASH的地址上，保存这些数据
cpu会读取FLASH地址，得到对应的机器码，在cpu内部执行机器码，
cpu会读取FLASH地址，得到对应的机器码，在cpu内部执行机器码，
cpu会读取FLASH地址，得到对应的机器码，在cpu内部执行机器码，
……
从栈里把数值POP到R1R2R3，
仅仅是为了后面把LR的值POP到PC寄存器，仅
仅是为了恢复栈
以上可以看出，对于汇编代码，本质上，大多数汇编代码都是读取内存，写入内存，加加，减减，跳转
看起来很高大上的C语言的函数，在汇编里都是如此，读内存，写内存，加加，减减，跳转~
韦老师说这节课看不懂没关系，后面课程还会讲的
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