為什么學(xué)習(xí)STM32時還要學(xué)習(xí)匯編

不同的平臺的匯編代碼是不一樣的，最早的匯編在50年代就發(fā)明了，比很多人的父母的年齡都大，老掉牙，不用學(xué)習(xí)怎么寫匯編。一個公司有一個人知道怎么寫匯編就夠了。但要學(xué)習(xí)讀匯編，為什么學(xué)習(xí)匯編？

1、性能

直接翻譯為機(jī)器語言，性能最高。優(yōu)秀的C語言效率只能達(dá)到匯編的80%左右。其他高級語言跟匯編一比差得更遠(yuǎn)。語言越高級性能越差。很多bootloader和BIOS用匯編寫，匯編操作的是電腦，手機(jī)剛剛上電時，硬件和初始化的那些命令，它們的性能的要求比較高，效率高開機(jī)速度更快。

分析問題

個人認(rèn)為，編程人與機(jī)器對話，我們寫C，寫JAVA，但是電腦并不認(rèn)識這些語言，電腦只認(rèn)識0和1；所以需要一個人來翻譯這些語言，這個翻譯官就是編譯器，但是編譯器不能百分之百準(zhǔn)確的表達(dá)程序員的意思，也就是所謂的翻譯有反義。例如，編譯器為了性能好一點(diǎn)，可能會優(yōu)化變量和語句，這個過程可能好心辦壞事，把有用的操作優(yōu)化了。因此只有看懂一些匯編語句，才能分析程序真正執(zhí)行的流程。在問題難以定位的情況下，匯編可能是分析問題的最后一根稻草。
幫助理解硬件

有些學(xué)校的單片機(jī)課程是以匯編進(jìn)行教學(xué)的，主要原因就是匯編更貼近硬件。不過我不贊成這種做法，C語言能快速做出一點(diǎn)東西，有利于學(xué)生在放棄之前，增加成就感，好堅持下去。但是匯編確實(shí)更貼近硬件。

LDR指令

為了便于理解下文，先介紹下LDR指令，其格式如下：

LDR{條件} 目的寄存器 <存儲器地址>

作用：將 存儲器地址 所指地址處連續(xù)的4個字節(jié)（1個字）的數(shù)據(jù)傳送到目的寄存器中。LDR指令的尋址方式比較靈活,實(shí)例如下：

LDR R0，[R1] ；將存儲器地址為R1的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。
LDR R0，[R1，R2] ；將存儲器地址為R1+R2的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。
LDR R0，[R1，#8] ；將存儲器地址為R1+8的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。
LDR R0，[R1],R2 ；將存儲器地址為R1的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將R1+R2的值存入R1。
LDR R0，[R1],#8 ；將存儲器地址為R1的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將R1+8的值存入R1。
LDR R0，[R1，R2]! ；將存儲器地址為R1+R2的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將R1+R2的值存入R1。
LDR R0，[R1，LSL #3] ；將存儲器地址為R1*8的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。
LDR R0，[R1，R2，LSL #2] ；將存儲器地址為R1+R2*4的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0。
LDR R0，[R1,,R2，LSL #2]?。粚⒋鎯ζ鞯刂窞镽1+R2*4的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將R1+R2*4的值存入R1。
LDR R0，[R1],R2，LSL #2 ；將存儲器地址為R1的字?jǐn)?shù)據(jù)讀入寄存器R0，并將R1+R2*4的值存入R1。
LDR R0，Label ；Label為程序標(biāo)號，Label必須是當(dāng)前指令的-4~4KB范圍內(nèi)。

要注意的是：

LDR Rd，[Rn]，#0x04 ；這里Rd不允許是R15。

另外LDRB 的指令格式與LDR相似，只不過它是將存儲器地址中的8位（1個字節(jié)）讀到目的寄存器中。LDRH的指令格式也與LDR相似，它是將內(nèi)存中的16位（半字）讀到目的寄存器中。

LDR R0，=0xff

這里的LDR不是arm指令，而是偽指令。這個時候與MOVE很相似，只不過MOV指令后的立即數(shù)是有限制的。這個立即數(shù)必須是0X00-OXFF范圍內(nèi)的數(shù)經(jīng)過偶數(shù)次右移得到的數(shù)，所以MOV用起來比較麻煩，因?yàn)橛行?shù)不那么容易看出來是否合法。

2、如何在KEIL下閱讀匯編

按d進(jìn)入debug模式，在view下選擇disassembly window 。

看光標(biāo)，c文件下指向了main函數(shù)的第一行。

匯編窗口也指向了對應(yīng)的語句。但是，在執(zhí)行C語言的第一行之前，仍然有許多操作要做，比如變量放在哪？在哪里調(diào)用了main函數(shù)等，這些操作都被集成開發(fā)環(huán)境IDE給封裝起來了。我們必須知道，在執(zhí)行main函數(shù)之前，有許多事情要做，只不過，初學(xué)的時候不必理會。以下是C語言源碼，功能是點(diǎn)亮LED。

//main.c #include int main(void) { RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN; GPIOB->CRL &= ~(0xf<<(1*4)); GPIOB->CRL |= 0x2<<(1*4); GPIOB->ODR &= ~(1<<1); return 0; } //main.h #define RCC_APB2ENR (*(unsigned int *)0x40021018) #define GPIOB_CRL (*(unsigned int *)0x40010c00) #define GPIOB_ODR (*(unsigned int *)0x40010c0c)

匯編窗口往上翻，確實(shí)很多語句，先看這幾行代碼的匯編：

先說最常用的兩句匯編：

LDR r0,[r1] r0 = *r1

STR r0,[r1] *r1 = r0

MOV r0，r1 r1->r0拷貝

從內(nèi)存0x0800 017c的32位數(shù)據(jù)拷貝到r0：

r0 = * 0x0800 017c

我們看到的 1000 4002其實(shí) 就是0x4002 1000。這里邊有個知識點(diǎn)叫做大小端模式，以下簡單講解，不能理解就記住。

這個數(shù)據(jù)是在地址是這么存放的：

7C 7D 7E 7F
00 10 02 40

實(shí)際數(shù)據(jù)是0x4002 1000

* 0x0800 017c=0x4002 1000

然后r0的值+0x18也就是24 因?yàn)檫@個是第6號（第6號就是第7個的意思）元素

得到r0 = *0x4002 1018，r0的值由一個地址，變成了地址所存放的數(shù)據(jù)。

然后是或0x08操作，結(jié)果再復(fù)制給r0，*0x4002 1018 |=0x08

給r1分配地址，這個地址也是0x4002 1000, r1 = *0x4002 1000

把r0存放的值，（不是r0的地址，）存到r1+18的空間上

*（r1+0x18） = r0
*0x4002 1018 = (*0x4002 1018 |=0x08)
*0x4002 1018|=0x08

最終結(jié)果：地址4002 1018的數(shù)，執(zhí)行了或0x08的操作。再分析下一句 ：

前兩句給r0分配空間，r0 = *0x4001 0c00

然后用BIC清除數(shù)據(jù)位，把4-7位清零，結(jié)果再賦值給r0。

*0x4001 0c00 &= ~(0xf0)
r1 = *0x4001 0c00
*0x4001 0c00 &= ~(0xf0)

剩下的不再詳細(xì)分析，直接給答案 ：

***0x4001 0c00 |= 0x20
0x4001 0c0c &= ~(0x02)*

最終，可以看到C語句被翻譯成了意料之中的匯編語句，自己的意圖被機(jī)器準(zhǔn)確的理解了。

來源 | STM32嵌入式開發(fā)
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審核編輯：何安