ARM与Thumb状态切换的实现
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由于Thumb指令在某些特殊情况下可能比ARM指令更有效,所以它在很多方面得到了广泛的应用。但是Thumb知识ARM指令集的一个子集,它不能独立组成一个应用系统,所以在很多情况下应用程序需要二者的混合编程,这就必然存在ARM与Thumb状态之间函数调用的问题。下面将分别详细介绍。
状态切换的实现
ARM/Thumb之间的状态切换是通过一条专用的转移交换指令BX来实现的。BX指令以通用寄存器位操作数,通过拷贝Rn到PC来实现4GB空间范围内的一个绝对跳转。BX利用Rn寄存器中目的地址值的最后一位来判断跳转后的状态。当最后一位为0时,表示转移到ARM状态;当最后一位为1时,表示转移到Thumb状态。如图所示
无论是ARM还是Thumb,其指令在存储器中都是边界对齐的。(2字节或者4字节对齐,最低位不起作用!)因此,在执行跳转过程中,PC寄存器中的最低位被舍弃,不起作用。在BX指令的执行过程中,最低位正好被用作状态判断的标志,不会造成存储器访问不对齐的错误。
下面是一段直接进入状态切换的例程:
;从ARM状态开始 CODE32 ;表明一下是ARM指令 ADR R0,Into_Thumb+1 ;得到目标地址,末位置1,表示转移到Thumb BX R0 ;转向Thumb … CODE16 ;表明以下是Thumb指令Into_Thumb … ADR R5,Back_to_ARM ;得到目标地址,末位缺省为0 ,转移到ARM BX R5 ;转向ARM … CODE32 Back_to_ARM ;ARM代码段起始地址
举例:从ARM态进入thumb态
① 将在Makefile中将.c文件编译指定为thumb态
%.o:%.c arm-linux-gcc -mthumb -c -o $@ $^ -fno-builtin %.o:%.S arm-linux-gcc -c -o $@ $^
.S文件直接在文件中修改来实现态的转化
② 修改.S文件从arm转化到thumb态
.text .global _start .code 32 _start: /* 怎样从arm_state -> thumb_state */ adr r0,thumb_func add r0,r0,#1 bx r0 .code 16 thumb_func: bl sdram_init //bl sdram_init2 //用到有初始值的数组,不是位置无关码 bl copy2sdram bl clean_bss //bl main //使用BL命令相对跳转,程序仍然在Nor/sram执行 ldr r0,=main //绝对跳转,跳到SDRAM mov pc,r0 halt: b halt
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问题:
①:
start.S: Assembler messages:
start.S:60: Error: lo register required -- `ldr pc,=main'
Makefile:11: recipe for target 'start.o' failed
thumb不像arm态那样,不能直接将标号赋值给pc,需要通过寄存器转化:
ldr r0,=main
mov pc,r0
②:
init.o(.text+0x58): In function `sdram_init2':
: undefined reference to `memcpy'
thumb中自动给我们将数组中的值通过memcpy复制到了数组,我们可以通过static来解决这个问题:
参考Getting GCC to compile without inserting call to memcpy:
https://stackoverflow.com/questions/6410595/getting-gcc-to-compile-without-inserting-call-to-memcpy
unsigned int arr[] = { 0x02000000, //BWSCON 0x00000700, //BANKCON0 0x00000700, //BANKCON1 0x00000700, //BANKCON2 0x00000700, //BANKCON3 0x00000700, //BANKCON4 0x00000700, //BANKCON5 0x00018001, //BANKCON6 0x00018005, //BANKCON7 0x008404f5, //REFRESH 0x000000b1, //BANKSIZE 0x00000020, //MRSRB6 0x00000020, //MRSRB7 };//把那些值全部放在数组里面 ->>>>>> const static unsigned int arr[] = { 0x02000000, //BWSCON 0x00000700, //BANKCON0 0x00000700, //BANKCON1 0x00000700, //BANKCON2 0x00000700, //BANKCON3 0x00000700, //BANKCON4 0x00000700, //BANKCON5 0x00018001, //BANKCON6 0x00018005, //BANKCON7 0x008404f5, //REFRESH 0x000000b1, //BANKSIZE 0x00000020, //MRSRB6 0x00000020, //MRSRB7 };//把那些值全部放在数组里面
③:
warning: conflicting types for built-in function
解决:在编译的时候加上-fno-builtin不使用内建函数
arm-linux-gcc -mthumb -c -o $@ $^ -fno-builtin