在Cortex-M3 (拇指)中使用B指令

Question

我在Cortex-M3中读到，它只是拇指，当我们写到PC时，我们必须确保目标地址LSB是'1‘，以确保处理器保持拇指模式。

此外，当我们使用'BX reg‘时，reg值必须有LSB =1来启用拇指模式。

当我们在大脑皮层中使用'B标签‘时，情况如何？由于16位/32位指令对齐到偶数地址，这个'label‘将有一个LSB =0的值。'B标签‘不等于'PC :=标签’吗？

“B标签”和“BL标签”的特殊情况是PC的写入不会影响处理器模式吗？

谢谢。

Answer 1

目标地址需要bx (和blx)指令的lsbit a 1，当它进入pc时，该1被剥离。B指令是pc相对的，arm文档中显示的数学表明它是均匀的。

一般来说，如果你让工具完成他们的工作，在任何时候你都不用担心这个问题。

thumb.s

.thumb

.globl _start
_start:
    b reset
    nop
    nop
.thumb_func
reset:
    nop
    nop
    nop
    nop
    ldr r0,=reset
    bx r0

然后

arm-none-eabi-as thumb.s -o thumb.o
arm-none-eabi-ld -Ttext=0x1000 thumb.o -o thumb.elf
arm-none-eabi-objdump -D thumb.elf 

这给

thumb.elf:     file format elf32-littlearm


Disassembly of section .text:

00001000 <_start>:
    1000:   e001        b.n 1006 <reset>
    1002:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)
    1004:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)

00001006 <reset>:
    1006:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)
    1008:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)
    100a:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)
    100c:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)
    100e:   4801        ldr r0, [pc, #4]    ; (1014 <reset+0xe>)
    1010:   4700        bx  r0
    1012:   10070000    andne   r0, r7, r0
    ...

枝条自己照顾自己

    1000:   e001        b.n 1006 <reset>
...    
00001006 <reset>:

分支中的编码是以16位数量为单位，而不是字节单位，然后将其乘以2 (shift it)，得到始终是偶数的字节地址。pc从来不是奇数，而是你输入的bx或blx的值是奇怪的。

现在，因为我在重置之前使用了.thumb_func，它告诉汇编程序这是一个拇指标签，而不是手臂标签。因此，当我说请将重置地址加载到r0中时，汇编程序为值0x00001007分配了一些数据，这在反汇编过程中显示出很奇怪，但它就在那里。他们已经为我们设定了目标

00001006 <reset>:
 ...
    100e:   4801        ldr r0, [pc, #4]    ; (1014 <reset+0xe>)
    1010:   4700        bx  r0
    1012:   10070000    andne   r0, r7, r0

现在，如果要删除.thumb_func

100c:   46c0        nop         ; (mov r8, r8)
100e:   4801        ldr r0, [pc, #4]    ; (1014 <reset+0xe>)
1010:   4700        bx  r0
1012:   10060000    andne   r0, r6, r0

汇编程序认为这是一个arm地址，不设置lsbit，这段代码就会崩溃。现在，如果您关心它，您总是可以添加额外的orr r0，#1，但这实际上是一个黑客。学习如何将标签声明为拇指标签，而不是手臂。是的，很愚蠢的是，gnu汇编程序知道这个代码段是大拇指，因为我们告诉它，但是它不知道拇指代码中的标签是.拇指标签。非常愚蠢的工具。

我假设还有其他更详细的gnu汇编程序指令，它们也允许您声明这是一个函数或一个大拇指标签或其他任何东西。当然，每个汇编程序都是不同的，所以不要假设gnu汇编程序指令可以在其他汇编程序指令上工作。

如果将C和asm混合在一起，C编译器并不愚蠢，它知道-mthumb使所有函数和全局(标签)大拇指，并且取决于在代码中使用它们的方式和位置，链接器会放置正确的值。它甚至可以为您正确切换模式，在拇指代码中使用bl main，其中main是arm代码，并在切换模式的代码中放置蹦床。或者反之亦然，至少我已经看到该工具这样做了(并多次在堆栈溢出答案中演示)。我不记得它是否是棘手的让它工作，你应该总是定期拆卸，并确保链接器是为你这样做，否则它做它，或者你可以随时回到做它自己。

所以

请记住，只有bx和blx需要为拇指设置lsbit，需要为分支臂重置两个lsbit。blx和bx指令将删除这个lsbit，并在pc中留下一个偶数的pc (非常简单地做一个mov r0，pc，然后用拇指代码查看它)。

理想情况下，无条件的和有条件的分支(而不是bx)永远不应该切换模式--臂对臂，拇指到拇指。对于bl，我也看到了gnu工具在这方面的帮助，如果您希望您的代码是纯的，那么将地址加载到寄存器中，否则工具必须正确运行，否则整个工具链就会失败，blx而不是bl到该标签，而不是依赖于工具链为您做蹦床。

Answer 2

'B标签‘不等于'PC :=标签’吗？

它实际上是在指令中编码偏移量的PC := PC + offset * 2。汇编程序/链接器必须计算此偏移量。

有关指令编码的详细信息，请参阅Armv7-M的ARM体系结构参考手册。

“B标签”和“BL标签”的特殊情况是PC的写入不会影响处理器模式吗？

是。最后一位是，而不是，在B(L) label指令中编码，因此拇指模式位不能更改。