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ARM-Thumb子程序调用规则—ATPCS

能使C语言程序和汇编程序之间能够互相调用，必须为子程序间的调用制定规则。在ARM处理器中，这个规则被称为ATPCS：ARM程序和Thumb程序中子程序调用的规则。

基本的ATPCS规则包括寄存器使用规则、数据栈使用规则、参数传递规则

1.寄存器使用规则

ARM处理器中有r0-r15共16个寄存器，它们的用途是有一些约定的习惯的，并依据这些用途定义了别名。

1）子程序间通过寄存器r0-r3来传递参数，这时可以使用它们的别名a1-a4，被调用的子程序返回前无需回复r0-r3的内容。

2）在子程序中，使用r4-r11来保存局部变量，这时可以使用它们的别名v1-v8，如果在子程序中使用了它们的某些寄存器，子程序进入时要保存这些寄存器的值，返回时再次恢复它们；

对于子程序中没有使用到的寄存器，则不必进行这些操作，在Thumb指令中，通常只能使用寄存器r4-r7来保存局部变量。

3）寄存器r12用作子程序间scratch寄存器，别名为ip。

4）寄存器r13用作数据栈指针，别名为sp，在子程序中寄存器r13不能用作它用，它的值在进入、退出子程序时必须相等。

5）寄存器r14称为连接寄存器，别名为lr，它用于保存子程序的返回地址。

如果在子程序中保存了返回地址（比如将lr值保存到数据栈中），r14可用作它用。

6）寄存器r15是程序计数器，别名pc

 

2.数据栈使用规则

数据栈有两个增长方向；向内存地址减小的方向增长时，称为DESCENDING栈；向内存地址增加的方向增长时，称为ASCENDING栈。

所谓数据栈的增长就是移动栈指针。当栈指针指向栈顶元素（最后一个入栈的数据）时，称为FULL栈；当栈指针指向栈顶元素相邻的一个空的数据单元时，称为EMPTY栈。

综合这两个特点，数据栈可以分为以下4种：

1）FD: Full Descending,满递减。

2）ED：Empty Descending,空递减。

3）FA：Full Ascending,满递增。

4）EA：Empty Ascending,满递增。

ATPCS规定数据栈为FD类型，并且对数据栈的操作是8字节对齐的。使用stmdb/ldmia批量内存访问指令来操作FD数据栈。

使用stmdb命令往数据栈中保存内容时，先递减sp指针，再保存数据，

使用ldmia命令从数据栈中恢复命令时，先获得数据，再递增sp指针，sp指针总是指向栈顶元素，这刚好是FD栈的定义。

stmdb和ldmia指令一般配对使用，stmdb用于将寄存器压栈，ldmia用于将寄存器弹出栈，作用是保存使用到的寄存器

https://blog.csdn.net/minsophia/article/details/53080183

 

3.参数传递规则

一般来说，当参数个数不超过4个时，使用r0-r3这4个寄存器来传递参数；如果参数个数超过4个，剩余的参数通过数据栈来传递。

同样，对于一般的返回结果，通常使用a0-a3来传递。

例程：

假设CopyCode2SDRAM函数使用C语言实现的，数据原型为：

int CopyCode2SDRAM(unsigned char *buf,unsigned long StartAddr,int size)

在汇编代码中，使用下面的代码调用，同时判断返回值：

ldr r0,=0x30000000     @ 1、目标地址=0x30000000，这是SDRAM的起始地址

mov r1,#0              @ 2、源地址=0

mov r2,#16*1024        @ 3、复制长度=16K

bl  CopyCode2SDRAM     @ 4、调用C函数CopyCode2SDRAM

cmp a0,#0              @ 5、进行判断

 

 

参考链接： https://blog.csdn.net/wangpengqi/article/details/8443462

                   https://blog.csdn.net/chun_1959/article/details/46604979

 

 

 

LDR指令格式：

LDR{条件} 目的寄存器 <存储器地址>
作用：将 存储器地址 所指地址处连续的4个字节（1个字）的数据传送到目的寄存器中。

LDR指令的寻址方式比较灵活,实例如下：
LDR R0，[R1] ；将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0 

LDR R0，[R1，R2] ；将存储器地址为R1+R2的字数据读入寄存器R0。
LDR R0，[R1，#8] ；将存储器地址为R1+8的字数据读入寄存器R0。
LDR R0，[R1],R2 ；将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0，然后R1=R1+8。
LDR R0，[R1],#8 ；将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0，并将R1+8的值存入R1。
LDR R0，[R1，R2]! ；将存储器地址为R1+R2的字数据读入寄存器R0，并将R1+R2的值存入R1。
LDR R0，[R1，LSL #3] ；将存储器地址为R18的字数据读入寄存器R0。
LDR R0，[R1，R2，LSL #2] ；将存储器地址为R1+R24的字数据读入寄存器R0。
LDR R0，[R1,,R2，LSL #2]！ ；将存储器地址为R1+R24的字数据读入寄存器R0，并将R1+R24的值存入R1。
LDR R0，[R1],R2，LSL #2 ；将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0，并将R1+R2*4的值存入R1。
LDR R0，Label ；Label为程序标号，Label必须是当前指令的-4~4KB范围内。

要注意的是
LDR Rd，[Rn]，#0x04 ；这里Rd不允许是R15。

另外LDRB 的指令格式与LDR相似，只不过它是将存储器地址中的8位（1个字节）读到目的寄存器中。
LDRH的指令格式也与LDR相似，它是将内存中的16位（半字）读到目的寄存器中。

LDR R0，=0xff
这里的LDR不是arm指令，而是伪指令。这个时候与MOVE很相似，只不过MOV指令后的立即数是有限制的。这个立即数必须是0X00-0XFF范围内的数经过偶数次右移得到的数，所以MOV用起来比较麻烦，因为有些数不那么容易看出来是否合法。

LDR R，label 和 LDR R，=label的区别

LDR 是ARM中的指令，也是伪指令。
当用 LDR r, =imd // r 为寄存器， imd为立即数
LDR 是一条伪指令。编译器会根据 立即数的大小，决定用 ldr 指令或者是mov或mvn指令。
当imd能用mov或者mvn操作时，就将它翻译成一条mov或mvn指令。当imd大于mov或mvn能够操作的数时，编译器会将imd存在一个内存单元中，然后再用一条ldr指令加载这个内存单元的的值到寄存器中。
LDR r, label 和 LDR r, =label的区别：
LDR r, =label 会把label表示的值加载到寄存器中，而LDR r, label会把label当做地址，把label指向的地址中的值加载到寄存器中。
譬如 label的值是 0x8000， LDR r, =label会将 0x8000加载到寄存器中，而LDR r, label则会将内存0x8000处的值加载到寄存器中。