2.4 汇编语言的基本语法

能够在MCU内直接执行的指令序列是机器语言，用助记符号来表示机器指令便于记忆，这就形成了汇编语言。因此，用汇编语言写成的程序不能直接放入MCU的程序存储器中去执行，必须先转为机器语言。把用汇编语言写成的源程序“翻译”成机器语言的工具称为汇编程序或汇编器（Assembler），以下统一称为汇编器。

本书给出的所有样例程序均是在CCS6.2开发环境下实现的，CCS6.2环境在汇编编程时推荐使用GNU v4.9.3汇编器，汇编语言格式满足GNU汇编语法，以下简称ARM-GUN汇编。为了有助于解释涉及的汇编指令，下面将介绍一些汇编语法的基本信息。

2.4.1 汇编语言格式

汇编语言源程序可以用通用的文本编辑软件编辑，以ASCII码形式存盘。具体的编译器对汇编语言源程序的格式有一定的要求，同时，编译器除了识别MCU的指令系统外，为了能够正确地产生目标代码及方便汇编语言的编写，编译器还提供了一些在汇编时使用的命令、操作符号，在编写汇编程序时，也必须正确使用它们。由于编译器提供的指令仅是为了更好地做好“翻译”工作，并不产生具体的机器指令，因此这些指令被称为伪指令（Pseudo Instruction）。例如，伪指令告诉编译器：从哪里开始编译、到何处结束、汇编后的程序如何放置等相关信息。当然，这些相关信息必须包含在汇编源程序中，否则编译器就难以编译好源程序，难以生成正确的目标代码。

汇编语言源程序以行为单位进行设计，每一行最多可以包含以下4个部分。

    标号:操作码操作数注释

1. 标号

标号（labels）可以确定代码当前位置的程序计数器（PC）值。对于标号有下列要求及说明。

（1）如果一个语句有标号，则标号必须书写在汇编语句的开头部分。

（2）可以组成标号的字符有：字母A～Z、字母a～z、数字0～9、下画线“_”、美元符号“$”，但开头的第一个符号不能为数字和$。

（3）编译器对标号中字母的大小写敏感，但指令不区分大小写。

（4）标号长度基本上不受限制，但实际使用时通常不要超过20个字符。若希望更多的编译器能够识别，建议标号（或变量名）的长度小于8个字符。

（5）标号后必须带冒号“：”。

（6）一个标号在一个文件（程序）中只能定义一次，否则重复定义，不能通过编译。

（7）一行语句只能有一个标号，编译器将把当前程序计数器的值赋给该标号。

2. 操作码

操作码（opcodes）包括指令码和伪指令，其中伪指令是指CCS开发环境ARM Cortex-M4F汇编编译器可以识别的伪指令。对于有标号的行，必须用至少一个空格或制表符（TAB）将标号与操作码隔开。对于没有标号的行，不能从第一列开始写指令码，应以空格或制表符（TAB）开头。编译器不区分操作码中字母的大小写。

3. 操作数

操作数（operands）可以是地址、标号或指令码定义的常数，也可以是由伪运算符构成的表达式。若一条指令或伪指令有操作数，则操作数与操作码之间必须用空格隔开书写。操作数多于一个的，操作数之间用逗号“，”分隔。操作数也可以是ARM Cortex-M4F内部寄存器，或者另一条指令的特定参数。操作数中一般都有一个存放结果的寄存器，这个寄存器在操作数的最前面。

1）常数标识

编译器识别的常数有十进制（默认不需要前缀标识）、十六进制（0x前缀标识）、二进制（用0b前缀标识）。

2）“#”表示立即数

一个常数前添加“#”表示一个立即数，不添加“#”时，表示一个地址。

特别说明：初学者常常会将立即数前的“#”遗漏，如果该操作数只能是立即数时，编译器会提示错误，例如：

    mov r3,1  //给寄存器r3赋值为1(这个语句不对)

编译时会提示“immediate expression requires a#prefix--'mov r3，1'”，应该改为：

    mov r3,#1  //给寄存器r3赋值为1(这个语句对)

3）圆点“．”

若圆点“.”单独出现在语句的操作码之后的操作数位置上，则代表当前程序计数器的值被放置在圆点的位置。例如，b.指令代表转向本身，相当于永久循环，在调试时希望程序停留在某个地方可以添加这种语句，调试之后应删除。

4）伪运算符

表2-22所示为CCS ARM Cortex-M4F编译器识别的伪运算符。

表2-22 CCS ARM Cortex-M4F编译器识别的伪运算符

4. 注释

注释（comments）即说明文字，类似于C语言，多行注释以“/*”开始，以“*/”结束。这种注释可以包含多行，也可以独占一行。在CCS环境的ARM Cortex-M4F处理器汇编语言中，单行注释以“#”引导或用“//”引导。用“#”引导时，“#”必须为单行的第一个字符。

2.4.2 常用伪指令简介

不同集成开发环境下的伪指令稍有不同，伪指令书写格式与所使用的开发环境有关。

常用的伪指令主要有用于常量及宏的定义伪指令、条件判断伪指令、文件包含伪指令等。在CCS6.2.0开发环境下，所有的汇编命令都是以“.”开头。这里以本书使用的开发环境（CCS）为例介绍有关汇编伪指令。

1. 系统预定义的段

C语言程序经过gcc编译器最终生成.elf格式的可执行文件。.elf可执行程序是以段为单位来组织文件的。通常划分为3个段：.text、.data和.bss。其中，.text是只读的代码区，.data是可读可写的数据区，而.bss则是可读可写且没有初始化的数据区。.text段开始地址为0x0，接着分别是.data段和.bss段。

2. 常量的定义

汇编代码常用的功能之一为常量的定义。使用常量定义，能够提高程序代码的可读性，并且使代码维护更加简单。常量的定义可以使用.equ汇编指令，下面是GNU汇编器的一个常量定义的例子：

常量的定义还可以使用.set汇编指令，其语法结构与.equ相同。

3. 程序中插入常量

对于大多数汇编工具来说，一个典型特性为可以在程序中插入数据。GNU汇编器语法可以写为：

为了在程序中插入不同类型的常量，GNU汇编器中包含许多不同的伪指令，表2-23中列出了常用的例子。

表2-23 用于程序中插入不同类型常量的常用伪指令

4. 条件伪指令

.if条件伪指令后面紧跟着一个恒定的表达式（即该表达式的值为真），并且最后要以.endif结尾。中间如果有其他条件，可以用.else填写汇编语句。

.ifdef标号，表示如果标号被定义，执行下面的代码。

5. 文件包含伪指令

    .include＂filename＂

.include是一个附加文件的链接指示命令，利用它可以把另一个源文件插入当前的源文件一起汇编，成为一个完整的源程序。filename是一个文件名，可以包含文件的绝对路径或相对路径，但建议一个工程的相关文件放到同一个文件夹中，所以更多的时候使用相对路径。具体例子参见第3章的第一个汇编实例程序。

6. 其他常用伪指令

除了上述的伪指令外，GNU汇编还有其他常用伪指令。

（1）.section伪指令。用户可以通过.section伪指令来自定义一个段。例如：

    .section .isr_vector, ＂a＂ @定义一个.isr_vector段,＂a＂表示允许段

（2）.global伪指令。.global伪指令可以用来定义一个全局符号。例如：

    .global symbol  @定义一个全局符号symbol

（3）.extern伪指令。.extern伪指令的语法为.extern symbol，声明symbol为外部函数，调用时可以遍历所有文件找到该函数并且使用它。例如：

    .extern main      @声明main为外部函数
    bl main           @进入main函数

（4）.align伪指令。.align伪指令可以通过添加填充字节使当前位置满足一定的对齐方式。语法结构为.align[exp[，fill]]，其中，exp为0～16之间的数字，表示下一条指令对齐至2exp位置，若未指定，则将当前位置对齐到下一个字节的位置，fill给出为对齐而填充的字节值，可省略，默认为0x00。例如：

    .align 3 @把当前位置计数器值增加到23的倍数上,若已是23的倍数,不做改变

（5）.end伪指令。.end伪指令声明汇编文件的结束。

还有有限循环伪指令、宏定义和宏调用伪指令等，参见《GNU汇编语法》。