ARM內(nèi)核(Cortex-M3)由ALU，NVIC，Register Banked，F(xiàn)etch and Decoder Unit，Interfaces組成。
其中的寄存器相當(dāng)于CM3自己的內(nèi)存，存取速度非?？?。用于暫存數(shù)據(jù)處理中的過(guò)程數(shù)據(jù)和狀態(tài)。
本文先介紹CM3的寄存器組，以及ARM匯編指令。最后通過(guò)反匯編例子來(lái)分析實(shí)際的匯編代碼。
1 寄存器組
CM3 擁有通用寄存器 R0‐R15 以及一些特殊功能寄存器。
R13，堆棧指針(Stack Pointer)
R13寄存器中存放的是堆棧的棧頂指針，CM3中有兩個(gè)堆棧指針，也就支持兩個(gè)堆棧。分別是：主堆棧指針(Main Stack Pointer)，進(jìn)程堆棧指針(Process Stack Pointer)。
堆棧主要是通過(guò)POP，PUSH指令來(lái)進(jìn)行操作。在執(zhí)行 PUSH 和 POP 操作時(shí)，那個(gè)通常被稱(chēng)為 SP 的地址寄存器，會(huì)自動(dòng)被調(diào)整，以避免后續(xù)的操作破壞先前的數(shù)據(jù)。
R14 ，連接寄存器(Link Register)
在一個(gè)匯編程序中， LR 用于在調(diào)用子程序時(shí)存儲(chǔ)返回地址。例如，在使用 BL(分支并連接， Branch and Link)指令時(shí)，就自動(dòng)填充 LR 的值(執(zhí)行函數(shù)調(diào)用的下一指令)，進(jìn)而在函數(shù)退出時(shí)，正確返回并執(zhí)行下一指令。
如果函數(shù)中又調(diào)用了其他函數(shù)，那么LR將會(huì)被覆蓋，所以需要先將LR寄存器入棧PUSH，保護(hù)起來(lái)。
R15，程序計(jì)數(shù)器(Program Count)
因?yàn)?CM3 內(nèi)部使用了指令流水線(xiàn)，讀 PC 時(shí)返回的值是當(dāng)前指令的地址+4
特殊功能寄存器組
Cortex‐M3 中的特殊功能寄存器包括：
程序狀態(tài)寄存器組（ xPSR），存放當(dāng)前CPU的狀態(tài)
中斷屏蔽寄存器組（ PRIMASK, FAULTMASK,以及 BASEPRI），用于控制異常的使能和除能
控制寄存器（ CONTROL），用于定義特權(quán)級(jí)別，以及選擇當(dāng)前使用堆棧指針(PSP/MSP?)。
CM3的操作模式
為了架構(gòu)的安全性和健壯性，CM3支持2個(gè)模式(線(xiàn)程模式，handler模式)，以及2個(gè)特權(quán)等級(jí)(特權(quán)級(jí)，用戶(hù)級(jí))。handler模式下只能是特權(quán)級(jí)。
復(fù)位序列
在進(jìn)入復(fù)位狀態(tài)后， CM3 做的第一件事就是讀取下列兩個(gè) 32 位整數(shù)的值：
從地址 0x0000,0000 處取出 MSP 的初始值。(初始化MSP，為后續(xù)的代碼執(zhí)行創(chuàng)造環(huán)境)
從地址 0x0000,0004 處取出 PC 的初始值---這個(gè)值是復(fù)位向量。(啟動(dòng)引導(dǎo)代碼)
2 ARM匯編指令集
ARM指令集可以分為跳轉(zhuǎn)指令、數(shù)據(jù)處理指令、程序狀態(tài)寄存器(PSR)處理指令、加載/存儲(chǔ)指令、協(xié)處理器指令和異常產(chǎn)生指令六大類(lèi)。
跳轉(zhuǎn)指令：B,BL,BX,BXL(用于函數(shù)調(diào)用時(shí)的跳轉(zhuǎn)，分為帶/不帶 返回地址/狀態(tài) 的跳轉(zhuǎn))
數(shù)據(jù)處理指令：MOV,ADD,SUB,DIV,MUL,AND,ORR,CMP...(賦值，加減乘除，與或邏輯，比較)
程序狀態(tài)寄存器(PSR)處理指令：MSR,MRS(用于查詢(xún)或設(shè)置狀態(tài)寄存器/特殊寄存器的數(shù)據(jù))
加載/存儲(chǔ)指令: LDR,STR...(用于寄存器與內(nèi)存之間的數(shù)據(jù)交換，一般為間接尋址)
異常產(chǎn)生指令：SWI(用于產(chǎn)生軟件中斷)
3 函數(shù)調(diào)用過(guò)程的匯編分析
通過(guò)簡(jiǎn)單的函數(shù)調(diào)用，分析入棧，出棧，寄存器的使用，以及常用的ARM匯編指令。
#includeint add_f(int x,int y){ int ret = 0; ret = x + y; return ret;}int main(){ int a = 10,b = 20; int c = add_f(a,b); return 0;}
編譯，再反匯編：
匯編代碼：
add_f 函數(shù) 分析：
寄存器參數(shù)入棧PUSH，保存上一函數(shù)的運(yùn)行參數(shù)fp（R11）
棧指針SP減小20，伸張棧幀空間，開(kāi)辟本次函數(shù)的棧幀（棧幀，就是指單個(gè)函數(shù)運(yùn)行的棧空間，函數(shù)在調(diào)用的過(guò)程中，各個(gè)函數(shù)棧幀進(jìn)行串接，堆棧向下生長(zhǎng)。）
進(jìn)行數(shù)據(jù)操作(MOV,ADD,SUB,LDR,STR等)
棧指針SP復(fù)位至最開(kāi)始的地址，收縮棧幀空間
寄存器參數(shù)出棧POP，恢復(fù)上一函數(shù)的運(yùn)行參數(shù)fp（R11）
bx lr，帶狀態(tài)的跳轉(zhuǎn)至lr寄存器中的地址
所謂的?？臻g內(nèi)存由編譯器自動(dòng)回收，也就是這個(gè)道理，在編譯階段，就確定了各個(gè)函數(shù)的棧幀空間的伸張與收縮，無(wú)需程序員來(lái)進(jìn)行內(nèi)存管理。另外，處于堆空間的數(shù)據(jù)需要手動(dòng)分配與釋放(malloc/free)。
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