《普通高校"十三五"规划教材·汇编语言程序设计:基于ARM体系结构(第3版)》基于ARM体系结构进行汇编语言的教学。《普通高校"十三五"规划教材·汇编语言程序设计:基于ARM体系结构(第3版)》的内容分成3个部分：第1部分主要介绍汇编语言程序设计的基础知识和ARM系列微处理器，包括第1、2章；第二部分主要介绍基于ARM体系结构的指令系统、汇编程序设计以及异常中断编程，包括第3.4.5章；第三部分主要是MDK集成开发环境的使用和ARM汇编语言程序实验，包括第6、7章。《普通高校"十三五"规划教材·汇编语言程序设计:基于ARM体系结构(第3版)》是再版书，相比第2版，《普通高校"十三五"规划教材·汇编语言程序设计:基于ARM体系结构(第3版)》修订了旧版的一些错误，并更新了部分内容。
普通高校“十三五”规划教材 汇编语言程序设计 基于ARM体系结构 (第3版) 文全刚郝志刚主编 张荣高副主编 京航空航天天答出版社 内容简介 本书是学习嵌入式技术的入门教材,是学习嵌人式系统原理与接口技术、嵌入式系统设计与 应用等知识的前导教材。 本书基于ARM体系结构进行汇编语言的教学。全书的内容分成3个部分:第一部分主要介 绍汇编语言程序设计的基础知识和ARM系列微处理器,包括第1、2章;第二部分主要介绍基于 ARM体系结构的指令系统、汇编程序设计以及异常中断编程,包括第3、4、5章;第三部分主要是 MDK集成开发环境的使用和ARM汇编语言程序实验,包括第6、7章。本书是再版书,相比第2 版,本书修订了旧版的一些错误,并更新了部分内容。 本书配套资料包含相关章节程序源代码及其他相关资料,读者可以到北京航空航天大学出版 社网站的“下载专区”免费下载。 本书可作为高等院校计算机及相关专业的汇编语言程序设计课程的教材或参考书,也可供使 用汇编语言的工程技术人员参考。 图书在版编目(CIP)数据 汇编语言程序设计:基于ARM体系结构/文全刚, 郝志刚主编.--3版 北京:北京航空航天大学出版 社,2016.4 ISBN978-7-5124-2102-8 I.①汇…Ⅱ.①文…②郝…Ⅲ.①汇编语言一程 序设计Ⅳ.①TP313 中国版本图书馆CIP数据核字(2016)第06881号 版权所有,侵权必究。 汇编语言程序设计 —基于ARM体系结构(第3版) 文全刚郝志刚主编 张荣高副主编 责任编辑董立娟 北京航空航天大学出版社出版发行 北京市海淀区学院路37号(邮编100191)http://www.buaapress.com.cn 发行部电话:(010)82317024传真:(010)82328026 读者信箱:mbook@bugac.com.cn邮购电话:(010)82316936 涿州市新华印刷有限公司印装各地书店经销 开本:710×10001/16印张:22.75字数:485千字 016年4月第3版2016年4月第1次印刷印数:3000册 ISBN978-7-5124-2102-8定价:49.00元 若本书有倒页、脱页、缺页等印装质量问题,请与本社发行部联系调换。联系电话:(010)82317024 第3版前言 以ARM为核心的嵌入式技术逐渐成为我国嵌入式教学的主流,10年前我 们就规划了嵌入式方向的系列教材,包括《汇编语言程序设计》、《嵌入式系统接 口原理与应用》、《嵌入式 Linux操作系统原理与应用》、《嵌入式系统原理与应 用》。在这个系列教材中,《汇编语言程序设计》是学习嵌入式技术的入门教材。 本书是再版书,相比第2版,做了如下修改: ①修订了图表、文字、公式中出现的一些问题。 ②增加了ARMv8架构的介绍 ③增加了DS开发平台的介绍。 本书在编写的过程中得到了北京航空航天大学何立民教授、北京航空航天 大学出版社马广云博士的很多帮助和鼓励。本书的出版也得到了吉林大学珠海 学院各级领导的大力支持。我的同事郝志刚、张荣高、王艺璇、董鑫正、尹贺等也 为本书做出了很大贡献。在此一并表示诚挚的谢意。 本书成书仓促,作者水平有限,不足之处在所难免,谨请读者批评指正 有兴趣的读者,可以发送电子邮件到:wensir_125@163.com,与作者进一 步交流;也可以发送电子邮件到xdhydcd5@asina.com,与本书策划编辑进行 交流。 文全刚 2016年3月于珠海 第2版前言 以ARM为核心的嵌入式技术逐渐成为我国嵌入式教学的主流,5年前我 们就规划了嵌入式方向的系列教材,包括《汇编语言程序设计》、《嵌入式系统接 口原理与应用》、《嵌入式 Linux操作系统原理与应用》、《嵌入式系统原理与应 用》。在这个系列教材中,《汇编语言程序设计》是学习嵌入式技术的入门教材。 3年时间过去了,无论是硬件还是开发平台都发生了翻天覆地的变化,相比 第1版,第2版主要有如下变化 ①对第1版中进行了修订,如图表、文字、公式中出现的一些问题 ②增加了ARM架构方面新的内容,如ARMv6、ARMv7方面的介绍。 ③重新编写了第6章,将原来的ADS开发平台换成了 Real View mDK集成 开发环境。MDK支持的 Cortex-M3核是ARM公司最新推出的针对微控制器应 用的内核,它提供业界领先的高性能和低成本的解决方案,未来几年将成为MCU 应用的热点和主流。目前,国内只有MDK和RVDS开发工具可以支持 Cortex M3芯片的应用开发。MDK的编译器与ADS1.2比较,代码更小,性能更高。在 代码密度方面,比ADS1.2编译的代码尺寸小10%;在代码性能方面,比ADS1.2 编译的代码性能高20%。 ④重新编写了第7章,每个实验与具体硬件平台无关,都在MDK集成开 发环境中通过软件模拟来实现。通过学习者能掌握MDK开发环境的使用,掌 握ARM汇编语言程序设计的编辑、编译、链接和调试过程。 本书在编写的过程中得到了北京航空航天大学何立民教授、北京航空航天 大学出版社马广云博土的很多帮助和鼓励。本书的出版也得到了吉林大学珠海 学院各级领导的大力支持。我的同事张荣高、纪绪、王艺璇等也为本书做出了很 大贡献。在此一并表示诚挚的谢意。本书成书仓促,作者水平有限,错误和不足 之处在所难免,谨请读者和同行专家批评指正 有兴趣的读者,可以发送电子邮件到:wensir125@163.com,与作者进一步 交流;也可以发送电子邮件到xdhydcd5@sina.com,与本书策划编辑进行交流。 文全刚 2010年8月于珠海 第1版前言 使用单片机、FPGA/CPLD、DSP、ARM等实现的产品都可以称之为嵌入 式产品,嵌入式产品的开发不仅需要嵌入式知识,还需要行业背景知识。嵌入 式知识的学习范围很广,不仅要学习软件知识,还要学习硬件知识。因此,建 议读者首先选择一个主流芯片,以点带面、循序渐进地学习。目前,以ARM 为核心的嵌入式技术逐渐成为我国嵌入式教学的主流,大多数嵌入式软件是 使用C语言和汇编语言开发的 在我们编写的嵌入式系列教材中,《汇编语言程序设计》是学习嵌入式技 术的入门教材,利用汇编语言可以设计出效率极高的核心底层程序,如设备驱 动程序。汇编语言程序能够直接有效地利用机器硬件资源,因此用汇编语言 编写的程序一般比用高级语言编写的程序执行得快,且所占内存较少。在 些实时控制系统中,这点更是不可缺少和代替。同时,学习汇编语言对于理解 和掌握计算机硬件组成及工作原理是十分重要的,也是进行计算机应用系统 设计的先决条件 本书的具体章节安排如下 第1章基础知识:介绍常用的数制及各种数制之间的转换、数据编码、基 本逻辑运算。 第2章ARM微处理器基础:介绍ARM微处理器的基本知识,ARM技 术的发展过程、基于ARM核的硬件结构、ARM内核的基本知识和存储器的 基本知识 第3章ARM指令系统:介绍机器指令的基础知识、ARM指令集、 Thumb指令集以及各类指令对应的寻址方式。 第4章ARM汇编语言程序设计:介绍汇编语言程序的基本格式和汇编 程序设计需要的一些伪操作、汇编语言程序的上机过程、汇编语言程序的基本 结构、工作模式的切换和工作状态的转换编程,以及汇编语言程序和C语言 程序的交互 第5章异常中断编程:介绍ARM中异常和中断的基本概念、复位处理 程序、SWI异常中断处理程序、FIQ和IRQ异常中断处理程序的编写。 第6章ADS集成开发环境的使用:介绍ADS集成开发环境的使用,使 汇编语言程序设计——基于ARM体系结构(第3版) 读者能掌握一种嵌入式系统开发工具, 第7章ARM汇编语言程序实验:介绍ARM汇编语言程序设计实验过 程,总共分为10个实验,每个实验与具体硬件平台无关,全部可以通过软件模 拟来实现,使读者能掌握ARM汇编语言程序设计的编辑、编译、链接和调试 过程。 本书有如下几个特点: ①本书是学习ARM架构嵌入式知识的入门课程,适用于嵌入式方向应 用型高等院校的教学,也适合读者自学。 ②本书编写中融入了作者多年的项目经验,编写时注重实践操作部分, 尽量避免繁琐、高深的理论介绍,使读者能迅速掌握一个必要的知识子集,上 手比较快。 ③硬件平台耦合度低。目前大多数关于嵌入式教学的书籍都和具体的 实验箱捆绑在一起,读者离开实验箱往往做不了实验,从而失去了学习的积极 性。本书95%以上的程序都可以在ADS开发环境中采用 ARMulator(软件 模拟与仿真)方式对程序进行调试,避免了初学者对具体硬件电路结构的畏惧 感。读者通过对软件的使用能够很轻松地切入到这个专业中来,为以后使用 硬件平台打下良好的基础 ④文字表述浅显易懂。结合图表说明,绝大部分知识点采用介绍知识点 的原理→案例→实验巩固,这样一个模式来学习。 ⑤本书中用到的源程序在配套资料包中,并配有教学课件,读者可免费 索取 本书在编写的过程中得到了北京航空航天大学何立民教授、北京航空航 天大学出版社马广云博士的很多帮助和鼓励。陈守孔教授主审了本书,提出 许多宝贵意见。我的同事苗雨、许友军、盛建强、孙奇、尹贺、陈卓、吕喆等也为 本书做出了很大贡献,我的学生张曼舒、郑明灿、潘保成等为书稿的录入、排 版、程序的调试做出了大量工作。在此一并表示诚挚的谢意 本书成书仓促,作者水平有限,错误和不足之处在所难免,谨请读者和同 行专家批评指正,我的邮箱:wensir_125@163.com 文全刚 2006.11珠海 目录 第1章基础知识…… 1.1数制与数制转换 111 1.1.1数制的基本概念……… 1.1.2二进制数… 2 1.1.3十进制和二进制之间的转换… 1.1.4二进制和其他进制之间的转换…… 4 2二进制数的基本运算………………………………………………………5 1.3计算机中的编码… 1.3.1数字的编码… 1.3.2字符的编码 1.3.3汉字的编码 1.3.4统一代码… 10 1.3.5语音编码…… ,,着 ··,看·,··,,·和 1.3.6差错控制编码… ……12 1.4计算机中有符号数的表示 18 1.4.1机器数与真值… ………∷………………18 1.4.2原码、反码与补码…… 19 1.4.3补码的加法运算…… 1.4.4定点数与浮点数………………………………………………………22 1.5基本逻辑运算……… …………24 1.5.1与运算 …………………………………24 1.5.2或运算 …………………………………………………24 1.5.3非运算 25 1.5.4异或运算 ,,,,,,,.,,,,, ::: 25 汇编语言程序设计—基于ARM体系结构(第3版) 习题一 第2章ARM微处理器基础 27 2.1嵌入式系统概述 27 2.1.1嵌入式系统的基本概念… ……………………………27 2.1.2嵌入式系统的发展… 29 2.1.3嵌入式系统的组成结构 31 2.1.4嵌入式处理器………………………………………………………………36 2.1.5典型嵌入式处理器介绍… ……38 2.2ARM概述 ,,,·,,,, ……40 2.2.1计算机体系结构的分类 …40 2.2.2ARM技术的发展过程 41 2.3ARM内核的特点 16 2.3.1RISC技术 46 2.3.2流水线技术 47 2.3.3超标量技术 …………………………48 2.4基于ARM核的微处理器 48 2.4.1基于ARM核的硬件结构 48 2.4.2ARM核的数据流模型 49 2.4.3ARM处理器工作模式和工作状态… 50 2.5ARM寄存器… 2.5.1通用寄存器 52 2.5.2状态寄存器……… 53 2.5.3 Thumb寄存器 56 2.6ARM的存储系统简介 57 2.6.1存储器的层次结构 ……………………………………………57 2.6.2数据类型与存储器格式 ………………………………59 2.6.3非对齐的存储器访问………… 61 习题二………………………………………………………………………………………62 第3章ARM指令系统………………… 63 3.1指令基础……………………………………………………………………63 3.1.1程序设计语言的层次结构 63 3.1.2指令周期和时序……………… …………………………64 3.1.3程序的执行过程 66 3.2ARM汇编语言 ………………………67