Linux系統中arm該如何使用

Linux系統中arm該如何使用，針對這個問題，這篇文章詳細介紹了相對應的分析和解答，希望可以幫助更多想解決這個問題的小伙伴找到更簡單易行的方法。

ARM匯編簡介：

• 你可能已經發現ARM處理器在你的生活中無處不在。當我環顧我的身邊，我發現我身邊的大多數設備使用著ARM處理器而不是intel。

• 這些設備包括我的手機、路由器以及最近銷售火爆的IoT設備。可以說，ARM處理器已經成為了當世最廣泛使用的CPU核心。

• 隨之而來的是和PC時代類似的問題，ARM設備也易于受到緩沖區溢出之類的攻擊。

• 由于被廣泛的使用和潛在的脆弱性，針對這些設備的攻擊將變得越來越常見。目前在二進制安全領域，比起ARM平臺，我們對x86/x64平臺有深入的多的研究，即使ARM匯編可能是主流CPU指令集中最易學的。

linux ARM 使用教程：

第一部分 Linux下ARM匯編語法盡管在Linux下使用C或C++編寫程序很方便，但匯編源程序用于系統最基本的初始化，如初始化堆棧指針、設置頁表、操作ARM的協處理器等。初始化完成后就可以跳轉到C代碼執行。需要注意的是，GNU的匯編器遵循AT&T的匯編語法，可以從GNU的站點（www.gnu.org）上下載有關規范。

一. Linux匯編行結構任何匯編行都是如下結構：[:] [} @ comment[:] [} @ 注釋Linux ARM 匯編中，任何以冒號結尾的標識符都被認為是一個標號，而不一定非要在一行的開始。【例1】定義一個”add”的函數，返回兩個參數的和。.section .text, “x”.global add @ give the symbol add external linkageadd:ADD r0, r0, r1  @ add input argumentsMOV pc, lr @ return from subroutine@ end of program

二. Linux 匯編程序中的標號標號只能由a～z，A～Z，0～9，“.”，_等字符組成。當標號為0～9的數字時為局部標號，局部標號可以重復出現,使用方法如下：? 標號f: 在引用的地方向前的標號? 標號b: 在引用的地方向后的標號【例2】使用局部符號的例子，一段循環程序1:    subs r0,r0,#1        @每次循環使r0=r0-1    bne 1f         @跳轉到1標號去執行局部標號代表它所在的地址,因此也可以當作變量或者函數來使用。

三. Linux匯編程序中的分段（1）.section偽操作用戶可以通過.section偽操作來自定義一個段,格式如下: .section section_name [, “flags”[, %type[,flag_specific_arguments]]]每一個段以段名為開始, 以下一個段名或者文件結尾為結束。這些段都有缺省的標志（flags）,連接器可以識別這些標志。(與armasm中的AREA相同)。

下面是ELF格式允許的段標志 含義a 允許段w 可寫段x 執行段

【例3】定義段 .section .mysection @自定義數據段，段名為 “.mysection” .align  2 strtemp: .ascii  “Temp string /n/0”

（2）匯編系統預定義的段名.text  @代碼段.data  @初始化數據段.bss  @未初始化數據段.sdata @.sbss  @需要注意的是，源程序中.bss段應該在.text之前。

四. 定義入口點匯編程序的缺省入口是 start標號，用戶也可以在連接腳本文件中用ENTRY標志指明其它入口點。【例4】定義入口點.section.data.section .bss.section .text.globl _start_start:

五. Linux匯編程序中的宏定義格式如下: .macro 宏名 參數名列表   @偽指令.macro定義一個宏   宏體 .endm  @.endm表示宏結束如果宏使用參數,那么在宏體中使用該參數時添加前綴“/”。宏定義時的參數還可以使用默認值。可以使用.exitm偽指令來退出宏。【例5】宏定義.macro SHIFTLEFT a, b.if /b MOV /a, /a, ASR #-/b.exitm.endifMOV /a, /a, LSL #/b.endm

六. Linux匯編程序中的常數

（1）十進制數以非0數字開頭,如:123和9876；

（2）二進制數以0b開頭,其中字母也可以為大寫；

（3）八進制數以0開始,如:0456,0123；

（4）十六進制數以0x開頭,如:0xabcd,0X123f；

（5）字符串常量需要用引號括起來,中間也可以使用轉義字符,如: “You are welcome!/n”；

（6）當前地址以“.”表示,在匯編程序中可以使用這個符號代表當前指令的地址；

（7）表達式:在匯編程序中的表達式可以使用常數或者數值, “-”表示取負數, “~”表示取補,“”表示不相等,其他的符號如:+、-、*、/、%、、>>、|、&、^、!、==、>=、

七. Linux下ARM匯編的常用偽操作在前面已經提到過了一些為操作，還有下面一些為操作：? 數據定義偽操作： .byte，.short，.long，.quad，.float，.string/.asciz/.ascii，重復定義偽操作.rept，賦值語句.equ/.set ；? 函數的定義 ；? 對齊方式偽操作 .align；? 源文件結束偽操作.end；? .include偽操作；? if偽操作；? .global/ .globl 偽操作 ；? .type偽操作 ；? 列表控制語句 ；? 區別于gas匯編的通用偽操作,下面是ARM特有的偽操作 ：.reg ，.unreq ，.code ，.thumb ，.thumb_func ，.thumb_set， .ltorg ，.pool

1.數據定義偽操作

（1） .byte:單字節定義，如：.byte 1,2,0b01,0x34,072,’s’ ；

（2） .short:定義雙字節數據，如:.short 0x1234,60000 ；

（3） .long:定義4字節數據，如:.long 0x12345678,23876565

（4） .quad:定義8字節，如:.quad 0x1234567890abcd

（5） .float：定義浮點數，如:  .float 0f-314159265358979323846264338327/ 95028841971.693993751E-40                 @ – pi

（6） .string/.asciz/.ascii：定義多個字符串，如:.string “abcd”, “efgh”, “hello!”.asciz “qwer”, “sun”, “world!”.ascii “welcome/0”需要注意的是：.ascii偽操作定義的字符串需要自行添加結尾字符’/0’。

（7） .rept:重復定義偽操作, 格式如下:            .rept 重復次數            數據定義            .endr  @結束重復定義  例如:             .rept 3             .byte 0x23             .endr

（8） .equ/.set: 賦值語句, 格式如下:             .equ(.set) 變量名,表達式  例如:             .equ abc 3  @讓abc=3

2.函數的定義偽操作（1）函數的定義,格式如下:         函數名:         函數體         返回語句一般的,函數如果需要在其他文件中調用, 需要用到.global偽操作將函數聲明為全局函數。為了不至于在其他程序在調用某個C函數時發生混亂,對寄存器的使用我們需要遵循APCS準則。函數編譯器將處理為函數代碼為一段.global的匯編碼。

（2）函數的編寫應當遵循如下規則:? a1-a4寄存器（參數、結果或暫存寄存器，r0到r3 的同義字）以及浮點寄存器f0-f3(如果存在浮點協處理器)在函數中是不必保存的；? 如果函數返回一個不大于一個字大小的值，則在函數結束時應該把這個值送到 r0 中；? 如果函數返回一個浮點數，則在函數結束時把它放入浮點寄存器f0中；? 如果函數的過程改動了sp（堆棧指針，r13）、fp（框架指針，r11）、sl（堆棧限制，r10）、lr（連接寄存器，r14）、v1-v8（變量寄存器，r4 到 r11）和 f4-f7,那么函數結束時這些寄存器應當被恢復為包含在進入函數時它所持有的值。

1. .align .end .include .incbin偽操作（1）.align:用來指定數據的對齊方式,格式如下:             .align [absexpr1, absexpr2]  以某種對齊方式,在未使用的存儲區域填充值. 第一個值表示對齊方式,4, 8,16或     32. 第二個表達式值表示填充的值。（2）.end:表明源文件的結束。（3）.include:可以將指定的文件在使用.include 的地方展開,一般是頭文件,例如:             .include “myarmasm.h”（4）.incbin偽操作可以將原封不動的一個二進制文件編譯到當前文件中,使用方法如下:         .incbin “file”[,skip[,count]]  skip表明是從文件開始跳過skip個字節開始讀取文件,count是讀取的字數.

2. .if偽操作根據一個表達式的值來決定是否要編譯下面的代碼, 用.endif偽操作來表示條件判斷的結束, 中間可以使用.else來決定.if的條件不滿足的情況下應該編譯哪一部分代碼。.if有多個變種: .ifdef symbol           @判斷symbol是否定義 .ifc string1,string2   @字符串string1和string2是否相等,字符串可以用單引號括起來 .ifeq expression       @判斷expression的值是否為0.ifeqs string1,string2  @判斷string1和string2是否相等,字符 串必須用雙引號括起來.ifge expression         @判斷expression的值是否大于等于0.ifgt absolute expression  @判斷expression的值是否大于0.ifle expression         @判斷expression的值是否小于等于0.iflt absolute expression  @判斷expression的值是否小于0.ifnc string1,string2     @判斷string1和string2是否不相等, 其用法跟.ifc恰好相反。.ifndef symbol, .ifnotdef symbol  @判斷是否沒有定義symbol,  跟.ifdef恰好相反.ifne expression          @如果expression的值不是0, 那么編譯器將編譯下面的代碼.ifnes string1,string2    @如果字符串string1和string2不相 等, 那么編譯器將編譯下面的代碼.

3. .global  .type   .title   .list（1）.global/ .globl ：用來定義一個全局的符號，格式如下:    .global symbol  或者  .globl symbol（2）.type：用來指定一個符號的類型是函數類型或者是對象類型, 對象類型一般是數據, 格式如下:         .type 符號, 類型描述【例6】.globl a.data.align 4.type a, @object.size a, 4a:.long 10【例7】.section .text.type asmfunc, @function.globl asmfuncasmfunc:

mov pc, lr

（3）列表控制語句:.title：用來指定匯編列表的標題,例如:            .title “my program”.list：用來輸出列表文件.

ARM特有的偽操作

（1） .reg: 用來給寄存器賦予別名,格式如下:                

別名 .req 寄存器名

（2） .unreq: 用來取消一個寄存器的別名,格式如下:　　　　　　　

.unreq 寄存器別名　　

注意被取消的別名必須事先定義過,否則編譯器就會報錯,這個偽操作也可以用來取消系統預制的別名, 例如r0, 但如果沒有必要的話不推薦那樣做。

（3） .code偽操作用來選擇ARM或者Thumb指令集,格式如下:　　　　　　　　　　　

.code 表達式　　

如果表達式的值為16則表明下面的指令為Thumb指令,如果表達式的值為32則表明下面的指令為ARM指令.

（4） .thumb偽操作等同于.code 16, 表明使用Thumb指令, 類似的.arm等同于.code 32

（5） .force_thumb偽操作用來強制目標處理器選擇thumb的指令集而不管處理器是否支持

（6） .thumb_func偽操作用來指明一個函數是thumb指令集的函數

（7） .thumb_set偽操作的作用類似于.set, 可以用來給一個標志起一個別名, 比.set功能增加的一點是可以把一個標志標記為thumb函數的入口, 這點功能等同于.thumb_func

（8） .ltorg用于聲明一個數據緩沖池(literal pool)的開始,它可以分配很大的空間。

（9） .pool的作用等同.ltorg（9）.space{,}分配number_of_bytes字節的數據空間，并填充其值為fill_byte，若未指定該值，缺省填充0。（與armasm中的SPACE功能相同）

（10）.word {,} …插入一個32-bit的數據隊列。（與armasm中的DCD功能相同）可以使用.word把標識符作為常量使用 例如：  Start:  valueOfStart:.word Start 這樣程序的開頭Start便被存入了內存變量valueOfStart中。

（11）.hword {,} …插入一個16-bit的數據隊列。（與armasm中的DCW相同）

八. GNU ARM匯編特殊字符和語法代碼行中的注釋符號: @;整行注釋符號: ;語句分離符號: ; 直接操作數前綴: # 或 $。

第二部分 GNU的編譯器和調試工具

一. 編譯工具

1．編輯工具介紹

GNU提供的編譯工具包括匯編器as、C編譯器gcc、C++編譯器g++、連接器ld和二進制轉換工具objcopy。基于ARM平臺的工具分別為arm-linux-as、arm-linux-gcc、arm-linux-g++、arm-linux-ld和arm-linux- objcopy。GNU的編譯器功能非常強大，共有上百個操作選項，這也是這類工具讓初學者頭痛的原因。不過，實際開發中只需要用到有限的幾個，大部分可以采用缺省選項。GNU工具的開發流程如下：編寫C、C++語言或匯編源程序，用gcc或g++生成目標文件，編寫連接腳本文件，用連接器生成最終目標文件（elf格式），用二進制轉換工具生成可下載的二進制代碼。

（1）編寫C、C++語言或匯編源程序通常匯編源程序用于系統最基本的初始化，如初始化堆棧指針、設置頁表、操作ARM的協處理器等。初始化完成后就可以跳轉到C代碼執行。需要注意的是，GNU的匯編器遵循AT&T的匯編語法，讀者可以從GNU的站點（www.gnu.org）上下載有關規范。匯編程序的缺省入口是 start標號，用戶也可以在連接腳本文件中用ENTRY標志指明其它入口點（見下文關于連接腳本的說明）。

（2）用gcc或g++生成目標文件如果應用程序包括多個文件，就需要進行分別編譯，最后用連接器連接起來。如筆者的引導程序包括3個文件：init.s（匯編代碼、初始化硬件）xmrecever.c（通信模塊，采用Xmode協議）和flash.c（Flash擦寫模塊）。分別用如下命令生成目標文件： arm-linux-gcc-c-O2-oinit.oinit.s arm-linux-gcc-c-O2-oxmrecever.oxmrecever.c arm-linux-gcc-c-O2-oflash.oflash.c 其中-c命令表示只生成目標代碼，不進行連接；-o命令指明目標文件的名稱；-O2表示采用二級優化，采用優化后可使生成的代碼更短，運行速度更快。如果項目包含很多文件，則需要編寫makefile文件。關于makefile的內容，請感興趣的讀者參考相關資料。

（3）編寫連接腳本文件gcc等編譯器內置有缺省的連接腳本。如果采用缺省腳本，則生成的目標代碼需要操作系統才能加載運行。為了能在嵌入式系統上直接運行，需要編寫自己的連接腳本文件。編寫連接腳本，首先要對目標文件的格式有一定了解。GNU編譯器生成的目標文件缺省為elf格式。elf文件由若干段（section）組成，如不特殊指明，由C源程序生成的目標代碼中包含如下段：.text（正文段）包含程序的指令代碼；.data(數據段)包含固定的數據，如常量、字符串；.bss（未初始化數據段）包含未初始化的變量、數組等。C++源程序生成的目標代碼中還包括.fini（析構函數代碼）和. init（構造函數代碼）等。連接器的任務就是將多個目標文件的.text、.data和.bss等段連接在一起，而連接腳本文件是告訴連接器從什么地址開始放置這些段。例如連接文件link.lds為：ENTRY(begin)SECTION{.=0x30000000;.text:{(.text)}.data:{(.data)}.bss:{(.bss)}}其中，ENTRY(begin)指明程序的入口點為begin標號；.=0x00300000指明目標代碼的起始地址為0x30000000，這一段地址為MX1的片內RAM；.text:{(.text)}表示從0x30000000開始放置所有目標文件的代碼段，隨后的.data:{* (.data)}表示數據段從代碼段的末尾開始，再后是.bss段。

（4）用連接器生成最終目標文件有了連接腳本文件，如下命令可生成最終的目標文件：arm-linux-ld –no stadlib –o bootstrap.elf -Tlink.lds init.o xmrecever.o flash.o其中，ostadlib表示不連接系統的運行庫，而是直接從begin入口；-o指明目標文件的名稱；-T指明采用的連接腳本文件（也可以使用-Ttext address，address表示執行區地址）；最后是需要連接的目標文件列表。

（5）生成二進制代碼連接生成的elf文件還不能直接下載執行，通過objcopy工具可生成最終的二進制文件：arm-linux-objcopy –O binary bootstrap.elf bootstrap.bin其中-O binary指定生成為二進制格式文件。Objcopy還可以生成S格式的文件，只需將參數換成-O srec。還可以使用-S選項，移除所有的符號信息及重定位信息。如果想將生成的目標代碼反匯編，還可以用objdump工具： arm-linux-objdump -D bootstrap.elf至此，所生成的目標文件就可以直接寫入Flash中運行了。

2．Makefile實例example: head.s  main.c arm-linux-gcc -c -o head.o head.s arm-linux-gcc -c -o main.o main.c arm-linux-ld -Tlink.lds head.o ain.o -o example.elf arm-linux-objcopy -O binary -S example_tmp.o example arm-linux-objdump -D -b binary -m arm  example >ttt.s

二. 調試工具

Linux下的GNU調試工具主要是gdb、gdbserver和kgdb。其中gdb和gdbserver可完成對目標板上Linux下應用程序的遠程調試。gdbserver是一個很小的應用程序，運行于目標板上，可監控被調試進程的運行，并通過串口與上位機上的gdb通信。開發者可以通過上位機的gdb輸入命令，控制目標板上進程的運行，查看內存和寄存器的內容。gdb5.1.1以后的版本加入了對ARM處理器的支持，在初始化時加入－ target==arm參數可直接生成基于ARM平臺的gdbserver。gdb工具可以從ftp: //ftp.gnu.org/pub/gnu/gdb/上下載。對于Linux內核的調試，可以采用kgdb工具，同樣需要通過串口與上位機上的gdb通信，對目標板的Linux內核進行調試。

關于Linux系統中arm該如何使用問題的解答就分享到這里了，希望以上內容可以對大家有一定的幫助，如果你還有很多疑惑沒有解開，可以關注億速云行業資訊頻道了解更多相關知識。