3. ARM汇编基础：寄存器组、指令集分类、寻址方式、Thumb/Thumb-2指令集

好，咱们进入第三章。ARM汇编，这是Bootloader和内核裁剪绕不开的坎儿。很多人一看到汇编就头疼，其实说白了，ARM汇编比x86规整得多。你只要摸清它的寄存器、指令套路和寻址方式，后面看启动代码就跟看说明书一样。

我个人习惯，学汇编先别急着背指令，先把“家底”——寄存器组搞清楚。寄存器是CPU的贴身口袋，数据放口袋里操作最快。

3.1 ARM寄存器组

ARM处理器有37个寄存器，但咱们平时打交道最多的就那16个（R0-R15）。这16个是“可见”的，剩下的用于异常模式，后面讲异常时会提到。

这里有个细节——PC的值。ARM状态下，PC总是指向“当前指令地址+8”。为什么？因为ARM用了三级流水线（取指、译码、执行）。你执行第N条指令时，PC已经指向N+2了。写代码时要注意这个偏移量。

3.2 指令集分类

ARM指令集按功能分，其实就几大类。我整理了个表格，方便你对照着看。

你想想看，Bootloader里最常用的是哪几类？加载/存储和分支跳转。LDR加载外设寄存器地址，B/BL跳转到C函数入口。数据处理反而用得少，因为复杂运算都交给C了。

3.3 寻址方式

ARM的寻址方式，说白了就是“怎么找到操作数”。我把它归纳为8种，但常用的就前5种。

1. 立即数寻址：操作数直接写在指令里。
   MOV R0, #0xFF — 把0xFF赋给R0
2. 寄存器寻址：操作数在寄存器里。
   MOV R0, R1 — 把R1的值赋给R0
3. 寄存器移位寻址：先移位再操作。
   MOV R0, R1, LSL #2 — R1左移2位后赋给R0
4. 寄存器间接寻址：寄存器里存的是地址。
   LDR R0, [R1] — 从R1指向的内存读数据到R0
5. 基址变址寻址：基址+偏移量。
   LDR R0, [R1, #4] — 从R1+4的地址读数据
6. 多寄存器寻址：一次操作多个寄存器。
   LDMIA R0!, {R1-R4} — 从R0指向的内存连续读4个字
7. 堆栈寻址：操作栈。
   STMFD SP!, {R0-R3, LR} — 压栈保护
8. 相对寻址：PC+偏移量。
   B label — 跳转到label处

3.4 Thumb/Thumb-2指令集

ARM指令每条32位，占空间大。早期嵌入式设备ROM小，ARM推出了16位的Thumb指令集。Thumb指令密度高，但功能受限——只能操作R0-R7，不能条件执行。

后来ARM在Cortex-M系列上推出了Thumb-2。这是个混合指令集，16位和32位指令混着用。Thumb-2既保留了Thumb的高密度，又补上了功能短板。现在Cortex-M处理器只支持Thumb-2，不支持ARM指令。

嗯，这里有个常见的坑。有些同学在Cortex-M上写启动代码，直接抄了Cortex-A的汇编，结果芯片不跑。为什么？因为Cortex-M的向量表格式和Cortex-A不一样，而且指令集也不兼容。所以写代码前，先确认你的芯片是Cortex-A还是Cortex-M。

下面这张图展示了ARM指令集的发展脉络和选择逻辑。

最后说个实用技巧。在Bootloader里，经常需要判断当前是ARM状态还是Thumb状态。你可以读CPSR的T位（bit 5）。T=0是ARM，T=1是Thumb/Thumb-2。不过Cortex-M的CPSR里T位永远是1，因为只支持Thumb-2。