ARM與Thumb狀態(tài)切換的實現(xiàn)

由于Thumb指令在某些特殊情況下可能比ARM指令更有效，所以它在很多方面得到了廣泛的應用。但是Thumb知識ARM指令集的一個子集，它不能獨立組成一個應用系統(tǒng)，所以在很多情況下應用程序需要二者的混合編程，這就必然存在ARM與Thumb狀態(tài)之間函數(shù)調用的問題。下面將分別詳細介紹。
? ? ? 狀態(tài)切換的實現(xiàn)
ARM/Thumb之間的狀態(tài)切換是通過一條專用的轉移交換指令BX來實現(xiàn)的。BX指令以通用寄存器位操作數(shù)，通過拷貝Rn到PC來實現(xiàn)4GB空間范圍內的一個絕對跳轉。BX利用Rn寄存器中目的地址值的最后一位來判斷跳轉后的狀態(tài)。當最后一位為0時，表示轉移到ARM狀態(tài)；當最后一位為1時，表示轉移到Thumb狀態(tài)。如圖所示

無論是ARM還是Thumb，其指令在存儲器中都是邊界對齊的。（2字節(jié)或者4字節(jié)對齊，最低位不起作用?。┮虼?，在執(zhí)行跳轉過程中，PC寄存器中的最低位被舍棄，不起作用。在BX指令的執(zhí)行過程中，最低位正好被用作狀態(tài)判斷的標志，不會造成存儲器訪問不對齊的錯誤。

下面是一段直接進入狀態(tài)切換的例程：

?????????????????????????????????????????????????????????????????????；從ARM狀態(tài)開始


CODE32?????????????????????????????????????????????????????????；表明一下是ARM指令


???????ADR???????R0，Into_Thumb+1????????????????????；得到目標地址，末位置1，表示轉移到Thumb


???????BX?????????R0?????????????????????????????????????????????；轉向Thumb


??????????????…


CODE16?????????????????????????????????????????????????????????；表明以下是Thumb指令Into_Thumb


???????…


???????ADR???????R5,Back_to_ARM???????????????????????；得到目標地址，末位缺省為0?，轉移到ARM


???????BX?????????R5?????????????????????????????????????????????；轉向ARM


???????…


CODE32


???????Back_to_ARM??????????????????????????????????????????；ARM代碼段起始地址

舉例:從ARM態(tài)進入thumb態(tài)

① 將在Makefile中將.c文件編譯指定為thumb態(tài)

%.o:%.c
	arm-linux-gcc?-mthumb?-c?-o?$@?$^?-fno-builtin
	
%.o:%.S
	arm-linux-gcc?-c?-o?$@?$^

.S文件直接在文件中修改來實現(xiàn)態(tài)的轉化

② 修改.S文件從arm轉化到thumb態(tài)

.text
.global?_start
.code?32
_start:
	/*?怎樣從arm_state?->?thumb_state?*/
	adr?r0,thumb_func
	add?r0,r0,#1
	bx?r0
	
.code?16
thumb_func:	
	bl?sdram_init
	//bl?sdram_init2?//用到有初始值的數(shù)組，不是位置無關碼	
	bl?copy2sdram	
	bl?clean_bss

	//bl?main?//使用BL命令相對跳轉，程序仍然在Nor/sram執(zhí)行
	ldr?r0,=main?//絕對跳轉，跳到SDRAM
	mov?pc,r0
halt:
	b?halt

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

問題：

①：
start.S: Assembler messages:
start.S:60: Error: lo register required -- `ldr pc,=main'
Makefile:11: recipe for target 'start.o' failed

thumb不像arm態(tài)那樣，不能直接將標號賦值給pc，需要通過寄存器轉化：

ldr r0,=main

mov pc,r0

②：

init.o(.text+0x58): In function `sdram_init2':
: undefined reference to `memcpy'

thumb中自動給我們將數(shù)組中的值通過memcpy復制到了數(shù)組,我們可以通過static來解決這個問題：

參考Getting GCC to compile without inserting call to memcpy：
https://stackoverflow.com/questions/6410595/getting-gcc-to-compile-without-inserting-call-to-memcpy

unsigned?int?arr[]??=?{
0x02000000,?????//BWSCON
0x00000700,?????//BANKCON0
0x00000700,?????//BANKCON1
0x00000700,?????//BANKCON2
0x00000700,?????//BANKCON3??
0x00000700,?????//BANKCON4
0x00000700,?????//BANKCON5
0x00018001,?????//BANKCON6
0x00018005,?????//BANKCON7
0x008404f5,?????//REFRESH
?0x000000b1,?????//BANKSIZE
0x00000020,?????//MRSRB6
0x00000020,?????//MRSRB7
};//把那些值全部放在數(shù)組里面

->>>>>>
const?static?unsigned?int?arr[]??=?{
0x02000000,?????//BWSCON
0x00000700,?????//BANKCON0
0x00000700,?????//BANKCON1
0x00000700,?????//BANKCON2
0x00000700,?????//BANKCON3??
0x00000700,?????//BANKCON4
0x00000700,?????//BANKCON5
0x00018001,?????//BANKCON6
0x00018005,?????//BANKCON7
0x008404f5,?????//REFRESH
?0x000000b1,?????//BANKSIZE
0x00000020,?????//MRSRB6
0x00000020,?????//MRSRB7
};//把那些值全部放在數(shù)組里面

③：

warning: conflicting types for built-in function

解決：在編譯的時候加上-fno-builtin不使用內建函數(shù)

arm-linux-gcc -mthumb -c -o $@ $^ -fno-builtin