微处理器系统结构与嵌入式系统设计实验报告
微处理器系统结构与嵌入式系统设计实验名称 ARM基础编程实验
一、实验目的
1.熟悉并掌握常用ARM汇编指令
2.熟悉并掌握“C＋汇编”混合编程技术
3.熟练使用ARM软件开发调试工具Keil
二、实验内容
1.学习使用Keil开发工具
2.使用ARM汇编语言，编程实现1+2+……+N累加运算功能
3.使用C调用汇编函数，实现字符串拷贝功能
4.使用汇编调用C函数，实现求和运算功能
5.使用ARM汇编语言，实现冒泡排序算法（选做）
三、实验步骤
1.实验1.1：运行Keil，建立工程文件，单步运行调试演示
示例程序，深刻理解每一条指令，观察寄存器，内存空间
的变化。
2.实验1.2：用汇编语言实现1+2+...+N的累加：
a)建立新工程，加入实验1.2文件夹中的sum.s。
b)用汇编补充算法核心部分，代码参考流程图如下
图1.1所示。
c)使用单步调试，仔细观察过程中关键寄存器值的
变化。
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RO=R0+R1
R1=R1+1
SUM_END
结果溢出？
R1>=N
NO
YES
YES
NO
图1.1
3. 实验1.3：C 调用汇编实现字符串拷贝功能：
a) 建立新工程，加入实验1.3文件夹中的main.c 和testfile.s(同一个工程下添加两个文件一起编译)。
b) 补充完成源代码中缺失的部分，分别实现
1. 拷贝源字符串的一个字节到R2中;
2. 将拷贝的字节复制到目标空间。
c) 运行Debug 进行调试。
4. 实验1.4：汇编调用C 实现求和1+2+ (10)
a) 建立新工程，加入实验1.4文件夹中的sum.c 和testfile.s(同一个工程下添加两个文件一起编译)。
b) 补充完成源代码中缺失的部分，通过调用c 函数g()实现1+2+3+glovb1，结果存在R8中。
c) 运行Debug 进行调试
5. 实验1.5：ARM 汇编实现冒泡算法：
a) 建立新工程，加入实验1.5文件夹中的maopao.s 。
b) 补充完成源代码中缺失的部分，实现冒泡排序功能。
c) 运行Debug 进行调试
四、 实验结果
1. 实验1.2：用汇编语言实现1+2+...+N 的累加
R1自增1
R0暂存累加和
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核心代码如下：
ADD R0,R1
BVS SUM_END
CMP R1,R2
BHS SUM_END
ADD R1,#1
B SUN_L1
图1.2
可以看见最终结果显示在寄存器R8处，十六进制为13BA，转换成十进制为5050，实现了累加功能。
2.实验1.3：C调用汇编实现字符串拷贝功能
核心代码如下：
LDRB R2,[R1],#1 ;拷贝源字符串的一个字节STRB R2,[R0],#1 ;将拷贝的字节复制到目标空间
可以看出拷贝前srcstr是aaaa,dststr是bbbb，拷贝后srcstr是aaaa,dststr是aaaa，实现了字符串拷贝功能。
3.实验1.4：汇编调用C实现求和1+2+...+10
图1.3 前图1.4 后
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核心代码如下：
MOV R0,#1
MOV R1,#2
MOV R2,#3
MOV R3,#10
BL g
MOV R8,R0
图1.5
可以看出最终结果显示在寄存器R8处，十六进制表示为0010，转换为十进制为16
4.实验1.5：ARM汇编实现冒泡算法
代码如下：
AREA Sort,CODE,READONLY
ENTRY
start
MOV R4,#0
LDR R6,=src
ADD R6,R6,#len
LDR R7,=src
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inner
MOV R1,R7
CMP R6,R7
BLE outer
inner1
LDR R2,[R1]
LDR R3,[R1,#4]
CMP R2,R3
BGT exchange
inner2
ADD R1,R1,#4
CMP R1,R6
BLT inner1
ADD R4,R4,#4
CMP R4,#len
BLE subtraction
exchange
STR R3,[R1]
STR R2,[R1,#4]
B inner2
subtraction
SUB R6,R6,#4
B inner
outer
LDR R1,=src
src DCD 2,4,10,8,14,1,20
AREA Array,DATA,READWRITE
len EQU 7*4
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END
图1.6 排序前
图1.7 排序后
可以看见地址0x0000005C保存的排序后的结果正确，程序
实现了冒泡法排序功能。
（注：命令行键入指令“map 0,4095 read write
exec”，解决实验用芯片S3C2440内存访问权限错误问
题。
）
五、实验总结
1.此次实验用汇编和C语言实现了1~N的累加、字符串的拷
贝、数字求和以及冒泡法排序这几项功能，了解了汇编语
言的基础指令及其意义，同时初步入门了Keil编译器的使
用与程序编写调试。
2.知道了C程序与汇编语言相互调用的规则：
a)寄存器的使用规则：“子程序间”通过寄存器R0～R3来
传递参数。
在“子程序中”，使用寄存器R4～R11来保
存局部变量。
b)寄存器R12用于子程序间scratch寄存器(用于保存
SP，在函数返回时使用该寄存器出桟），记作IP。
c)寄存器R13用于数据栈指针，记作SP。
寄存器SP在进
入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。
d)寄存器R14称为链接寄存器，记作LR。
它用于保存子程
序的返回地址。
e)寄存器R15是程序计数器，记作PC。
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六、实验思考题
1.Q：ADD替换成ADDS，SUB替换成SUBS有什么影响？
A：替换后，运算结果会影响标志寄存器。
因为ADD、SUB
不带进位与借位，ADDS、SUBS带有进位与借位，运算完成
要置符号位。
2.Q：MOV替换成MOVNE有什么影响？
A：替换后只有在上一步比较结果为不相等的时候才会执行
该指令。
3.Q：STMIA换成STMIB，STMIA换成STMDA有什么区别?
A：换成STMIB是将每次传送后地址+4变成每次传送前地
址+4，换成STMDA是将每次传送后地址+4变成每次传送
后地址-4。
4.Q：思考用ARM汇编实现1+3+5+…+(2n+1)或者2+4+6+…
+2n。
A：实现1+3+5+….+(2n+1)，将ADD R1,#1改为ADD R1,#2，
设置R1初始值为1。
实现2+4+6+…..+2n，将ADD R1,#1改为ADD R1,#2，设置R1初始值为2.
5.Q：实验3中如果去除汇编代码中的“EXPORT strcopy”会
有什么现象，为什么？
A：若去除汇编代码中的“EXPORT strcopy”，则在c语言
中无法调用该函数，因为EXPORT用于声明strcopy为全局
标号。
6.Q：实验4中如果去除汇编代码中的“IMPORT …..”会有
什么现象，为什么？
A：会无法调用C语言的main函数，因为该伪指令用于通
知编译器要使用的标号或者变量在其他的源文件定义。