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STM32学习【5】底层的知识使用_汇编_反汇编_机器码

article 2025/3/12 17:46:00

写在前面
- 1. 程序处理的4个步骤
- 2. KEIL下怎么反汇编
- 3. GCC下反汇编
- 4. 机器码与汇编
- - 4.1 STM32F103反汇编
  - 4.2 STM32MP157反汇编
  - 4.3 IMX6ULL反汇编
  - 4.4 机器码与汇编示例
  - - 4.4.1 Thumb/Thumb2指令集
    - 4.4.2 ARM指令集
  - 4.5 解析LDR伪指令
  - 4.5 总结

写在前面

对一些底层的知识一定要知道了解清楚的，但是有人就说了，我了解这么多干什么，我都是用的java，C语言等等高级语言，根本涉及不到寄存器之类，其实不然，我们学的所有的技能和知识并不仅仅是表面上的东西，而是学习里面最接近本质的东西，可以用古人的道来形容。
这里面借用了韦东山的一些文字和图片。

1. 程序处理的4个步骤

我们想深入理解ARM架构，想深入理解汇编与C，想深入理解栈的作用，想深入理解C语言的实质，
就必须把最终的可执行程序，反汇编后，阅读得到的汇编代码。

现在只需要理解“汇编”、“反汇编”的概念：

汇编
汇编文件转换为目标文件(里面是机器码)。
反汇编
可执行文件(目标文件，里面是机器码)，转换为汇编文件。

2. KEIL下怎么反汇编

在KEIL的User选项中，如下图添加这两项：

fromelf  --bin  --output=led.bin  Objects\led_c.axf
fromelf  --text  -a -c  --output=led.dis  Objects\led_c.axf

注意，上面的led_c需要改成和项目名一样才可以，示例项目是led_c的文件名，其他项目要更改一下，否则会提示找不到。

然后重新编译，即可得到二进制文件led.bin(以后会分析)、反汇编文件led.dis。
如下图操作：

在这里插入图片描述

3. GCC下反汇编

使用GCC工具链编译程序时，在Makefile中有这一句：

$(OBJDUMP) -D -m arm  led.elf  > led.dis	# OBJDUMP = arm-linux-gnueabihf-objdump

它就是把可执行程序led.elf，反汇编，得到led.dis。

4. 机器码与汇编

参考资料：

doc_and_source_for_mcu_mpu\通用资料\ARM:
    DDI0403E_B_armv7m_arm.pdf  P254  // cortex M3/M4
    ARM ArchitectureReference Manual ARMv7-A and ARMv7-R edition.pdf  P410  // cortex A7

伪指令：伪指令是实际不存在的ARM命令，编译器在编译时转换成存在的ARM指令。
我们代码中的ldr r1, =0x????????这条伪指令的真实指令是什么呢?
对于我们使用的3款板子，汇编代码如下(如果你的板子不是这3款之一，请灵活变通，知识是一样的)：

LDR SP, =(0x20000000+0x10000)   // STM32F103
ldr sp, =(0x80000000+0x100000)  // IMX6ULL
ldr sp, =0xc0000000 + 0x100000  // STM32MP157 A7

我们可以通过反汇编来查看, 只摘取前面一小段。

4.1 STM32F103反汇编

我们只摘取前面一小段，第一列是地址，第二列是机器码，第三列是汇编：

在这里插入图片描述

4.2 STM32MP157反汇编

在这里插入图片描述

4.3 IMX6ULL反汇编

在这里插入图片描述

4.4 机器码与汇编示例

4.4.1 Thumb/Thumb2指令集

在这里插入图片描述

4.4.2 ARM指令集

在这里插入图片描述

4.5 解析LDR伪指令

为什么 PC=当前指令+4或8？

CORTEX M3/M4
使用Thumb2指令集，一条指令是16位或32位。
CORTEX A7

默认使用ARM指令集，一条指令是32位的。
流水线

ARM指令采用流水线机制：
- 当前执行地址A的指令，
- 同时已经在对下一条指令进行译码
- 同时已经在读取下下一条指令：PC = A +4 (Thumb/Thumb2指令集)、PC = A + 8 (ARM指令集)