嵌入式软件开发为何要学点汇编？(以MCU为例)

1、前言

不同的平台的汇编代码是不一样的，最早的汇编在50年代就发明了，比很多人的父母的年龄都大，老掉牙，不用学习怎么写汇编。一个公司有一个人知道怎么写汇编就够了。但要学习读汇编，为什么学习汇编？

最后一个bug

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1、性能 

直接翻译为机器语言，性能最高。优秀的C语言效率只能达到汇编的80%左右。其他高级语言跟汇编一比差得更远。语言越高级性能越差。很多bootloader和BIOS用汇编写，汇编操作的是电脑，手机刚刚上电时，硬件和初始化的那些命令，它们的性能的要求比较高，效率高开机速度更快。

分析问题

个人认为，编程人与机器对话，我们写C，写JAVA，但是电脑并不认识这些语言，电脑只认识0和1；所以需要一个人来翻译这些语言，这个翻译官就是编译器，但是编译器不能百分之百准确的表达程序员的意思，也就是所谓的翻译有反义。例如，编译器为了性能好一点，可能会优化变量和语句，这个过程可能好心办坏事，把有用的操作优化了。因此只有看懂一些汇编语句，才能分析程序真正执行的流程。在问题难以定位的情况下，汇编可能是分析问题的最后一根稻草。

帮助理解硬件

有些学校的单片机课程是以汇编进行教学的，主要原因就是汇编更贴近硬件。不过我不赞成这种做法，C语言能快速做出一点东西，有利于学生在放弃之前，增加成就感，好坚持下去。但是汇编确实更贴近硬件。

LDR指令

为了便于理解下文，先介绍下LDR指令，其格式如下：

LDR{条件} 目的寄存器 <存储器地址>

作用：将 存储器地址 所指地址处连续的4个字节（1个字）的数据传送到目的寄存器中。LDR指令的寻址方式比较灵活,实例如下：

LDR R0，[R1] ；将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0。LDR R0，[R1，R2] ；将存储器地址为R1+R2的字数据读入寄存器R0。LDR R0，[R1，#8] ；将存储器地址为R1+8的字数据读入寄存器R0。LDR R0，[R1],R2 ；将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0，并将R1+R2的值存入R1。LDR R0，[R1],#8 ；将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0，并将R1+8的值存入R1。LDR R0，[R1，R2]! ；将存储器地址为R1+R2的字数据读入寄存器R0，并将R1+R2的值存入R1。LDR R0，[R1，LSL #3] ；将存储器地址为R1*8的字数据读入寄存器R0。LDR R0，[R1，R2，LSL #2] ；将存储器地址为R1+R2*4的字数据读入寄存器R0。LDR R0，[R1,,R2，LSL #2]！；将存储器地址为R1+R2*4的字数据读入寄存器R0，并将R1+R2*4的值存入R1。LDR R0，[R1],R2，LSL #2 ；将存储器地址为R1的字数据读入寄存器R0，并将R1+R2*4的值存入R1。LDR R0，Label ；Label为程序标号，Label必须是当前指令的-4~4KB范围内。

要注意的是：

LDR Rd，[Rn]，#0x04 ；这里Rd不允许是R15。

另外LDRB 的指令格式与LDR相似，只不过它是将存储器地址中的8位（1个字节）读到目的寄存器中。LDRH的指令格式也与LDR相似，它是将内存中的16位（半字）读到目的寄存器中。

LDR R0，=0xff

这里的LDR不是arm指令，而是伪指令。这个时候与MOVE很相似，只不过MOV指令后的立即数是有限制的。这个立即数必须是0X00-OXFF范围内的数经过偶数次右移得到的数，所以MOV用起来比较麻烦，因为有些数不那么容易看出来是否合法。

2、如何在KEIL下阅读汇编

按d进入debug模式，在view下选择disassembly window 。

看光标，c文件下指向了main函数的第一行。

汇编窗口也指向了对应的语句。但是，在执行C语言的第一行之前，仍然有许多操作要做，比如变量放在哪？在哪里调用了main函数等，这些操作都被集成开发环境IDE给封装起来了。

我们必须知道，在执行main函数之前，有许多事情要做，只不过，初学的时候不必理会。以下是C语言源码，功能是点亮LED。

//main.c#include
int main(void){ RCC->APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPBEN;
GPIOB->CRL &= ~(0xf<<(1*4));
GPIOB->CRL |= 0x2<<(1*4);
GPIOB->ODR &= ~(1<<1);
return 0; }
//main.h#define RCC_APB2ENR (*(unsigned int *)0x40021018)#define GPIOB_CRL (*(unsigned int *)0x40010c00)#define GPIOB_ODR (*(unsigned int *)0x40010c0c)

汇编窗口往上翻，确实很多语句，先看这几行代码的汇编：

先说最常用的两句汇编：

LDR r0,[r1] r0 = *r1
STR r0,[r1] *r1 = r0
MOV r0，r1    r1->r0拷贝 

从内存0x0800 017c的32位数据拷贝到r0：

r0 = * 0x0800 017c

我们看到的 1000 4002其实 就是0x4002 1000。这里边有个知识点叫做大小端模式，以下简单讲解，不能理解就记住。

这个数据是在地址是这么存放的：

　　7C 7D 7E 7F

　　00 10 02 40

实际数据是0x4002 1000

　　* 0x0800 017c=0x4002 1000

然后r0的值+0x18也就是24 因为这个是第6号（第6号就是第7个的意思）元素，得到r0 = *0x4002 1018，r0的值由一个地址，变成了地址所存放的数据。

然后是或0x08操作，结果再复制给r0，*0x4002 1018 |=0x08

给r1分配地址，这个地址也是0x4002 1000, r1 = *0x4002 1000

把r0存放的值，（不是r0的地址，）存到r1+18的空间上

　　*（r1+0x18） = r0

　　*0x4002 1018 = (*0x4002 1018 |=0x08)

　　*0x4002 1018|=0x08

最终结果：地址4002 1018的数，执行了或0x08的操作。再分析下一句 ：

前两句给r0分配空间，r0 = *0x4001 0c00

然后用BIC清除数据位，把4-7位清零，结果再赋值给r0。

*0x4001 0c00 &= ~(0xf0) r1 = *0x4001 0c00 *0x4001 0c00 &= ~(0xf0)

剩下的不再详细分析，直接给答案 ：

***0x4001 0c00 |= 0x20 0x4001 0c0c &= ~(0x02)*

最终，可以看到C语句被翻译成了意料之中的汇编语句，自己的意图被机器准确的理解了。

bug菌 : 当我们遇到缩写的C代码功能与运行效果不一致的时候，可以通过查找对应的汇编代码进行机器层面的分析，最终找到问题！