arm实验二.docx
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arm实验二
成绩
辽宁工程技术大学上机实验报告
课程名称
汇编语言程序设计——基于ARM体系结构
实验题目
工作模式和工作状态的切换
院系
软件学院
专业
软件工程
班级
姓名
学号
实验日期
实验
目的
1．掌握7种工作模式的切换方法，熟悉各种工作模式下的寄存器。
2．掌握2种工作状态的切换方法。
3．掌握工作模式和工作状态切换的程序设计方法。
实验
准备
硬件：
PC机
软件：
ADS1.2集成开发环境
实验
进度
本次共有2个练习，完成2个。
实验
内容
实验
内容
续
实验
内容
续
实验
内容
续
实验
内容
续
1．工作模式的切换
（1）使用MSR/MRS指令切换工作模式，并初始化各工作模式下的堆栈指针。
（2）观察ARM在各种工作模式下的寄存器的区别。
（3）观察并记录ARM在各种工作模式间切换时寄存器的变化情况。
2．工作状态的切换
（1）使用BX指令完成ARM与THUMB状态的切换
（2）使用BLX指令完成ARM与THUMB状态的切换
实验步骤：
1．工作模式的切换
（1）启动ADS1.2集成开发环境，建立工程mode，编辑汇编源程序文件为mode_switch.s,添加到工程项目中。
要求初始化各模式下的堆栈指针（先定义堆栈长度和堆栈空间），并重新设置各种模式堆栈。
（2）工作模式切换顺序为：
管理模式→IRQ模式→FIQ模式→中止模式→未定义模式→系统模式→用户模式。
用户模式→系统模式。
（3）编译并链接程序，使用寄存器观察，运用单步执行方式调试程序mode_switch.s验证工作模式的切换，观察并记录状态切换时CPSR和SP的变化。
（4）随着程序调试过程中在模式间的切换，使用寄存器观察器切换到不同的工作模式下观察SP的变化情况，说明IRQ模式下SP的设置情况。
（5）重新修改程序编译调试，在不同模式下对堆栈进行操作，使用内存观察器观察不同的工作模式下SP的位置、堆栈入栈操作后栈中数据的变化情况以及SP指针值的变化情况，说明FIQ模式下进栈操作的情况。
2．工作状态的切换
（1）启动ADS1.2集成开发环境，建立工程arm_thumb1，编辑汇编源程序文件为status1.s，添加到工程项目中。
使用BX指令完成ARM与THUMB状态的切换。
（2）建立工程arm_thumb2，编辑汇编源程序文件为status2.s，添加到工程项目中。
使用BLX指令完成ARM与THUMB状态的切换。
（3）调试status1.s和status2.s源程序，记录状态切换时LR、PC和CPSR的变化情况。
程序代码：
工作模式的切换：
usr_stack_legthequ64
svc_stack_legthequ32
fiq_stack_legthequ16
irq_stack_legthequ64
abt_stack_legthequ16
und_stack_legthequ16
preserve8
areareset,code,readonly
entry
code32
startmovr0,#0
movr1,#1
movr2,#2
movr3,#3
movr4,#4
movr5,#5
movr6,#6
movr7,#7
movr8,#8
movr9,#9
movr10,#10
movr11,#11
movr12,#12
blinitstack
mrsr0,cpsr
bicr0,r0,#0x80
msrcpsr_cxsf,r0
msrcpsr_c,#0xd0
mrsr0,cpsr
msrcpsr_c,#0xdf
mrsr0,cpsr
haltbhalt
initstackmovr0,lr
msrcpsr_c,#0xd3
ldrsp,stacksvc
msrcpsr_c,#0xd2
ldrsp,stackirq
msrcpsr_c,#0xd1
ldrsp,stackfiq
stmfdsp!
{r0}
nop
msrcpsr_c,#0xd7
ldrsp,stackabt
msrcpsr_c,#0xdb
ldrsp,stackund
msrcpsr_c,#0xdf
ldrsp,stackusr
movpc,r0
stackusrdcduerstackspace+（usr_stack_legth-1）*4
stacksvcdcdsvcstackspace+（svc_stack_legth-1）*4
stackirqdcdirqstackspace+（irq_stack_legth-1）*4
stackfiqdcdfiqstackspace+（fiq_stack_legth-1）*4
stackabtdcdabtstackspace+（abt_stack_legth-1）*4
stackunddcdundstackspace+（und_stack_legth-1）*4
areareset,data,noinit,align=2
uerstackspacespaceusr_stack_legth*4
svcstackspacespacesvc_stack_legth*4
irqstackspacespaceirq_stack_legth*4
fiqstackspacespacefiq_stack_legth*4
abtstackspacespaceabt_stack_legth*4
undstackspacespaceund_stack_legth*4
end
BX指令完成ARM与THUMB状态的切换：
preserve8
areareset,code,readonly
entry
code32
arm1adrr0,thumb1+1
movlr,pc
bxr0
addr1,r2,#2
barm1
code16
thumb1addr1,r3,#1
addr0,r0,#08
bxlr
end
实验
分析
实验
分析
续
实验
分析
续
实验
分析
续
工作模式的切换：
1.编译并连接程序，使用寄存器观察器,运用单步执行方式调试程序mode_switch.s,验证工作模式切换。
如图
图一
图二
2.随着程序调试过程中在各模式间的切换，使用寄存器观察器切换到不同的工作模式下观察SP的变化情况。
如图
管理模式：
图三
中断模式：
图四
快速中断模式：
图五
中止模式：
图六
未定义模式：
图七
系统模式：
图八
用户模式：
图九
使用BX指令完成ARM与THUMB状态的切换：
1.编译并连接程序，使用寄存器观察器,运用单步执行方式调试程序status1.s,验证工作模式切换。
如图
图十
图十一
2.调试status1.s源程序，记录状态切换时LR、PC和CPSR的变化情况。
bx指令由arm状态转换thumb状态：
图十二
bx指令由thumb状态转换arm状态：
图十三
实验
总结
通过此次实验我学会了使用MSR/MRS指令实现ARM处理器工作模式的切换，观察不同模式下的寄存器。
在开始阶段，并不知道自己应该做什么，以至于好长时间都处在迷茫状态。
好在后来经过老师的指点，逐渐掌握了如何操作。
这次的实验也为以后ARM上机实验打下了基础，也为更进一步认识ARM微处理器，做出了铺垫。
教师
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