ARM 的Thumb状态测试

作为一个使用ARM的学习者，有必要全面了解你的处理器内核。尽管有些内容可能在实际应用中用不到，但是“了解”还是很必要的。Thumb状态，是ARM的一个特色，但是你知道Thumb状态与ARM状态最大的区别是什么，ARM公司设计Thumb状态的初衷是什么？
带着这些问题，我就Thumb状态写了一个简单的程序以作测试。测试平台是ADS1.2，先贴上测试代码。

GET2440addr.inc
AREAInit,CODE,READONLY
CODE32

ENTRY
EXPORT__ENTRY
__ENTRY
bResetHandler
bHandlerUndef;handlerforUndefinedmode
bHandlerSWI;handlerforSWIinterrupt
bHandlerPabort;handlerforPAbort
bHandlerDabort;handlerforDAbort
b.;reserved
bHandlerIRQ;handlerforIRQinterrupt
bHandlerFIQ;handlerforFIQinterrupt
HandlerFIQ
b.
HandlerIRQ
b.
HandlerUndef
b.
HandlerSWI
b.
HandlerDabort
b.
HandlerPabort
b.
ResetHandler
ldrr0,=WTCON;watchdogdisable
ldrr1,=0x0
strr1,[r0]

movr1,#0x34
ldrr0,=ThumbState+1
bxr0

CODE16
ThumbState
addr0,r0,r1
ldrr0,=HandlerFIQ
ldrr0,[r0]
ldrr0,=BackARM
bxr0

CODE32
ALIGN
BackARM

ldrr0,=GPFCON
ldrr1,=0x55aa
strr1,[r0]
ldrr0,=GPFDAT
ldrr1,=0x0
strr1,[r0];
b.

END

我们在看一下反汇编代码。

__ENTRY [0xea00c]bResetHandler
04 [0xea007]bHandlerUndef
08 [0xea007]bHandlerSWI
0c [0xea008]bHandlerPabort
10 [0xea006]bHandlerDabort
14 [0xeafffffe]b0x14;(__ENTRY+0x14)
18 [0xea001]bHandlerIRQ
1c [0xeaffffff]bHandlerFIQ
HandlerFIQ[0xeafffffe]bHandlerFIQ
HandlerIRQ [0xeafffffe]bHandlerIRQ
HandlerUndef[0xeafffffe]bHandlerUndef
HandlerSWI[0xeafffffe]bHandlerSWI
HandlerDabort[0xeafffffe]bHandlerDabort
HandlerPabort[0xeafffffe]bHandlerPabort
ResetHandler[0xe3a00453]movr0,#0x53
3c [0xe3a01]movr1,#0
40 [0xe5801]strr1,[r0,#0]
44 [0xe3a015d0]movr1,#0x34
48 [0xe59f0028]ldrr0,0x78;=#0x51
4c [0xe12fff10]bxr0
ThumbState [0x1840]addr0,r0,r1
52 [0x480a]ldrr0,0x7c;=#0x20
54 [0x6800]ldrr0,[r0,#0]
56 [0x480a]ldrr0,0x80;=#0x5c
58 [0x4700]bxr0
5a [0x0]dcw0x （说明：为了使下边的CODE32代码4字节对齐起到占位作用）
BackARM [0xe59f0020]ldrr0,0x84;=#0x56050
60 [0xe59f1020]ldrr1,0x88;=#0x055aa
64 [0xe5801]strr1,[r0,#0]
68 [0xe59f001c]ldrr0,0x8c;=#0x56054
6c [0xe3a01]movr1,#0
70 [0xe5801]strr1,[r0,#0]
74 [0xeafffffe]b0x74;(BackARM+0x18)

从反汇编代码中，我们可以看出Thumb状态的指令变为2个字节，所以指令代码密度更高。
下边，我再贴出用AXD调试过程中的现象。

mov r1,#0x34；运行后r1=0x34
ldr r0,=ThumbState+1；运行后r0=x51
bxr0；跳转到Thumbstate位置处执行，并且切换处理器到Thumb状态
CODE16
ThumbState；pc = x50
add r0,r0,r1；运行后r0=0x34051
ldr r0,=HandlerFIQ ；运行后r0=0x0x20
ldr r0,[r0]；运行后r0=0xeafffffe
ldr r0,=BackARM
bxr0

分析结果，"add r0,r0,r1；运行后r0=0x34051"说明加法运算是32位的，也就是说CPU在Thumb状态还是32位的，还能说明寄存器也是32位的，并非16位的。"ldr r0,[r0]；运行后r0=0xeafffffe"也说明了寄存器仍然与ARM状态一样是32位的。
结论：虽然，ARM的Thumb状态的指令是16位的，但是CPU还是32位的，而且寄存器也是32位的。所以，Thumb状态最大的区别就是指令变成16位的，寄存器少了一点，其他没什么变化。
附上ARM的Thumb状态与ARM状态寄存器的对应关系图


懂得的越多，越是无知