Thumb指令集之： ARM和Thumb的混合编程

程序。

③ 间接调用ARM子程序的Thumb子程序。

④ 间接调用Thumb子程序的ARM子程序。

如果在程序连接阶段，连接器发现ARM子程序和Thumb子程序间存在相互调用，而源文件在编译时没有使用--apcs/interwork选项，则连接器将报告以下错误。

Error: L6239E: Cannot call ARM symbol 'arm_function' in non-interworking object

armsub.o from THUMB code in thumbmain.o(.text)

其中，"arm_function"为需要进行状态切换的子程序名。

在这种情况下，用户必须使用--apcs/interwork选项重新对源文件进行编译。

但在下面两种情况下，不必指定--apcs/interwork选项。

① 在Thumb状态下，发生异常中断时，处理器自动切换到ARM状态，这时不需要添加状态切换代码。

② 当异常发生在Thumb状态时，从异常返回不需要添加状态切换的Veneer代码。

1．使用汇编语言实现互交

对于汇编程序来说，可以有两种方法来实现程序状态的切换。第一种方法是利用连接器提供的交互子程序Veneer来实现程序状态的切换，这时用户可以使用指令BL来调用子程序；另一种方法是用户自己编写状态切换的程序。

在ARMv4版本及其以前的版本中，可以使用BX指令实现程序状态的切换。

从ARMv5版本开始，下面的指令也可以用来实现程序的状态切换。

· BX（Branch and eXchange）

· BLX、LDR、LDM和POP

下面的两个伪操作用来区分源程序中的ARM代码和Thumb代码。

· CODE16

· CODE32

下面简单介绍用于状态切换的指令和伪操作，更详细的信息请分别参见相关章节。

（1）BX指令

ARM状态下的BX指令，使程序跳转到指令中指定的参数Rm指定的地址执行程序，Rm的第0位拷贝到CPSR中T位，位[31∶1]移入PC。若Rm的bit[0]为1，则跳转时自动将CPSR中的标志位T置位，即把目标地址的代码解释为Thumb代码；若Rm的位bit[0]为0，则跳转时自动将CPSR中的标志位T复位，即把目标地址代码解释为ARM代码。指令的语法格式如下。

BX{<cond>} <Rm>

① <cond>

为指令编码中的条件域。它指示指令在什么条件下执行。当<cond>忽略时，指令为无条件执行（cond=AL（Alway））。

② <Rm>

包含跳转指令的目标地址。如果Rm的bit[0]=0，目标地址处指令为ARM指令；如果Rm的bit[0]=1，目标地址处指令为Thumb指令。

指令操作的伪代码。

指令操作的伪代码如下面程序段所示。

If conditionPassed{cond} then

T Flag=Rm[0]

PC = Rm AND 0xfffffffe

Thumb状态下的BX指令，用于ARM和Thumb代码间的相互调用。

指令的语法格式。

BX <Rm>

其中<Rm>为目标地址寄存器，包含程序的跳转地址。BX指令的目标地址寄存器可以是r0～r15中的任意寄存器。

指令操作的伪代码如下所示。

T Flag=Rm[0]

PC=Rm[31：1]<<1

ARM指令集中的BX指令和Thumb指令集中的BX指令相差较大，它们分别为不同方向的跳转。当r15作为目的寄存器使用时，要特别注意该指令在两个指令集中的区别。

（2）BLX指令

ARM状态下的BLX指令使用一个寄存器中的绝对地址或标号，用于使程序跳转到Thumb状态或从Thumb状态返回，该指令用分支寄存器的最低位来更新CPSR中的T位，并将返回地址写入到连接寄存器LR中。

指令的语法格式如下所示：

① BLX <target_addr>

② BLX{<cond>} <Rm>

第一种格式中，转移目标按下述方法计算。将指令中指定的24位偏移量进行符号扩展，左移两位形成字偏移量，然后将其累加进程序计数器PC中。这时，程序计数器的内容为BX指令地址加8字节。位H（bit[24]）也加到结果地址的第一位（bit[1]），使目标地址为半字地址，以执行接下来的Thumb指令。计算偏移量的工作一般由ARM汇编器来完成。这种形式的跳转指令只能实现±32MB空间的跳转。

第二种格式中，寄存器Rm指定转移目标，Rm的第0位拷贝到CPSR中的T位，bit[31：0]移入PC。

· 如果Rm的bit[0]=1，则跳转时自动将CPSR中的标志位T置位，即把目标地址的代码解释为Thumb代码。

· 如果Rm的bit[0]=0，则跳转时自动将CPSR中的标志位T复位，即把目标地址的代码解释为ARM代码。

指令操作的伪代码如下面程序段所示。

第一种格式BLX指令。

LR=address of the instruction after the BLX instruction

T Flag=1

PC=PC