ARM与Thumb状态切换的实现

由于Thumb指令在某些特殊情况下可能比ARM指令更有效，所以它在很多方面得到了广泛的应用。但是Thumb知识ARM指令集的一个子集，它不能独立组成一个应用系统，所以在很多情况下应用程序需要二者的混合编程，这就必然存在ARM与Thumb状态之间函数调用的问题。下面将分别详细介绍。
      状态切换的实现
ARM/Thumb之间的状态切换是通过一条专用的转移交换指令BX来实现的。BX指令以通用寄存器位操作数，通过拷贝Rn到PC来实现4GB空间范围内的一个绝对跳转。BX利用Rn寄存器中目的地址值的最后一位来判断跳转后的状态。当最后一位为0时，表示转移到ARM状态；当最后一位为1时，表示转移到Thumb状态。如图所示

无论是ARM还是Thumb，其指令在存储器中都是边界对齐的。（2字节或者4字节对齐，最低位不起作用！）因此，在执行跳转过程中，PC寄存器中的最低位被舍弃，不起作用。在BX指令的执行过程中，最低位正好被用作状态判断的标志，不会造成存储器访问不对齐的错误。

下面是一段直接进入状态切换的例程：

                                                                     ；从ARM状态开始


CODE32                                                         ；表明一下是ARM指令


       ADR       R0，Into_Thumb+1                    ；得到目标地址，末位置1，表示转移到Thumb


       BX         R0                                             ；转向Thumb


              …


CODE16                                                         ；表明以下是Thumb指令Into_Thumb


       …


       ADR       R5,Back_to_ARM                       ；得到目标地址，末位缺省为0 ，转移到ARM


       BX         R5                                             ；转向ARM


       …


CODE32


       Back_to_ARM                                          ；ARM代码段起始地址

举例:从ARM态进入thumb态

① 将在Makefile中将.c文件编译指定为thumb态

%.o:%.c
	arm-linux-gcc -mthumb -c -o $@ $^ -fno-builtin
	
%.o:%.S
	arm-linux-gcc -c -o $@ $^

.S文件直接在文件中修改来实现态的转化

② 修改.S文件从arm转化到thumb态

.text
.global _start
.code 32
_start:
	/* 怎样从arm_state -> thumb_state */
	adr r0,thumb_func
	add r0,r0,#1
	bx r0
	
.code 16
thumb_func:	
	bl sdram_init
	//bl sdram_init2 //用到有初始值的数组，不是位置无关码	
	bl copy2sdram	
	bl clean_bss

	//bl main //使用BL命令相对跳转，程序仍然在Nor/sram执行
	ldr r0,=main //绝对跳转，跳到SDRAM
	mov pc,r0
halt:
	b halt

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

问题：

①：
start.S: Assembler messages:
start.S:60: Error: lo register required -- `ldr pc,=main'
Makefile:11: recipe for target 'start.o' failed

thumb不像arm态那样，不能直接将标号赋值给pc，需要通过寄存器转化：

ldr r0,=main

mov pc,r0

②：

init.o(.text+0x58): In function `sdram_init2':
: undefined reference to `memcpy'

thumb中自动给我们将数组中的值通过memcpy复制到了数组,我们可以通过static来解决这个问题：

参考Getting GCC to compile without inserting call to memcpy：
https://stackoverflow.com/questions/6410595/getting-gcc-to-compile-without-inserting-call-to-memcpy

unsigned int arr[]  = {
0x02000000,     //BWSCON
0x00000700,     //BANKCON0
0x00000700,     //BANKCON1
0x00000700,     //BANKCON2
0x00000700,     //BANKCON3  
0x00000700,     //BANKCON4
0x00000700,     //BANKCON5
0x00018001,     //BANKCON6
0x00018005,     //BANKCON7
0x008404f5,     //REFRESH
 0x000000b1,     //BANKSIZE
0x00000020,     //MRSRB6
0x00000020,     //MRSRB7
};//把那些值全部放在数组里面

->>>>>>
const static unsigned int arr[]  = {
0x02000000,     //BWSCON
0x00000700,     //BANKCON0
0x00000700,     //BANKCON1
0x00000700,     //BANKCON2
0x00000700,     //BANKCON3  
0x00000700,     //BANKCON4
0x00000700,     //BANKCON5
0x00018001,     //BANKCON6
0x00018005,     //BANKCON7
0x008404f5,     //REFRESH
 0x000000b1,     //BANKSIZE
0x00000020,     //MRSRB6
0x00000020,     //MRSRB7
};//把那些值全部放在数组里面

③：

warning: conflicting types for built-in function

解决：在编译的时候加上-fno-builtin不使用内建函数

arm-linux-gcc -mthumb -c -o $@ $^ -fno-builtin