6a6ceb6189881d596e98457532e63dc45472355c
[external/binutils.git] / gas / doc / c-arm.texi
1 @c Copyright 1996, 1997, 1998, 1999, 2000, 2001, 2002, 2003, 2004
2 @c Free Software Foundation, Inc.
3 @c This is part of the GAS manual.
4 @c For copying conditions, see the file as.texinfo.
5
6 @ifset GENERIC
7 @page
8 @node ARM-Dependent
9 @chapter ARM Dependent Features
10 @end ifset
11
12 @ifclear GENERIC
13 @node Machine Dependencies
14 @chapter ARM Dependent Features
15 @end ifclear
16
17 @cindex ARM support
18 @cindex Thumb support
19 @menu
20 * ARM Options::              Options
21 * ARM Syntax::               Syntax
22 * ARM Floating Point::       Floating Point
23 * ARM Directives::           ARM Machine Directives
24 * ARM Opcodes::              Opcodes
25 * ARM Mapping Symbols::      Mapping Symbols
26 @end menu
27
28 @node ARM Options
29 @section Options
30 @cindex ARM options (none)
31 @cindex options for ARM (none)
32
33 @table @code
34
35 @cindex @code{-mcpu=} command line option, ARM
36 @item -mcpu=@var{processor}[+@var{extension}@dots{}]
37 This option specifies the target processor.  The assembler will issue an
38 error message if an attempt is made to assemble an instruction which
39 will not execute on the target processor.  The following processor names are
40 recognized: 
41 @code{arm1},
42 @code{arm2},
43 @code{arm250},
44 @code{arm3},
45 @code{arm6},
46 @code{arm60},
47 @code{arm600},
48 @code{arm610},
49 @code{arm620},
50 @code{arm7},
51 @code{arm7m},
52 @code{arm7d},
53 @code{arm7dm},
54 @code{arm7di},
55 @code{arm7dmi},
56 @code{arm70},
57 @code{arm700},
58 @code{arm700i},
59 @code{arm710},
60 @code{arm710t},
61 @code{arm720},
62 @code{arm720t},
63 @code{arm740t},
64 @code{arm710c},
65 @code{arm7100},
66 @code{arm7500},
67 @code{arm7500fe},
68 @code{arm7t},
69 @code{arm7tdmi},
70 @code{arm7tdmi-s},
71 @code{arm8},
72 @code{arm810},
73 @code{strongarm},
74 @code{strongarm1},
75 @code{strongarm110},
76 @code{strongarm1100},
77 @code{strongarm1110},
78 @code{arm9},
79 @code{arm920},
80 @code{arm920t},
81 @code{arm922t},
82 @code{arm940t},
83 @code{arm9tdmi},
84 @code{arm9e},
85 @code{arm926e},
86 @code{arm926ej-s},
87 @code{arm946e-r0},
88 @code{arm946e},
89 @code{arm946e-s},
90 @code{arm966e-r0},
91 @code{arm966e},
92 @code{arm966e-s},
93 @code{arm968e-s},
94 @code{arm10t},
95 @code{arm10tdmi},
96 @code{arm10e},
97 @code{arm1020},
98 @code{arm1020t},
99 @code{arm1020e},
100 @code{arm1022e},
101 @code{arm1026ej-s},
102 @code{arm1136j-s},
103 @code{arm1136jf-s},
104 @code{arm1156t2-s},
105 @code{arm1156t2f-s},
106 @code{arm1176jz-s},
107 @code{arm1176jzf-s},
108 @code{mpcore},
109 @code{mpcorenovfp},
110 @code{ep9312} (ARM920 with Cirrus Maverick coprocessor),
111 @code{i80200} (Intel XScale processor)
112 @code{iwmmxt} (Intel(r) XScale processor with Wireless MMX(tm) technology coprocessor)
113 and
114 @code{xscale}.  
115 The special name @code{all} may be used to allow the
116 assembler to accept instructions valid for any ARM processor.
117
118 In addition to the basic instruction set, the assembler can be told to 
119 accept various extension mnemonics that extend the processor using the 
120 co-processor instruction space.  For example, @code{-mcpu=arm920+maverick}
121 is equivalent to specifying @code{-mcpu=ep9312}.  The following extensions
122 are currently supported: 
123 @code{+maverick}
124 @code{+iwmmxt}
125 and
126 @code{+xscale}.
127
128 @cindex @code{-march=} command line option, ARM
129 @item -march=@var{architecture}[+@var{extension}@dots{}]
130 This option specifies the target architecture.  The assembler will issue
131 an error message if an attempt is made to assemble an instruction which
132 will not execute on the target architecture.  The following architecture 
133 names are recognized: 
134 @code{armv1},
135 @code{armv2},
136 @code{armv2a},
137 @code{armv2s},
138 @code{armv3},
139 @code{armv3m},
140 @code{armv4},
141 @code{armv4xm},
142 @code{armv4t},
143 @code{armv4txm},
144 @code{armv5},
145 @code{armv5t},
146 @code{armv5txm},
147 @code{armv5te},
148 @code{armv5texp},
149 @code{armv6},
150 @code{armv6j},
151 @code{armv6k},
152 @code{armv6z},
153 @code{armv6zk},
154 @code{iwmmxt}
155 and
156 @code{xscale}.
157 If both @code{-mcpu} and
158 @code{-march} are specified, the assembler will use
159 the setting for @code{-mcpu}.
160
161 The architecture option can be extended with the same instruction set
162 extension options as the @code{-mcpu} option.
163
164 @cindex @code{-mfpu=} command line option, ARM
165 @item -mfpu=@var{floating-point-format}
166
167 This option specifies the floating point format to assemble for.  The
168 assembler will issue an error message if an attempt is made to assemble
169 an instruction which will not execute on the target floating point unit.  
170 The following format options are recognized:
171 @code{softfpa},
172 @code{fpe},
173 @code{fpe2},
174 @code{fpe3},
175 @code{fpa},
176 @code{fpa10},
177 @code{fpa11},
178 @code{arm7500fe},
179 @code{softvfp},
180 @code{softvfp+vfp},
181 @code{vfp},
182 @code{vfp10},
183 @code{vfp10-r0},
184 @code{vfp9},
185 @code{vfpxd},
186 @code{arm1020t},
187 @code{arm1020e},
188 @code{arm1136jf-s}
189 and
190 @code{maverick}.
191
192 In addition to determining which instructions are assembled, this option
193 also affects the way in which the @code{.double} assembler directive behaves
194 when assembling little-endian code.
195
196 The default is dependent on the processor selected.  For Architecture 5 or 
197 later, the default is to assembler for VFP instructions; for earlier 
198 architectures the default is to assemble for FPA instructions.
199
200 @cindex @code{-mthumb} command line option, ARM
201 @item -mthumb
202 This option specifies that the assembler should start assembling Thumb
203 instructions; that is, it should behave as though the file starts with a 
204 @code{.code 16} directive.
205
206 @cindex @code{-mthumb-interwork} command line option, ARM
207 @item -mthumb-interwork
208 This option specifies that the output generated by the assembler should
209 be marked as supporting interworking.
210
211 @cindex @code{-mapcs} command line option, ARM
212 @item -mapcs @code{[26|32]}
213 This option specifies that the output generated by the assembler should
214 be marked as supporting the indicated version of the Arm Procedure.
215 Calling Standard.
216
217 @cindex @code{-matpcs} command line option, ARM
218 @item -matpcs
219 This option specifies that the output generated by the assembler should 
220 be marked as supporting the Arm/Thumb Procedure Calling Standard.  If
221 enabled this option will cause the assembler to create an empty
222 debugging section in the object file called .arm.atpcs.  Debuggers can
223 use this to determine the ABI being used by.
224
225 @cindex @code{-mapcs-float} command line option, ARM
226 @item -mapcs-float
227 This indicates the floating point variant of the APCS should be
228 used.  In this variant floating point arguments are passed in FP
229 registers rather than integer registers.
230
231 @cindex @code{-mapcs-reentrant} command line option, ARM
232 @item -mapcs-reentrant
233 This indicates that the reentrant variant of the APCS should be used.
234 This variant supports position independent code.
235
236 @cindex @code{-mfloat-abi=} command line option, ARM
237 @item -mfloat-abi=@var{abi}
238 This option specifies that the output generated by the assembler should be
239 marked as using specified floating point ABI.
240 The following values are recognized:
241 @code{soft},
242 @code{softfp}
243 and
244 @code{hard}.
245
246 @cindex @code{-eabi=} command line option, ARM
247 @item -meabi=@var{ver}
248 This option specifies which EABI version the produced object files should
249 conform to.
250 The following values are recognised:
251 @code{gnu}
252 and
253 @code{4}.
254
255 @cindex @code{-EB} command line option, ARM
256 @item -EB
257 This option specifies that the output generated by the assembler should
258 be marked as being encoded for a big-endian processor.
259
260 @cindex @code{-EL} command line option, ARM
261 @item -EL
262 This option specifies that the output generated by the assembler should
263 be marked as being encoded for a little-endian processor.
264
265 @cindex @code{-k} command line option, ARM
266 @cindex PIC code generation for ARM
267 @item -k
268 This option specifies that the output of the assembler should be marked
269 as position-independent code (PIC).
270
271 @end table
272
273
274 @node ARM Syntax
275 @section Syntax
276 @menu
277 * ARM-Chars::                Special Characters
278 * ARM-Regs::                 Register Names
279 @end menu
280
281 @node ARM-Chars
282 @subsection Special Characters
283
284 @cindex line comment character, ARM
285 @cindex ARM line comment character
286 The presence of a @samp{@@} on a line indicates the start of a comment
287 that extends to the end of the current line.  If a @samp{#} appears as
288 the first character of a line, the whole line is treated as a comment.
289
290 @cindex line separator, ARM
291 @cindex statement separator, ARM
292 @cindex ARM line separator
293 The @samp{;} character can be used instead of a newline to separate
294 statements.
295
296 @cindex immediate character, ARM
297 @cindex ARM immediate character
298 Either @samp{#} or @samp{$} can be used to indicate immediate operands.
299
300 @cindex identifiers, ARM
301 @cindex ARM identifiers
302 *TODO* Explain about /data modifier on symbols.
303
304 @node ARM-Regs
305 @subsection Register Names
306
307 @cindex ARM register names
308 @cindex register names, ARM
309 *TODO* Explain about ARM register naming, and the predefined names.
310
311 @node ARM Floating Point
312 @section Floating Point
313
314 @cindex floating point, ARM (@sc{ieee})
315 @cindex ARM floating point (@sc{ieee})
316 The ARM family uses @sc{ieee} floating-point numbers.
317
318
319
320 @node ARM Directives
321 @section ARM Machine Directives
322
323 @cindex machine directives, ARM
324 @cindex ARM machine directives
325 @table @code
326
327 @cindex @code{align} directive, ARM
328 @item .align @var{expression} [, @var{expression}]
329 This is the generic @var{.align} directive.  For the ARM however if the
330 first argument is zero (ie no alignment is needed) the assembler will
331 behave as if the argument had been 2 (ie pad to the next four byte
332 boundary).  This is for compatibility with ARM's own assembler.
333
334 @cindex @code{req} directive, ARM
335 @item @var{name} .req @var{register name}
336 This creates an alias for @var{register name} called @var{name}.  For
337 example:
338
339 @smallexample
340         foo .req r0
341 @end smallexample
342
343 @cindex @code{unreq} directive, ARM
344 @item .unreq @var{alias-name}
345 This undefines a register alias which was previously defined using the
346 @code{req} directive.  For example:
347
348 @smallexample
349         foo .req r0
350         .unreq foo
351 @end smallexample
352
353 An error occurs if the name is undefined.  Note - this pseudo op can
354 be used to delete builtin in register name aliases (eg 'r0').  This
355 should only be done if it is really necessary.
356
357 @cindex @code{code} directive, ARM
358 @item .code @code{[16|32]}
359 This directive selects the instruction set being generated. The value 16
360 selects Thumb, with the value 32 selecting ARM.
361
362 @cindex @code{thumb} directive, ARM
363 @item .thumb
364 This performs the same action as @var{.code 16}.
365
366 @cindex @code{arm} directive, ARM
367 @item .arm
368 This performs the same action as @var{.code 32}.
369
370 @cindex @code{force_thumb} directive, ARM
371 @item .force_thumb
372 This directive forces the selection of Thumb instructions, even if the
373 target processor does not support those instructions
374
375 @cindex @code{thumb_func} directive, ARM
376 @item .thumb_func
377 This directive specifies that the following symbol is the name of a
378 Thumb encoded function.  This information is necessary in order to allow
379 the assembler and linker to generate correct code for interworking
380 between Arm and Thumb instructions and should be used even if
381 interworking is not going to be performed.  The presence of this
382 directive also implies @code{.thumb}
383
384 @cindex @code{thumb_set} directive, ARM
385 @item .thumb_set
386 This performs the equivalent of a @code{.set} directive in that it
387 creates a symbol which is an alias for another symbol (possibly not yet
388 defined).  This directive also has the added property in that it marks
389 the aliased symbol as being a thumb function entry point, in the same
390 way that the @code{.thumb_func} directive does.
391
392 @cindex @code{.ltorg} directive, ARM
393 @item .ltorg
394 This directive causes the current contents of the literal pool to be
395 dumped into the current section (which is assumed to be the .text
396 section) at the current location (aligned to a word boundary).
397 @code{GAS} maintains a separate literal pool for each section and each
398 sub-section.  The @code{.ltorg} directive will only affect the literal
399 pool of the current section and sub-section.  At the end of assembly
400 all remaining, un-empty literal pools will automatically be dumped.
401
402 Note - older versions of @code{GAS} would dump the current literal
403 pool any time a section change occurred.  This is no longer done, since
404 it prevents accurate control of the placement of literal pools.
405
406 @cindex @code{.pool} directive, ARM
407 @item .pool
408 This is a synonym for .ltorg.
409
410 @cindex @code{.fnstart} directive, ARM
411 @item .unwind_fnstart
412 Marks the start of a function with an unwind table entry.
413
414 @cindex @code{.fnend} directive, ARM
415 @item .unwind_fnend
416 Marks the end of a function with an unwind table entry.  The unwind index
417 table entry is created when this directive is processed.
418
419 If no personality routine has been specified then standard personality
420 routine 0 or 1 will be used, depending on the number of unwind opcodes
421 required.
422
423 @cindex @code{.cantunwind} directive, ARM
424 @item .cantunwind
425 Prevents unwinding through the current function.  No personality routine
426 or exception table data is required or permitted.
427
428 @cindex @code{.personality} directive, ARM
429 @item .personality @var{name}
430 Sets the personality routine for the current function to @var{name}.
431
432 @cindex @code{.personalityindex} directive, ARM
433 @item .personalityindex @var{index}
434 Sets the personality routine for the current function to the EABI standard
435 routine number @var{index}
436
437 @cindex @code{.handlerdata} directive, ARM
438 @item .handlerdata
439 Marks the end of the current function, and the start of the exception table
440 entry for that function.  Anything between this directive and the
441 @code{.fnend} directive will be added to the exception table entry.
442
443 Must be preceded by a @code{.personality} or @code{.personalityindex}
444 directive.
445
446 @cindex @code{.save} directive, ARM
447 @item .save @var{reglist}
448 Generate unwinder annotations to restore the registers in @var{reglist}.
449 The format of @var{reglist} is the same as the corresponding store-multiple
450 instruction.
451
452 @smallexample
453 @exdent @emph{core registers}
454   .save @{r4, r5, r6, lr@}
455   stmfd sp!, @{r4, r5, r6, lr@}
456 @exdent @emph{FPA registers}
457   .save f4, 2
458   sfmfd f4, 2, [sp]!
459 @exdent @emph{VFP registers}
460   .save @{d8, d9, d10@}
461   fstmdf sp!, @{d8, d9, d10@}
462 @exdent @emph{iWMMXt registers}
463   .save @{wr10, wr11@}
464   wstrd wr11, [sp, #-8]!
465   wstrd wr10, [sp, #-8]!
466 or
467   .save wr11
468   wstrd wr11, [sp, #-8]!
469   .save wr10
470   wstrd wr10, [sp, #-8]!
471 @end smallexample
472
473 @cindex @code{.pad} directive, ARM
474 @item .pad #@var{count}
475 Generate unwinder annotations for a stack adjustment of @var{count} bytes.
476 A positive value indicates the function prologue allocated stack space by
477 decrementing the stack pointer.
478
479 @cindex @code{.movsp} directive, ARM
480 @item .movsp @var{reg}
481 Tell the unwinder that @var{reg} contains the current stack pointer.
482
483 @cindex @code{.setfp} directive, ARM
484 @item .setfp @var{fpreg}, @var{spreg} [, #@var{offset}]
485 Make all unwinder annotations relaive to a frame pointer.  Without this
486 the unwinder will use offsets from the stack pointer.
487
488 The syntax of this directive is the same as the @code{sub} or @code{mov}
489 instruction used to set the frame pointer.  @var{spreg} must be either
490 @code{sp} or mentioned in a previous @code{.movsp} directive.
491
492 @smallexample
493 .movsp ip
494 mov ip, sp
495 @dots{}
496 .setfp fp, ip, #4
497 sub fp, ip, #4
498 @end smallexample
499
500 @cindex @code{.unwind_raw} directive, ARM
501 @item .raw @var{offset}, @var{byte1}, @dots{}
502 Insert one of more arbitary unwind opcode bytes, which are known to adjust
503 the stack pointer by @var{offset} bytes.
504
505 For example @code{.unwind_raw 4, 0xb1, 0x01} is equivalent to
506 @code{.save @{r0@}}
507
508 @cindex @code{.cpu} directive, ARM
509 @item .cpu @var{name}
510 Select the target processor.  Valid values for @var{name} are the same as
511 for the @option{-mcpu} commandline option.
512
513 @cindex @code{.arch} directive, ARM
514 @item .arch @var{name}
515 Select the target architecture.  Valid values for @var{name} are the same as
516 for the @option{-march} commandline option.
517
518 @cindex @code{.fpu} directive, ARM
519 @item .fpu @var{name}
520 Select the floating point unit to assemble for.  Valid values for @var{name}
521 are the same as for the @option{-mfpu} commandline option.
522
523 @cindex @code{.eabi_attribute} directive, ARM
524 @item .eabi_attribute @var{tag}, @var{value}
525 Set the EABI object attribute number @var{tag} to @var{value}.  The value
526 is either a @code{number}, @code{"string"}, or @code{number, "string"}
527 depending on the tag.
528
529 @end table
530
531 @node ARM Opcodes
532 @section Opcodes
533
534 @cindex ARM opcodes
535 @cindex opcodes for ARM
536 @code{@value{AS}} implements all the standard ARM opcodes.  It also
537 implements several pseudo opcodes, including several synthetic load
538 instructions. 
539
540 @table @code
541
542 @cindex @code{NOP} pseudo op, ARM
543 @item NOP
544 @smallexample
545   nop
546 @end smallexample
547
548 This pseudo op will always evaluate to a legal ARM instruction that does
549 nothing.  Currently it will evaluate to MOV r0, r0.
550
551 @cindex @code{LDR reg,=<label>} pseudo op, ARM
552 @item LDR 
553 @smallexample
554   ldr <register> , = <expression>
555 @end smallexample
556
557 If expression evaluates to a numeric constant then a MOV or MVN
558 instruction will be used in place of the LDR instruction, if the
559 constant can be generated by either of these instructions.  Otherwise
560 the constant will be placed into the nearest literal pool (if it not
561 already there) and a PC relative LDR instruction will be generated.
562
563 @cindex @code{ADR reg,<label>} pseudo op, ARM
564 @item ADR
565 @smallexample
566   adr <register> <label>
567 @end smallexample
568
569 This instruction will load the address of @var{label} into the indicated
570 register.  The instruction will evaluate to a PC relative ADD or SUB
571 instruction depending upon where the label is located.  If the label is
572 out of range, or if it is not defined in the same file (and section) as
573 the ADR instruction, then an error will be generated.  This instruction
574 will not make use of the literal pool.
575
576 @cindex @code{ADRL reg,<label>} pseudo op, ARM
577 @item ADRL 
578 @smallexample
579   adrl <register> <label>
580 @end smallexample
581
582 This instruction will load the address of @var{label} into the indicated
583 register.  The instruction will evaluate to one or two PC relative ADD
584 or SUB instructions depending upon where the label is located.  If a
585 second instruction is not needed a NOP instruction will be generated in
586 its place, so that this instruction is always 8 bytes long.
587
588 If the label is out of range, or if it is not defined in the same file
589 (and section) as the ADRL instruction, then an error will be generated.
590 This instruction will not make use of the literal pool.
591
592 @end table
593
594 For information on the ARM or Thumb instruction sets, see @cite{ARM
595 Software Development Toolkit Reference Manual}, Advanced RISC Machines
596 Ltd.
597
598 @node ARM Mapping Symbols
599 @section Mapping Symbols
600
601 The ARM ELF specification requires that special symbols be inserted
602 into object files to mark certain features:
603
604 @table @code
605
606 @cindex @code{$a}
607 @item $a
608 At the start of a region of code containing ARM instructions.
609
610 @cindex @code{$t}
611 @item $t
612 At the start of a region of code containing THUMB instructions.
613
614 @cindex @code{$d}
615 @item $d
616 At the start of a region of data.
617
618 @end table
619
620 The assembler will automatically insert these symbols for you - there
621 is no need to code them yourself.  Support for tagging symbols ($b,
622 $f, $p and $m) which is also mentioned in the current ARM ELF
623 specification is not implemented.  This is because they have been
624 dropped from the new EABI and so tools cannot rely upon their
625 presence.
626