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[binutils.git] / gas / doc / c-arm.texi
blob941b1ee4c63659129d14caeb53955beaea3c04bc
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.
6 @ifset GENERIC
7 @page
8 @node ARM-Dependent
9 @chapter ARM Dependent Features
10 @end ifset
12 @ifclear GENERIC
13 @node Machine Dependencies
14 @chapter ARM Dependent Features
15 @end ifclear
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
28 @node ARM Options
29 @section Options
30 @cindex ARM options (none)
31 @cindex options for ARM (none)
33 @table @code
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{cortex-a8},
111 @code{cortex-r4},
112 @code{cortex-m3},
113 @code{ep9312} (ARM920 with Cirrus Maverick coprocessor),
114 @code{i80200} (Intel XScale processor)
115 @code{iwmmxt} (Intel(r) XScale processor with Wireless MMX(tm) technology coprocessor)
117 @code{xscale}.  
118 The special name @code{all} may be used to allow the
119 assembler to accept instructions valid for any ARM processor.
121 In addition to the basic instruction set, the assembler can be told to 
122 accept various extension mnemonics that extend the processor using the 
123 co-processor instruction space.  For example, @code{-mcpu=arm920+maverick}
124 is equivalent to specifying @code{-mcpu=ep9312}.  The following extensions
125 are currently supported: 
126 @code{+maverick}
127 @code{+iwmmxt}
129 @code{+xscale}.
131 @cindex @code{-march=} command line option, ARM
132 @item -march=@var{architecture}[+@var{extension}@dots{}]
133 This option specifies the target architecture.  The assembler will issue
134 an error message if an attempt is made to assemble an instruction which
135 will not execute on the target architecture.  The following architecture 
136 names are recognized: 
137 @code{armv1},
138 @code{armv2},
139 @code{armv2a},
140 @code{armv2s},
141 @code{armv3},
142 @code{armv3m},
143 @code{armv4},
144 @code{armv4xm},
145 @code{armv4t},
146 @code{armv4txm},
147 @code{armv5},
148 @code{armv5t},
149 @code{armv5txm},
150 @code{armv5te},
151 @code{armv5texp},
152 @code{armv6},
153 @code{armv6j},
154 @code{armv6k},
155 @code{armv6z},
156 @code{armv6zk},
157 @code{armv7},
158 @code{armv7a},
159 @code{armv7r},
160 @code{armv7m},
161 @code{iwmmxt}
163 @code{xscale}.
164 If both @code{-mcpu} and
165 @code{-march} are specified, the assembler will use
166 the setting for @code{-mcpu}.
168 The architecture option can be extended with the same instruction set
169 extension options as the @code{-mcpu} option.
171 @cindex @code{-mfpu=} command line option, ARM
172 @item -mfpu=@var{floating-point-format}
174 This option specifies the floating point format to assemble for.  The
175 assembler will issue an error message if an attempt is made to assemble
176 an instruction which will not execute on the target floating point unit.  
177 The following format options are recognized:
178 @code{softfpa},
179 @code{fpe},
180 @code{fpe2},
181 @code{fpe3},
182 @code{fpa},
183 @code{fpa10},
184 @code{fpa11},
185 @code{arm7500fe},
186 @code{softvfp},
187 @code{softvfp+vfp},
188 @code{vfp},
189 @code{vfp10},
190 @code{vfp10-r0},
191 @code{vfp9},
192 @code{vfpxd},
193 @code{arm1020t},
194 @code{arm1020e},
195 @code{arm1136jf-s}
197 @code{maverick}.
199 In addition to determining which instructions are assembled, this option
200 also affects the way in which the @code{.double} assembler directive behaves
201 when assembling little-endian code.
203 The default is dependent on the processor selected.  For Architecture 5 or 
204 later, the default is to assembler for VFP instructions; for earlier 
205 architectures the default is to assemble for FPA instructions.
207 @cindex @code{-mthumb} command line option, ARM
208 @item -mthumb
209 This option specifies that the assembler should start assembling Thumb
210 instructions; that is, it should behave as though the file starts with a 
211 @code{.code 16} directive.
213 @cindex @code{-mthumb-interwork} command line option, ARM
214 @item -mthumb-interwork
215 This option specifies that the output generated by the assembler should
216 be marked as supporting interworking.
218 @cindex @code{-mapcs} command line option, ARM
219 @item -mapcs @code{[26|32]}
220 This option specifies that the output generated by the assembler should
221 be marked as supporting the indicated version of the Arm Procedure.
222 Calling Standard.
224 @cindex @code{-matpcs} command line option, ARM
225 @item -matpcs
226 This option specifies that the output generated by the assembler should 
227 be marked as supporting the Arm/Thumb Procedure Calling Standard.  If
228 enabled this option will cause the assembler to create an empty
229 debugging section in the object file called .arm.atpcs.  Debuggers can
230 use this to determine the ABI being used by.
232 @cindex @code{-mapcs-float} command line option, ARM
233 @item -mapcs-float
234 This indicates the floating point variant of the APCS should be
235 used.  In this variant floating point arguments are passed in FP
236 registers rather than integer registers.
238 @cindex @code{-mapcs-reentrant} command line option, ARM
239 @item -mapcs-reentrant
240 This indicates that the reentrant variant of the APCS should be used.
241 This variant supports position independent code.
243 @cindex @code{-mfloat-abi=} command line option, ARM
244 @item -mfloat-abi=@var{abi}
245 This option specifies that the output generated by the assembler should be
246 marked as using specified floating point ABI.
247 The following values are recognized:
248 @code{soft},
249 @code{softfp}
251 @code{hard}.
253 @cindex @code{-eabi=} command line option, ARM
254 @item -meabi=@var{ver}
255 This option specifies which EABI version the produced object files should
256 conform to.
257 The following values are recognised:
258 @code{gnu},
259 @code{4}
261 @code{5}.
263 @cindex @code{-EB} command line option, ARM
264 @item -EB
265 This option specifies that the output generated by the assembler should
266 be marked as being encoded for a big-endian processor.
268 @cindex @code{-EL} command line option, ARM
269 @item -EL
270 This option specifies that the output generated by the assembler should
271 be marked as being encoded for a little-endian processor.
273 @cindex @code{-k} command line option, ARM
274 @cindex PIC code generation for ARM
275 @item -k
276 This option specifies that the output of the assembler should be marked
277 as position-independent code (PIC).
279 @end table
282 @node ARM Syntax
283 @section Syntax
284 @menu
285 * ARM-Chars::                Special Characters
286 * ARM-Regs::                 Register Names
287 * ARM-Relocations::          Relocations
288 @end menu
290 @node ARM-Chars
291 @subsection Special Characters
293 @cindex line comment character, ARM
294 @cindex ARM line comment character
295 The presence of a @samp{@@} on a line indicates the start of a comment
296 that extends to the end of the current line.  If a @samp{#} appears as
297 the first character of a line, the whole line is treated as a comment.
299 @cindex line separator, ARM
300 @cindex statement separator, ARM
301 @cindex ARM line separator
302 The @samp{;} character can be used instead of a newline to separate
303 statements.
305 @cindex immediate character, ARM
306 @cindex ARM immediate character
307 Either @samp{#} or @samp{$} can be used to indicate immediate operands.
309 @cindex identifiers, ARM
310 @cindex ARM identifiers
311 *TODO* Explain about /data modifier on symbols.
313 @node ARM-Regs
314 @subsection Register Names
316 @cindex ARM register names
317 @cindex register names, ARM
318 *TODO* Explain about ARM register naming, and the predefined names.
320 @node ARM Floating Point
321 @section Floating Point
323 @cindex floating point, ARM (@sc{ieee})
324 @cindex ARM floating point (@sc{ieee})
325 The ARM family uses @sc{ieee} floating-point numbers.
327 @node ARM-Relocations
328 @subsection ARM relocation generation
330 @cindex data relocations, ARM
331 @cindex ARM data relocations
332 Specific data relocations can be generated by putting the relocation name
333 in parentheses after the symbol name.  For example:
335 @smallexample
336         .word foo(TARGET1)
337 @end smallexample
339 This will generate an @samp{R_ARM_TARGET1} relocation against the symbol
340 @var{foo}.
341 The following relocations are supported:
342 @code{GOT},
343 @code{GOTOFF},
344 @code{TARGET1},
345 @code{TARGET2},
346 @code{SBREL},
347 @code{TLSGD},
348 @code{TLSLDM},
349 @code{TLSLDO},
350 @code{GOTTPOFF}
352 @code{TPOFF}.
354 For compatibility with older toolchains the assembler also accepts
355 @code{(PLT)} after branch targets.  This will generate the deprecated
356 @samp{R_ARM_PLT32} relocation.
358 @cindex MOVW and MOVT relocations, ARM
359 Relocations for @samp{MOVW} and @samp{MOVT} instructions can be generated
360 by prefixing the value with @samp{#:lower16:} and @samp{#:upper16}
361 respectively.  For example to load the 32-bit addresss of foo into r0:
363 @smallexample
364         MOVW r0, #:lower16:foo
365         MOVT r0, #:upper16:foo
366 @end smallexample
368 @node ARM Directives
369 @section ARM Machine Directives
371 @cindex machine directives, ARM
372 @cindex ARM machine directives
373 @table @code
375 @cindex @code{align} directive, ARM
376 @item .align @var{expression} [, @var{expression}]
377 This is the generic @var{.align} directive.  For the ARM however if the
378 first argument is zero (ie no alignment is needed) the assembler will
379 behave as if the argument had been 2 (ie pad to the next four byte
380 boundary).  This is for compatibility with ARM's own assembler.
382 @cindex @code{req} directive, ARM
383 @item @var{name} .req @var{register name}
384 This creates an alias for @var{register name} called @var{name}.  For
385 example:
387 @smallexample
388         foo .req r0
389 @end smallexample
391 @cindex @code{unreq} directive, ARM
392 @item .unreq @var{alias-name}
393 This undefines a register alias which was previously defined using the
394 @code{req}, @code{dn} or @code{qn} directives.  For example:
396 @smallexample
397         foo .req r0
398         .unreq foo
399 @end smallexample
401 An error occurs if the name is undefined.  Note - this pseudo op can
402 be used to delete builtin in register name aliases (eg 'r0').  This
403 should only be done if it is really necessary.
405 @cindex @code{dn} and @code{qn} directives, ARM
406 @item @var{name} .dn @var{register name} [@var{.type}] [@var{[index]}]
407 @item @var{name} .qn @var{register name} [@var{.type}] [@var{[index]}]
409 The @code{dn} and @code{qn} are used to create typed and/or indexed
410 register aliases for use in Advanced SIMD Extension (Neon) instructions.
411 The former should be used to create aliases of double-precision registers,
412 and the latter to create aliases of quad-precision registers.
414 If these directives are used to create typed aliases, those aliases can
415 be used in Neon instructions instead of writing types after the mnemonic
416 or after each operand.  For example:
418 @smallexample
419         x .dn d2.f32
420         y .dn d3.f32
421         z .dn d4.f32[1]
422         vmul x,y,z
423 @end smallexample
425 This is equivalent to writing the following:
427 @smallexample
428         vmul.f32 d2,d3,d4[1]
429 @end smallexample
431 Aliases created using @code{dn} or @code{qn} can be destroyed using
432 @code{unreq}.
434 @cindex @code{code} directive, ARM
435 @item .code @code{[16|32]}
436 This directive selects the instruction set being generated. The value 16
437 selects Thumb, with the value 32 selecting ARM.
439 @cindex @code{thumb} directive, ARM
440 @item .thumb
441 This performs the same action as @var{.code 16}.
443 @cindex @code{arm} directive, ARM
444 @item .arm
445 This performs the same action as @var{.code 32}.
447 @cindex @code{force_thumb} directive, ARM
448 @item .force_thumb
449 This directive forces the selection of Thumb instructions, even if the
450 target processor does not support those instructions
452 @cindex @code{thumb_func} directive, ARM
453 @item .thumb_func
454 This directive specifies that the following symbol is the name of a
455 Thumb encoded function.  This information is necessary in order to allow
456 the assembler and linker to generate correct code for interworking
457 between Arm and Thumb instructions and should be used even if
458 interworking is not going to be performed.  The presence of this
459 directive also implies @code{.thumb}
461 @cindex @code{thumb_set} directive, ARM
462 @item .thumb_set
463 This performs the equivalent of a @code{.set} directive in that it
464 creates a symbol which is an alias for another symbol (possibly not yet
465 defined).  This directive also has the added property in that it marks
466 the aliased symbol as being a thumb function entry point, in the same
467 way that the @code{.thumb_func} directive does.
469 @cindex @code{.ltorg} directive, ARM
470 @item .ltorg
471 This directive causes the current contents of the literal pool to be
472 dumped into the current section (which is assumed to be the .text
473 section) at the current location (aligned to a word boundary).
474 @code{GAS} maintains a separate literal pool for each section and each
475 sub-section.  The @code{.ltorg} directive will only affect the literal
476 pool of the current section and sub-section.  At the end of assembly
477 all remaining, un-empty literal pools will automatically be dumped.
479 Note - older versions of @code{GAS} would dump the current literal
480 pool any time a section change occurred.  This is no longer done, since
481 it prevents accurate control of the placement of literal pools.
483 @cindex @code{.pool} directive, ARM
484 @item .pool
485 This is a synonym for .ltorg.
487 @cindex @code{.fnstart} directive, ARM
488 @item .unwind_fnstart
489 Marks the start of a function with an unwind table entry.
491 @cindex @code{.fnend} directive, ARM
492 @item .unwind_fnend
493 Marks the end of a function with an unwind table entry.  The unwind index
494 table entry is created when this directive is processed.
496 If no personality routine has been specified then standard personality
497 routine 0 or 1 will be used, depending on the number of unwind opcodes
498 required.
500 @cindex @code{.cantunwind} directive, ARM
501 @item .cantunwind
502 Prevents unwinding through the current function.  No personality routine
503 or exception table data is required or permitted.
505 @cindex @code{.personality} directive, ARM
506 @item .personality @var{name}
507 Sets the personality routine for the current function to @var{name}.
509 @cindex @code{.personalityindex} directive, ARM
510 @item .personalityindex @var{index}
511 Sets the personality routine for the current function to the EABI standard
512 routine number @var{index}
514 @cindex @code{.handlerdata} directive, ARM
515 @item .handlerdata
516 Marks the end of the current function, and the start of the exception table
517 entry for that function.  Anything between this directive and the
518 @code{.fnend} directive will be added to the exception table entry.
520 Must be preceded by a @code{.personality} or @code{.personalityindex}
521 directive.
523 @cindex @code{.save} directive, ARM
524 @item .save @var{reglist}
525 Generate unwinder annotations to restore the registers in @var{reglist}.
526 The format of @var{reglist} is the same as the corresponding store-multiple
527 instruction.
529 @smallexample
530 @exdent @emph{core registers}
531   .save @{r4, r5, r6, lr@}
532   stmfd sp!, @{r4, r5, r6, lr@}
533 @exdent @emph{FPA registers}
534   .save f4, 2
535   sfmfd f4, 2, [sp]!
536 @exdent @emph{VFP registers}
537   .save @{d8, d9, d10@}
538   fstmdf sp!, @{d8, d9, d10@}
539 @exdent @emph{iWMMXt registers}
540   .save @{wr10, wr11@}
541   wstrd wr11, [sp, #-8]!
542   wstrd wr10, [sp, #-8]!
544   .save wr11
545   wstrd wr11, [sp, #-8]!
546   .save wr10
547   wstrd wr10, [sp, #-8]!
548 @end smallexample
550 @cindex @code{.pad} directive, ARM
551 @item .pad #@var{count}
552 Generate unwinder annotations for a stack adjustment of @var{count} bytes.
553 A positive value indicates the function prologue allocated stack space by
554 decrementing the stack pointer.
556 @cindex @code{.movsp} directive, ARM
557 @item .movsp @var{reg}
558 Tell the unwinder that @var{reg} contains the current stack pointer.
560 @cindex @code{.setfp} directive, ARM
561 @item .setfp @var{fpreg}, @var{spreg} [, #@var{offset}]
562 Make all unwinder annotations relaive to a frame pointer.  Without this
563 the unwinder will use offsets from the stack pointer.
565 The syntax of this directive is the same as the @code{sub} or @code{mov}
566 instruction used to set the frame pointer.  @var{spreg} must be either
567 @code{sp} or mentioned in a previous @code{.movsp} directive.
569 @smallexample
570 .movsp ip
571 mov ip, sp
572 @dots{}
573 .setfp fp, ip, #4
574 sub fp, ip, #4
575 @end smallexample
577 @cindex @code{.unwind_raw} directive, ARM
578 @item .raw @var{offset}, @var{byte1}, @dots{}
579 Insert one of more arbitary unwind opcode bytes, which are known to adjust
580 the stack pointer by @var{offset} bytes.
582 For example @code{.unwind_raw 4, 0xb1, 0x01} is equivalent to
583 @code{.save @{r0@}}
585 @cindex @code{.cpu} directive, ARM
586 @item .cpu @var{name}
587 Select the target processor.  Valid values for @var{name} are the same as
588 for the @option{-mcpu} commandline option.
590 @cindex @code{.arch} directive, ARM
591 @item .arch @var{name}
592 Select the target architecture.  Valid values for @var{name} are the same as
593 for the @option{-march} commandline option.
595 @cindex @code{.fpu} directive, ARM
596 @item .fpu @var{name}
597 Select the floating point unit to assemble for.  Valid values for @var{name}
598 are the same as for the @option{-mfpu} commandline option.
600 @cindex @code{.eabi_attribute} directive, ARM
601 @item .eabi_attribute @var{tag}, @var{value}
602 Set the EABI object attribute number @var{tag} to @var{value}.  The value
603 is either a @code{number}, @code{"string"}, or @code{number, "string"}
604 depending on the tag.
606 @end table
608 @node ARM Opcodes
609 @section Opcodes
611 @cindex ARM opcodes
612 @cindex opcodes for ARM
613 @code{@value{AS}} implements all the standard ARM opcodes.  It also
614 implements several pseudo opcodes, including several synthetic load
615 instructions. 
617 @table @code
619 @cindex @code{NOP} pseudo op, ARM
620 @item NOP
621 @smallexample
622   nop
623 @end smallexample
625 This pseudo op will always evaluate to a legal ARM instruction that does
626 nothing.  Currently it will evaluate to MOV r0, r0.
628 @cindex @code{LDR reg,=<label>} pseudo op, ARM
629 @item LDR 
630 @smallexample
631   ldr <register> , = <expression>
632 @end smallexample
634 If expression evaluates to a numeric constant then a MOV or MVN
635 instruction will be used in place of the LDR instruction, if the
636 constant can be generated by either of these instructions.  Otherwise
637 the constant will be placed into the nearest literal pool (if it not
638 already there) and a PC relative LDR instruction will be generated.
640 @cindex @code{ADR reg,<label>} pseudo op, ARM
641 @item ADR
642 @smallexample
643   adr <register> <label>
644 @end smallexample
646 This instruction will load the address of @var{label} into the indicated
647 register.  The instruction will evaluate to a PC relative ADD or SUB
648 instruction depending upon where the label is located.  If the label is
649 out of range, or if it is not defined in the same file (and section) as
650 the ADR instruction, then an error will be generated.  This instruction
651 will not make use of the literal pool.
653 @cindex @code{ADRL reg,<label>} pseudo op, ARM
654 @item ADRL 
655 @smallexample
656   adrl <register> <label>
657 @end smallexample
659 This instruction will load the address of @var{label} into the indicated
660 register.  The instruction will evaluate to one or two PC relative ADD
661 or SUB instructions depending upon where the label is located.  If a
662 second instruction is not needed a NOP instruction will be generated in
663 its place, so that this instruction is always 8 bytes long.
665 If the label is out of range, or if it is not defined in the same file
666 (and section) as the ADRL instruction, then an error will be generated.
667 This instruction will not make use of the literal pool.
669 @end table
671 For information on the ARM or Thumb instruction sets, see @cite{ARM
672 Software Development Toolkit Reference Manual}, Advanced RISC Machines
673 Ltd.
675 @node ARM Mapping Symbols
676 @section Mapping Symbols
678 The ARM ELF specification requires that special symbols be inserted
679 into object files to mark certain features:
681 @table @code
683 @cindex @code{$a}
684 @item $a
685 At the start of a region of code containing ARM instructions.
687 @cindex @code{$t}
688 @item $t
689 At the start of a region of code containing THUMB instructions.
691 @cindex @code{$d}
692 @item $d
693 At the start of a region of data.
695 @end table
697 The assembler will automatically insert these symbols for you - there
698 is no need to code them yourself.  Support for tagging symbols ($b,
699 $f, $p and $m) which is also mentioned in the current ARM ELF
700 specification is not implemented.  This is because they have been
701 dropped from the new EABI and so tools cannot rely upon their
702 presence.