RASPBERRY PI ASSEMBLY LANGUAGE PROGRAMMING: arm processor coding

Table of Contents......Page 5
About the Author......Page 14
About the Technical Reviewer......Page 15
Acknowledgments......Page 16
Introduction......Page 17
Chapter 1: Getting Started......Page 19
 About the ARM Processor......Page 20
 What You Will Learn......Page 21
 Why Use Assembly......Page 22
 Tools You Need......Page 25
 Computers and Numbers......Page 26
 ARM Assembly Instructions......Page 29
  CPU Registers......Page 30
  ARM Instruction Format......Page 31
  Raspberry Pi Memory......Page 33
 About the GCC Assembler......Page 34
 Hello World......Page 35
  Where to Start......Page 38
  Assembly Instructions......Page 39
  Calling Linux......Page 40
  Reverse Engineering Our Program......Page 41
 Summary......Page 44
  About Two’s Complement......Page 45
  About Gnome Programmer’s Calculator......Page 47
 Big vs. Little-endian......Page 48
  Pros of Little-endian......Page 50
  About Carry Flag......Page 51
  About the Barrel Shifter......Page 52
   Rotate Right......Page 53
  About MOVT......Page 54
  The Dreaded Flexible Operand2......Page 55
   Small Number and Rotation......Page 56
  MVN......Page 58
  MOV Examples......Page 59
 ADD/ADC......Page 63
  Add with Carry......Page 65
 Summary......Page 69
 GNU Make......Page 70
  A Rule for Building .s files......Page 71
  Defining Variables......Page 72
  Preparing to Debug......Page 73
  Beginning GDB......Page 75
  Git......Page 80
  Jenkins......Page 81
 Summary......Page 82
 Unconditional Branch......Page 83
 About the CPSR......Page 84
 Branch on Condition......Page 86
 Loops......Page 87
  FOR Loops......Page 88
  While Loops......Page 89
 If/Then/Else......Page 90
  AND......Page 91
  BIC......Page 92
 Design Patterns......Page 93
 Converting Integers to ASCII......Page 94
  Storing a Register to Memory......Page 98
 Performance of Branch Instructions......Page 99
 More Comparison Instructions......Page 100
 Summary......Page 101
Chapter 5: Thanks for the  Memories......Page 102
 Defining Memory Contents......Page 103
  PC Relative Addressing......Page 107
  Loading from Memory......Page 110
  Indexing Through Memory......Page 111
   Write Back......Page 114
    Converting to Uppercase......Page 115
 Storing a Register......Page 122
 Summary......Page 123
Chapter 6: Functions and the  Stack......Page 124
 Stacks on Raspbian......Page 125
 Branch with Link......Page 126
 Nesting Function Calls......Page 127
 Managing the Registers......Page 129
 Summary of the Function Call Algorithm......Page 130
 Uppercase Revisited......Page 131
 Stack Frames......Page 136
  Stack Frame Example......Page 138
   One More Optimization......Page 139
 Macros......Page 140
  Macro Definition......Page 143
  Why Macros?......Page 144
 Summary......Page 145
 So Many Services......Page 146
 Calling Convention......Page 147
  Structures......Page 148
 Wrappers......Page 149
 Converting a File to Uppercase......Page 150
  Error Checking......Page 155
  Looping......Page 157
 Summary......Page 158
 GPIO Overview......Page 159
 In Linux, Everything Is a File......Page 160
 Flashing LEDs......Page 162
 Moving Closer to the Metal......Page 166
 Virtual Memory......Page 167
 In Devices, Everything Is Memory......Page 168
 Registers in Bits......Page 169
  GPIO Function Select Registers......Page 170
 More Flashing LEDs......Page 172
  Table Driven......Page 178
  Setting Pin Direction......Page 179
  Setting and Clearing Pins......Page 180
 Summary......Page 181
 Calling C Routines......Page 182
  Printing Debug Information......Page 183
   Calling Printf......Page 185
  Adding with Carry Revisited......Page 186
 Calling Assembly Routines from C......Page 188
  Static Library......Page 191
  Shared Library......Page 192
 Embedding Assembly Code Inside C Code......Page 195
 Calling Assembly from Python......Page 198
 Summary......Page 200
 Multiplication......Page 201
  Examples......Page 203
 Division......Page 206
  Example......Page 207
 Multiply and Accumulate......Page 209
  Vectors and Matrices......Page 210
  Accumulate Instructions......Page 211
  Example 1......Page 213
   Accessing Matrix Elements......Page 217
  Example 2......Page 218
 Summary......Page 222
Chapter 11: Floating-Point Operations......Page 223
  Normalization and NaNs......Page 224
  Rounding Errors......Page 225
 FPU Registers......Page 226
 Function Call Protocol......Page 228
 Loading and Saving FPU Registers......Page 229
 Basic Arithmetic......Page 230
 Distance Between Points......Page 232
 Floating-Point Conversions......Page 236
 Floating-Point Comparison......Page 237
  Example......Page 239
 Summary......Page 243
Chapter 12: NEON Coprocessor......Page 245
 The NEON Registers......Page 246
 Stay in Your Lane......Page 248
 Arithmetic Operations......Page 249
 4D Vector Distance......Page 250
 3x3 Matrix Multiplication......Page 255
 Summary......Page 260
Chapter 13: Conditional Instructions and Optimizing Code......Page 261
  Improved Pipeline......Page 262
 Optimizing the Uppercase Routine......Page 263
  Simplifying the Range Comparison......Page 264
  Using a Conditional Instruction......Page 267
  Restricting the Problem Domain......Page 268
  Using Parallelism with SIMD......Page 271
 Summary......Page 275
 Raspbian and GCC......Page 276
  Division Revisited......Page 278
 Code Created by GCC......Page 282
 Reverse Engineering and Ghidra......Page 286
 Summary......Page 290
Chapter 15: Thumb Code......Page 291
 16-Bit Instruction Format......Page 292
 Calling Thumb Code......Page 293
 IT Blocks......Page 295
 Uppercase in Thumb-2......Page 296
 Use the C Compiler......Page 303
 Summary......Page 305
 Ubuntu MATE......Page 306
 About 64 Bits......Page 307
 More and Bigger Registers......Page 308
  SP and Zero Register......Page 309
 Function Call Interface......Page 310
  Push and Pop Are Gone......Page 311
 Porting from 32 Bits to 64 Bits......Page 312
 Porting Uppercase to 64 Bits......Page 313
 Conditional Instructions......Page 317
  Example with CSEL......Page 318
  Registers......Page 320
  Instructions......Page 321
  Example Using NEON......Page 322
 Summary......Page 324
Appendix A: The ARM Instruction Set......Page 326
 Linux System Call Numbers......Page 335
 Linux System Call Error Codes......Page 350
 Integers......Page 355
 Floating-Point......Page 356
 64 Bits......Page 357
Appendix D: Assembler Directives......Page 358
Appendix E: ASCII Character Set......Page 360
References......Page 372
Index......Page 373