我們在寫單片機裸機程序時，在主函數之前，會有一段啟動代碼，而啟動代碼是用匯編寫的，有些朋友可能看到匯編頭都大了，當時要想深入研究底層架構，這快硬骨頭就必須去啃。
匯編：匯編文件轉換為目標文件(里面是機器碼)。
反匯編：可執行文件(目標文件，里面是機器碼)，轉換為匯編文件。
關于匯編的基礎知識，請看筆者以前的文章。
今天筆者以stm32F1的點燈程序為例，帶領大家進行反匯編，并閱讀反匯編后的代碼。
1 新建LED裸機程序
關于STM32裸機程序的創建，請看筆者博文：
https://bruceou.blog.csdn.NET/article/details/78244735
但是今天這個程序非常簡單，不應那么復雜。
1.新建文件夾
新建文件夾“STM32F1”，當然名字也可以另取，在 STM32F1文件夾下，我們新建五個文件夾，分別為CMSIS、Listing、Output、Project、User。
其中CMSIS文件夾放啟動文件：
筆者的開發板芯片是STM32F103ZE，這個文件是根據STM32的固件庫startup_stm32f10x_md.s文件修改而來。
2.新建工程
打開Keil，在工具欄 Project->New μVision Project…新建我們的工程文件。
輸入工程名，保存即可。
窗口是讓我們選擇公司跟芯片的型號，我們用的芯片是 ST 公司的STM32F103ZE，有64K SRAM,512K Flash，屬于高集成度的芯片。按如下選擇即可。
然后點擊項目管理。
最后修改后的內容如下：
并添加相應的文件。
其中main.c的內容如下所示：
* @brief 延時函數* @param d* @retval Nonevoid delay(int d)while(d--);* @brief main* @param None* @retval intint main(void)unsigned int *pReg;/* 使能GPIOB */pReg = (unsigned int *)(0x40021000 + 0x18);*pReg |= (1<<3);/* 設置GPIOB0為輸出引腳 */pReg = (unsigned int *)(0x40010C00 + 0x00);*pReg |= (1<<0);pReg = (unsigned int *)(0x40010C00 + 0x0C);while (1)/* 設置GPIOB0輸出1 */*pReg |= (1<<0);delay(1000000);/* 設置GPIOB0輸出0 */*pReg &= ~(1<<0);delay(1000000);
startup.s文件的內容如下：
;************************************ STM32F1 ************************************;* File Name : startup.s;* Author : BruceOu;* Version : V1.0;* Date : 2021-06-27;* Description : STM32F10x Medium Density Devices Vector table for MDK-ARM;* toolchain.;* This module performs:;* - Set the initial SP;* - Set the initial PC == Reset_Handler;* - Set the vector table entries with the exceptions ISR address;* - Configure the clock system;* - Branches to __main in the C library (which eventually;* calls main()).;* After Reset the CortexM3 processor is in Thread mode,;* priority is Privileged, and the Stack is set to Main.PRESERVE8THUMB; Vector Table MApped to Address 0 at ResetAREA RESET, DATA, READONLYEXPORT __Vectors__Vectors DCD 0DCD Reset_Handler ; Reset HandlerAREA |.text|, CODE, READONLY; Reset handlerReset_Handler PROCEXPORT Reset_Handler [WEAK]IMPORT mainLDR SP, =(0x20000000+0x10000)BL mainENDP
接下來還有配置工程。
選擇Output文件夾。
選擇Listing文件夾。
基本配置就這些，接下來編譯工程。
只要沒有錯誤就可以了，最后就是下載程序，筆者使用的是J-Link，最后的現象如下：
LED會不停閃爍。
2 Keil反匯編
接下來才是今天正題，反匯編。
在KEIL的User選項中，如下圖添加這兩項：
fromelf --bin --output=STM32F1.bin ../Output/STM32F1.axffromelf --text -a -c --output=STM32F1.dis ../Output/STM32F1.axf
然后重新編譯，即可得到二進制文件STM32F1.bin(以后會分析)、反匯編文件STM32F1.dis。
如下圖所示：
正常編譯過程是分為四個階段進行的，即預處理(也稱預編譯，Preprocessing)、編譯(Compilation)、匯編 (Assembly)和鏈接(Linking)。
但是反編譯是講為二進制文件反編譯成匯編文件，因此反匯編的流程如下：
3反匯編代碼解析
接下來就是查看反編譯代碼，打開反編譯文件Project/STM32F1.dis。這里只截取一段查看，因為格式都是一樣的，知識每條內容不同罷了。
第一列是鏈接地址，第二列是機器碼，第三列是匯編指令。
根本匯編指令，我們找到ARM®v7-M Architecture Reference Manual_DDI 0403E.d (ID070218)中的LDR指令。
我們將F8DFD004變成二進制。
這個使用的32位的Thumb2指令集。
其中b0~b11是立即數，這里是4，對應的匯編代碼的也是4，這里要注意的是，ARM指令采用流水線機制，當前執行地址A的指令，同時已經在對下一條指令進行譯碼同時已經在讀取下下一條指令：PC = A +4 (Thumb/Thumb2指令集)。
B12~b15是寄存器，這段大小是0XC，對應的寄存器就是sp；
后面16bit除了23位意外，全是固定的，其中‘U’表示無條件執行，這里置為1。
其他的匯編指令對應的機器碼也是類似的，值得注意的是，不同的架構對應的機器碼也是不同的，這也就回答了為了不同的處理器架構會對應不同的指令集。
有興趣的可以對比Cortex-M系列和Cortex-A系列的的指令集。請參考以下手冊：
ARM Architecture Reference Manual ARMv7-A and ARMv7-R edition.pdf
ARM®v7-M Architecture Reference Manual.pdf
4反匯編代碼全解析
進入debug模式，在View下選擇disassembly window。
這樣就可將機器碼和對應的代碼對應起來。當程序運行起來了，也就從異常向量表中跳轉到Reset_Handler中，然后跳轉到main函數中，而main函數是在棧中，因此需要設置占空間的起始位置。根據STM32的參考手冊，SRAM的其起始地址和大小如下：
因此棧頂為起始位置加上棧的大小即可，只要不超過SRAM即可。
值得注意的是，棧是向低地址擴展的數據結構，是一塊連續的內存區域，棧頂的地址和棧的最大容量是在通過LDR設置，因此需要根據應用需求合理分配棧空間。
接下來往下走，如果在匯編中不打斷點，會默認進入main函數的一條指令，就從這里分析。為了分析方便，這里還有使用上一節方便出來的文件。
【C代碼33行】
從內存地址0x0800 017c拷貝數據0x40021018到r3中，也就是
r3 = * 0x0800 017c
也就是將pReg指針保存到r3中。
【C代碼34行】
這里對應3條指令
首先將r3拷貝到r0中，然后將r0或上1左移3位，也就是
ORR r0,r0,#8
最后將r0的值寫入r3所指地址中。
【C代碼37行】
同33行，從內存地址0x0800 0180拷貝數據40010c00到r3中
【C代碼38行】
同34行，這里也對應3條指令：
【C代碼40行】
和33行不同的是，這里分了兩條指令：
筆者認為前面是編譯器優化了。根據ARM指令采用流水線機制，當前執行地址A的指令，同時已經在對下一條指令進行譯碼同時已經在讀取下下一條指令：PC = A +4 (Thumb/Thumb2指令集)。因此前面類似的代碼被優化了。
接下來就進入循環中。
后面就移植在死循環中，不斷操作GPIO的亮滅。
【C代碼45行】
這里是將B0設置為1，和34行類似。
【C代碼47行】
這里將進入延時函數。
進入延時函數：
NOP是字節對齊，減少指令的內存訪問次數。首先將變量d保存到r0，然后將r0賦給r1，接著是r0自減1，緊接著是r1與0比較，如果r1等于0，則會返回，否則，又從頭開始，值得注意的是，這里先比較，然后r0才自減的。
為了進一步說明，可以看--d的匯編代碼。
這里就是相當于r1先減1，然后再比較的。
【C代碼50行】
這行代碼對應一下指令，很簡單。
5總結
在前面使用Keil進行了反匯編，也對相應的C代碼進行了分析。我們看到的反匯編代碼如下：
根據反匯編的代碼，可將其對應到Flash，在Flash上的內容如下表所示：
地址
Flash內容
0x08000000
0x08000004
0x08000008
f8dfd004
0x0800000c
f000f80c
最后總結下點燈的流程：
第一步：設置棧：CPU會從0x08000000讀取值，用來設置SP。
第二步：跳轉：CPU從0x08000004得到地址值，根據它的BIT0切換為ARM狀態或Thumb狀態，然后跳轉。
第三步：對于cortex M3/M4，它只支持Thumb狀態，所以0x08000004上的值bit0必定是1，0x08000004上的值 = Reset_Handler + 1。從Reset_Handler繼續執行。
第四步：然后進入到主函數中執行相應C代碼
