在调试 S32K3 的时候，遇到外部传入代码在 ram 执行的情况，在这个过程中发现，函数指针值被赋值后和函数入口地址是不一致的，比函数入口地址大了 1，这种现象决定研究一下。
一、 查看代码
在赋值过程中，函数指针值就已经大于函数入口地址，所以先查看了跳转代码，看不同的地址值是如何跳转的，如下：
（1）使用函数指针执行时，使用的是 BLX：
（2）直接调用函数时，使用的是 BL：
可以看到，这里面跳转指令是不一样的。那么这种现象就应该比对一下跳转指令的不同。
1.1 跳转指令
跳转指令有很多个，用于今天的主要看 BL、BLX、BX这三个。在这个之前说明一下一些指令的操作：
BranchTo(bits(32) address)操作如下：
_R[RName_PC]=address;
Return;
另外：一般3级或5级流水线前面是 取指、译码、执行，也就是，执行的时候，PC值是执行指令地址+4（仅指一个指令 16 bit ）。
1.1.1 BL
BL：BL <label>，后面是跟一个立即数，这个立即数执行BL 指令时的 PC 值到 label 的偏移值（有符号），可以看出是一个相对地址，在指令的 Operation 可以看到（只取一部分，另一部分替代）：
next_addr=PC;
LR=next_addr<31:1>:’1’;
BranchTo( (PC+label)<31:1>:’0’ );
从上面可以看到，这个指令会改变 LR 寄存器值，指向 BL 指令下一个指令（注意 BL 指令是 4字节的指令，不是2字节，所以这里 PC+4 存到 LR 就是指的下一条指令），然后将跳转的地址赋值到 PC 上，实现跳转。
注意一点的是：范围在 ±16MB。一般这个不用于可变函数入口的跳转，比如函数指针，变一下，那么代表需要重新计算；甚至一些编译器编译出来的是会跳转到中转的代码地址，在中断代码这里直接用 BX 跳转到想要的地址，这样很明显会导致问题变得很复杂。
看到这里，肯定有人会想，那如果进行函数嵌套，LR 寄存器如果做，经过实验，如果发生函数嵌套，函数会在最开始的时候就使用 push 对 push 进行压栈。
1.1.2 BLX
BLX：BLX <Rm>，后面跟的是寄存器，如通用寄存器，lr。其跳转的是 Rm 指定的绝对地址，在指令的 Operation 可以看到（只取一部分，另一部分替代）：
Target=R[m];
next_addr =PC -2;
LR=next_addr<31:1>:’1’;
EPSR.T=Target<0>; // EPSR.T=1 是表示使用 Thumb指令集，ARMv7-M只支持 Thumb
BranchTo( Target<31:1>:’0’ );
从上面可以看到，同样是会改变 LR 寄存器值，指向 BLX 指令下一个指令的位置，然后地址最后一位为 1 是为了保持 Thumb 指令集，最后跳到想要的绝对地址中。这个使用的是绝对的地址，范围是任意范围内，也就是说，其优势在于无论 R[m] 怎么变化都可以，只要是有效的地址。
1.1.3 BX
BX：BX <Rm>，后面跟的是寄存器，如通用寄存器，lr。其跳转的是 Rm 指定的绝对地址，在指令的 Operation 可以看到（只取一部分，另一部分替代）：
If CurrentMode == Mode_handler && address<31:28>==’1111’ thenExceptionReturn(address<27:0>);
else
EPSR.T=address<0>;
BranchTo( Target<31:1>:’0’ );
先看模式，模式一般是有 Thread 和 Handler 两种，一般我们代码在 Thread 模式执行，handler 是进入异常的时候的模式
然后看 else 里面的，我们当前是正常的调用，不是进入异常，所以是执行这个分支，可以看到，地址最后一位为1 是为了保持 Thumb 指令集，最后跳到想要的绝对地址中，这里很特殊的地方在于没有改变 LR 寄存器，也就是说，使用这个指令，就不再期望跳转回来。
1.1.4 为什么函数指针加一
从上面总结可以看到，为什么地址不一致是因为 BL 和 BLX 处理的差异， BLX 对应的寄存器的值最后一位一定要为 1，是因为指令集为 Thumb 指令集（ARMv7-M 只支持 Thumb
指令集），否则就会出错。
二、引申-将代码放在数组执行
那么了解了上面的知识之后，由此引发了第二个思考，如何将代码放在数组里面执行，这样岂不是可以实现代码不放在工程内就可以执行（外部传入）。（当然可以用一个空函数放在 RAM 执行，但是这个非常麻烦，需要在空函数里面填充大量代码占位）
这里有两种方式（针对 S32DS 下的 S32K3 平台，其他可以看汇编语句尝试）：
2.1 使用函数指针
使用函数指针是一种很常见的方式，但是需要注意的是，这个是用 BLX 作为跳转指令，将数组地址赋值给函数指针的时候，最后一位一定要为 1，很明显这里因为是数组，，需要手动操作添加改变，例如下面数组放了一个执行空指令消耗时间的函数：
uint32_t testArray[4]={0xBF004B02,0xD1FC3B01,0xBF004770,0x000C3500};
typedef void (* testDelay)(void);
uint32_t * p;
testDelay test;
// 为了数组最后一位为1执行的操作
uint32_t p2=(uint32_t)testArray;
p2|=1;
p=(uint32_t *)p2;
test =p;
(*test)();
2.2 直接用 跳转指令+数组地址
如下，为了使用跳转指令跳转到数组代码里面，使用了以下方式：
void intoOutterRamExcCode(uint32_t * p){
__asm(
"orr r0, #1\n\t"
"add sp,#8\n\t"
"bx r0"
);
}
/* testArray 就是存放代码的数组 */
intoOutterRamExcCode((uint32_t *)testArray);
根据分析，其实这种方式执行方式比较有趣，比如，由于 BX 是不保存 LR 的，也就是不会跳转回来，但为什么能正常执行呢？这是因为调用 intoOutterRamExcCode 的时候会保存 LR 寄存器，其实数组代码里面执行的返回是返回到这一个 LR 寄存器里面的地址，也就是说， "bx r0" 这一语句后面的所有指令都是不会执行。
注意这里的 "orr r0, #1" 指令是为了保持地址最后一位为 1。还有为什么要对 sp 进行操作呢？因为这是看编译知道一进来就会把栈顶减小 8，但因为指令 "bx，r0" 之后的不再执行，所以我们必须手动修改，这个值要根据实际情况来。
总得来说，这种方式不如用函数指针执行数组代码方便，比如传参超过 4 个，比如对栈顶指针的修改等等。
当然，这里目前无法使用 BLX，原因还需要继续深入了解。
三、参考文档
ARM:《DDI0403E_d_armv7m_arm.pdf》
评论