# Arm + GNU Toolchain

## 預期目標

* 驗證 [Introduction to ARM Architecture](https://docs.google.com/presentation/d/1cFBRICktpVQAOLzE5eDKD-OM4ckJuncFsn39Wg8aLZI/edit#slide=id.p14) 簡報內容
* 學習 GNU Toolchain
* 使用 QEMU 作為指令集模擬器

## 預先準備動作

* 在自己的電腦中，安裝 [Lubuntu](http://lubuntu.net/) 16.04 作業系統 (版本太舊的話，後續操作可能會失敗)

* 安裝相關開發工具

        sudo apt-get update
        sudo apt-get install build-essential git-core
        sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabihf g++-arm-linux-gnueabihf
        sudo apt-get install qemu-user qemu-system-arm

或者取得 Linaro 提供的 [GNU Toolchain 執行檔](https://releases.linaro.org/components/toolchain/binaries/latest/arm-linux-gnueabihf/)。

* 關於 GNU/Linux 指令，請參閱 [鳥哥的 Linux 私房菜](http://linux.vbird.org/)
* 本系列課程全程使用 GNU/Linux，全世界有十幾億台裝置內建 Linux 系統，學習 Linux 是相當划算的投資！
* [熟悉 Git 和 GitHub 操作](http://wiki.csie.ncku.edu.tw/github)

## 範例程式碼操作

* 取得 [Introduction to ARM Architecture](https://docs.google.com/presentation/d/1cFBRICktpVQAOLzE5eDKD-OM4ckJuncFsn39Wg8aLZI/edit#slide=id.p14) 簡報對應的程式碼

$ git clone https://github.com/embedded2015/arm-lecture.git

* 確認 [arm-lecture](https://github.com/embedded2015/arm-lecture.git) 目錄已正確由 git 建立，接著切換工作目錄，並且編譯 ARM 版本的 “Hello World” 程式

    cd arm-lecture
    cd hello && make qemu

* 預期將看到以下輸出

    arm-linux-gnueabihf-as -c  -o hello.o hello.s
    arm-linux-gnueabihf-ld  -o hello hello.o 
    qemu-arm ./hello
    Hello, world!

* 若沒有特別指明，後續操作都在 [arm-lecture](https://github.com/embedded2015/arm-lecture.git) 目錄之下，以下指令可以從 `hello` 目錄返回

    cd ..

## 對照測試簡報中的範例程式碼

* 參閱 [Introduction to ARM Architecture](https://docs.google.com/presentation/d/1cFBRICktpVQAOLzE5eDKD-OM4ckJuncFsn39Wg8aLZI/edit#slide=id.p14) 簡報內容
* Example 1 (Page 31)

cd example1
make default qemu

* 預期輸出: `0`
* 修改 `example1.c`，將其中的 `return 0` 改為 `return c`，之後再 `make qemu`，即可知道 `add(a,b)` 的輸出結果
* 將 example1.c 中的 add(a,b) 改為 div(a,b)，並對照簡報 Page 40-41，在 Makefile 的 `CFLAGS` 加上`-mcpu=cortex-a15`， 可發現生成的 ARM 機械碼使用了 `sdiv` 指令

* Example 2 (Page 34)

cd example2
make default qemu

* 預期輸出:

a * b is 140
a * b + c is 143
c - a * b is -137

* Example 3 (Page 45)

cd example3
make default qemu

* 預期輸出

a/2 / b/2 is 0

* Example 4 (Page 50)

cd example4
make default qemu

* 預期輸出

a * b is 664237569

* Example 5 (Page 55)

cd example5
make default qemu

* 預期輸出

a & b is 17
Before operation, apsr was 20030010
After operation, apsr was 60030010

* Example 6 (Page 62)

cd example6
make default qemu

* 預期輸出

The address of a is 0xf6fff0ac
The value of b is now 10

## 作業要求

* 參閱 [Introduction to ARM Architecture](https://docs.google.com/presentation/d/1cFBRICktpVQAOLzE5eDKD-OM4ckJuncFsn39Wg8aLZI/edit#slide=id.p14) 簡報內容
* Lab-1: 實做 [Fibonacci 數列](http://zh.wikipedia.org/zh-tw/%E6%96%90%E6%B3%A2%E9%82%A3%E5%A5%91%E6%95%B0%E5%88%97)，使用 ARM 組合語言
* 必須實做遞迴和非遞迴的版本，分別對應 `lab-1` 和 `lab-1i` 目錄，請直接修改這兩個目錄中的程式碼，不需要建立新目錄
* 可參考張家榮同學的[精美筆記](https://embedded2015.hackpad.com/ep/pad/static/c0m3ff7P1X0)
> 請問有非 dropbox 的版本嗎?
## 延伸閱讀

* [Thumb2 conditional code 以及程式開發心得](http://www.slideshare.net/hirokiht/arm-developement), 竹內宏輝