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ARM 汇编基础教程番外篇 ——配置实验环境

From：https://zhuanlan.zhihu.com/p/29145513

win10 arm 汇编环境

Windows 平台下搭建 ARM 集成环境汇编：https://jingyan.baidu.com/article/4b52d70288bfcdfc5c774ba5.html

要调试 ARM 我们需要程序：

  • 能运行 ARM 程序的运行环境。
  • 支持 ARM 架构调试器。

本教程将基于 x86 平台的 Ubuntu 介绍如何建造 ARM 交叉编译、操作和调试环境。

Ubuntu 20 多个源中提供 arm-gcc 软件包，以 gcc 5 例子可以通过 "apt search"命令找到 "gcc-5-arm-linux-gnueabi"和 "gcc-5-arm-linux-gnueabihf"两个软件包。安装在这两个软件包中的编译工具是一样的，但与浮点相关的默认编译选项不同。因为我们没有虚拟环境 FPU，只需要安装 "gcc-5-arm-linux-gnueabi"就可以了。

可在安装完成后进行 "/usr/bin/arm-linux-gnueabi-*" 找到相关的编译工具链，包括常用的 gcc、as 和 ld 等。

对 ARM 编译：

$ arm-linux-gnueabi-as [source file] –o [object file] $ arm-linux-gnueabi-ld [object file] –o [executable file]

可使用以下命令编译经典 "hello world"实验后续章节的程序：

$ arm-linux-gnueabi-gcc-5 hello.c –g –o hello -static

示例截图：

arm-linux-gcc 安装方法

From：Ubuntu 18.04安装arm-linux-gcc交叉编译器 ：https://www.cnblogs.com/tansuoxinweilai/p/11602830.html

方法 一：

我们都知道 Ubuntu 有一个专门用来安装软件的工具 apt，我们可以用它自动安装 arm-linux-gcc。

首先 Ctrl Alt T 使用以下命令弹出终端 arm-linux-gcc 的安装：

sudo apt-get install gcc-arm-linux-gnueabihf

使用以下命令 arm-linux-g 的安装：

sudo apt-get install g  -arm-linux-gnueabihf

卸载时使用下列命令进行拆除，arm-linux-gcc 的卸载：

sudo apt-get remove gcc-arm-linux-gnueabihf

arm-linux-g 的卸载：

sudo apt-get remove g  -arm-linux-gnueabihf

方法 二：

64 位的 Ubuntu 系统安装64位arm-linux-gcc直接安装交叉编译器即可成功： 例如：arm-linux-gcc-4.6.4-arm-x86_64.tar.bz2 下载地址：https://pan.baidu.com/s/1xuh8M8bQHfZt_w6h4vRKeg提取码：uk85

1. 先将下载的安装包移动到根目录tmp目录中( /tmp ) 2. 使用 tar 命令解压安装包，即Terminal输入以下命令：( 前面的 sudo 表示使用 root 执行命令的权限 )

sudo tar -xjvf /tmp/arm-linux-gcc-4.6.4-arm-x86_64.tar.bz2 -C /

注意大写字母 C，该命令将安装包解压到根目录下 opt 的 TuxamitoSoftToolchains里面(/opt/TuxamitoSoftToolchains)

如图所示，逐层查看找到 gcc-4.6.4 位置:/opt/TuxamitoSoftToolchains/arm-arm1176jzfssf-linux-gnueabi

3. 解压后(//usr/local)创建新目录 arm，即在 Terminal 输入以下命令：

sudo mkdir /usr/local/arm

创建 arm 目录成功后，需要解放所有权限，即 Terminal 输入以下命令：

sudo chmod 777 /usr/local/arm

4. 在解压目录中找到并找到整个目录 gcc-4.6.4目录复制到刚刚建成的目录arm命令如下：

先 cd 切换到 gcc-4.6.4 目录(切换后先ls看看有没有 gcc-4.6.4 目录)：

cd /opt/TuxamitoSoftToolchains/arm-arm1176jzfssf-linux-gnueabi/

再执行 cp 复制命令，-r 它表示整个目录和里面的任何东西

sudo cp -r gcc-4.6.4 /usr/local/arm

5.打开(/etc/profile)配置环境变量和库变量的目的是在未来任何地方使用交叉编译器，命令如下：

sudo vi /etc/profile

用 vi 或者 vim 打开后，在文件的最后添加两行，并输入以下代码：第一行是添加执行程序的环境变量，第二行是库文件的路径

export PATH=$PATH:/usr/local/arm/gcc-4.6.4/bin export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/arm/gcc-4.6.4/lib

然后保存退出。

6. 使用 source 命令重新加载生效该配置文件

source /etc/profile

7.检查安装是否成功 Terminal 输入以下命令输出版本信息：

arm-linux-gcc -v

结果如图所示：刚刚安装的4.6.4版

再写一个 1.c 成功编译的文件表明已完美安装。

arm-linux-gcc 1.c -o pp

再 file 命令检查编译后是否编译 arm 可执行文件：

file pp

编译后的可执行文件可以看到 32-bit 的 ARM 运行在架构上。

这需要时间 “/home/用户名” 目录下的 ".bashrc" 在隐藏文件下加和 “/etc/profile” 一样的两句

export PATH=$PATH:/usr/local/arm/gcc-4.6.4/bin export LD_LIBRARY_PATH=$LD_LIBRARY_PATH:/usr/local/arm/gcc-4.6.4/lib

这个 ".bashrc" 需要隐藏文件 ls -a 只有命令才能看到！用户名是你自己的linux登录账号。

同样用 vi或者vim打开它，最后加两行：

QEMU 创建一个，[教程在这里]：https://blog.csdn.net/zerokkqq/article/details/79621769

最简单的操作环境是使用 qemu-user-static 可执行程序模拟静态编译。p

我们可以使用如下命令模拟运行上一节创建的 hello 程序：

# 首先安装 qemu-user-static，若已安装可以忽略这一步
$ sudo apt install qemu-user-static
# 直接执行 hello 程序
$ qemu-arm-static hello
# 启动 gdbserver 等待 gdb 连接
$ qemu-arm-static –g [gdbserver port] hello

上述命令运行后会启动一个 qemu 自带的 gdbserver，监听你通过 "-g" 选项指定的端口。可以在另一个窗口中启动 gdb 进行远程调试(远程调试的细节，将在第三章介绍)。

Linux 下 ARM 程序的编译运行及调试：https://www.jianshu.com/p/dc8e263d6466

  • 安装 qemu

    sudo apt-get install qemu qemu-arm-static qemu-kvm-extras

  • arm 程序的编译运行

    1. 编译：arm-linux-gcc -o hello-arm hello.c
    2. 运行：qemu-arm hello-arm

  • 安装 gdb-multiarch

    sudo apt-get install gdb-multiarch

  • arm 程序的调试

    1. 利用 gdb 对 qemu-arm 运行的程序进行远程 gdb 调试，首先是在终端中输入如下指令等待调试：qemu-arm -g 1234 hello-arm
    2. 再打开另外一个终端，并在其中利用 arm-linux-gdb 进入调试器，并通过端口 1234 连接到 qemu-arm 等待调试的程序：gdb-multiarch hello-arm

https://www.veryarm.com/65170.html

qemu-user-static 的方式比较简单，但功能也很局限，Azeria-labs 的教程中介绍了另一种方法，使用 qemu 创建一台虚拟树莓派。首先你需要安装 qemu-system ：

$ sudo apt install qemu-system

为了虚拟一台树莓派，你还需要下载专为树莓派定制的debian镜像(raspbian)和支持树莓派的内核文件。

raspbian镜像下载地址：https://www.raspberrypi.org/downloads/raspbian/

树莓派内核下载地址：https://github.com/dhruvvyas90/qemu-rpi-kernel

Raspbian 的镜像有两个版本，一个带图形界面的完整版和一个没有图形界面的 lite 版本，对于我们的实验而言 lite 版本就足够了。内核文件有多个，选择内核版本最新的那个就可以了。下载完上述文件后，创建一个“arm_vm”目录，将上述文件一起放置在该目录下。然后执行如下命令：

$ unzip <image-file>.zip
$ fdisk –l <image-file>

你应该可以看到，类似如下内容：

Disk 2017-08-16-raspbian-stretch-lite.img: 1.7 GiB, 1854418944 bytes, 3621912 sectors

Units: sectors of 1 * 512 = 512 bytes

Sector size (logical/physical): 512 bytes / 512 bytes

I/O size (minimum/optimal): 512 bytes / 512 bytes

Disklabel type: dos

Disk identifier: 0xee397c53



Device Boot Start End Sectors Size Id Type

2017-08-16-raspbian-stretch-lite.img1 8192 93813 85622 41.8M c W95 FAT32 (LBA)

2017-08-16-raspbian-stretch-lite.img2 94208 3621911 3527704 1.7G 83 Linux

注意标红的部分，可以看到文件系统从94208扇区开始。我们将这个值乘以512，本例中为“94208 * 512=48234496”，这就是文件系统其实位置的偏移字节数，在下面的命令中我们会用到：

$ sudo mkdir /mnt/raspbian
$ sudo mount -v -o offset=48234496 -t ext4 [path-of-your-img-file.img] /mnt/raspbian
$ sudo vi /mnt/raspbian/etc/ld.so.preload
将上述文件中的所有内容用“#”注释掉，保存修改并退出。
$ sudo vi /mnt/raspbian/etc/fstab

如果fstab文件中有出现mmcblk0字符串，那么将“/dev/mmcblk0p1”替换为“/dev/sda1”，将“/dev/mmcblk0p2”替换为“/dev/sda2”，保存后退出。至此，系统配置的修改完成，可以将“/mnt/raspbian”卸载掉。

$ sudo umount /mnt/raspbian

你可以进入“arm_vm”目录，使用如下脚本启动虚拟机：

#!/usr/bin/env bash

qemu-system-arm -kernel kernel-qemu-4.4.34-jessie \
-cpu arm1176 \
-m 256 \
-M versatilepb \
-serial stdio \
-append "root=/dev/sda2 rootfstype=ext4 rw" \
-drive format=raw,file=2017-08-16-raspbian-stretch-lite.img \
-redir tcp:5022::22 \# 为ssh预留
-redir tcp:3011::3011 \# 为gdbserver预留，用于远程调试
-no-reboot 1> /dev/null 2>&1 &

虚拟机启动后默认的登录密码是“raspberry”。为了更方便的使用虚拟机，我们需要开启ssh服务，并设置开机启动。

$ sudo service ssh start
$ sudo update-rc.d ssh enable

此时，你应该已经可以使用如下命令，通过ssh访问虚拟机了：

$ ssh pi@127.0.0.1 -p 5022

我们可以使用scp命令通过ssh，将上一节编译的hello程序上传到虚拟机中执行：

scp -P 5022 hello pi@127.0.0.1:/tmp

进入虚拟机的tmp目录，可以看到我们上传的hello程序尝试执行，应该会输出久违的“hello world!”，说明我们的交叉编译环境搭建是正确的。至此我们的虚拟树莓派环境搭建完毕。

调试环境的搭建是最重要的也是坑最多的。为了模拟真实IoT安全实战中远程调试的场景，我们将介绍如何交叉编译gdbserver并上传至虚拟机进行远程调试。为了获得类似pwndbg那样强大的调试效果，我们将介绍如何安装使用专为IoT安全设计的gef增强脚本。

在使用gdb进行调试之前，我们需要先安装gdb-multiarch。顾名思义，它是gdb支持多中硬件体系架构的版本。之所以要安装gdb-multiarch，是因为Ubuntu默认安装的gdb只支持x86/x64架构，你可以启动gdb然后输入命令“set architecture arm”查看，gdb会提示错误。

# 安装gdb-multiarch
$ sudo apt install gdb-multiarch
# 启动gdb-multiarch
$ gdb-multiarch

在分析IoT设备的安全性时，我们往往需要上传gdbserver进行远程调试。在我们的实验环境中(事实上我们的Raspbian系统自带gdb)，我们也可以模拟搭建一个远程调试环境。首先，我们需要获取gdb的源码(包含了gdb源码和gdbserver源码)，版本需要与我们本地的gdb版本一致，因为gdbserver需要与gdb版本保持一致，否则容易出现非预期的问题。你可以在这个地址，找到gdb各版本的源码：http://ftp.gnu.org/gnu/gdb/。

下载解压后进入“gdb-<version>/gdb/gdbserver”目录，使用如下命令编译安装：

$CC="arm-linux-gnueabi-gcc-5" CXX="arm-linux-gnueabi-g++-5" ./configure 
--target=arm-linux-gnueabi --host="arm-linux-gnueabi" 
--prefix="setup-directory"
$ make install

然后，在你通过“--prefix”选项指定的路径下，就可以找到编译完成的gdbserver了。使用file命令查看，应该可以看到类似如下输出：

$ file arm-linux-gnueabi-gdbserver 
arm-linux-gnueabi-gdbserver:
 ELF 32-bit LSB executable, ARM, EABI5 version 1 (SYSV), dynamically 
linked, interpreter /lib/ld-linux.so.3, for GNU/Linux 3.2.0, 
BuildID[sha1]=32ad2025951ee428276ac2fbadb199bfd39e2278, not stripped

使用scp将gdbserver上传到我们的虚拟树莓派中并启动：

$ ln -s arm-linux-gnueabi-gdbserver gdbserver
$ gdbserver 0.0.0.0:2333 hello
Process hello created; pid = 702
Listening on port 2333

至此，我们的远程调试环境搭建完毕，下一节，我们将引入gef增强脚本。

gef是一个支持多种硬件体系结构的gdb增强脚本，非常适合IoT安全领域应对多变的硬件平台。你可以参考github主页(https://github.com/hugsy/gef)的README，进行安装配置。不过需要注意的是，gef依赖的第三方模块keystone-engine需要手动安装，因为pip源提供的安装是无效的。建议先通过pip安装，如果安装后gef的部分功能仍无法使用，可以卸载通过pip安装的第三方模块，在github上(https://github.com/keystone-engine/keystone)下载最新源码，手动编译安装(参见：http://www.keystone-engine.org/docs/)。

安装完成后开启gdb调试，你将看到类似如下的界面：

首先设置目标硬件体系架构为arm：

gef> set architecture arm

我们使用gef-remote命令连接gdbserver，如果使用gdb自带的“target remote”命令会出现一些非预期的问题(参见：https://github.com/hugsy/gef/issues/7)。

gef> gef-remote –q 127.0.0.1:2333

你应该能看到类似如下的输出：

至此，我们的调试环境配置完毕了。

[1] gef官方文档，http://gef.readthedocs.io/en/master/

[2] gdb调试利器，http://linuxtools-rst.readthedocs.io/zh_CN/latest/tool/gdb.html

[3] gdb中应该知道的几个调试方法，https://coolshell.cn/articles/3643.html

本文由看雪翻译小组 ljcnaix 原创 转载请注明来自看雪社区

与 区别

ARM 汇编 与 ARM GNU汇编 区别：https://blog.csdn.net/tabactivity/article/details/90054443

一、ARM汇编开发的两种的方式

ARM 汇编开发，有两种开发方式，一种是使用 ARM 汇编，一种是使用 ARM GNU 汇编。两种汇编开发，使用的汇编指令是完全一样的，区别是宏指令，伪指令，伪操作不一样。其实两种开发方式的区别在于所使用的编译工具不一样。

对于 ARM 汇编，使用的是 ARM 公司开发的编译器，而 ARM GNU 汇编，是使用 GNU 为 ARM 指令集开发的编译器，也就是arm-gcc。

二、ARM的编译开发环境

两种常用的 ARM 的编译开发环境

  • DS5：ARM 提供的集成开发软件。使用的是 ARM 提供的工具链进行程序编译

  • GNU 开发环境： 由 GNU 的汇编器 as，交叉编译器 gcc，和 链接器ld 等组成

三、伪操作，宏指令，伪指令

  • ARM 汇编语言程序里的一些特殊指令助记符，其作用主要是完成汇编程序做各种准备工作，在源程序进行汇编时由汇编程序处理，而不是在计算机运行期间由机器执行。如程序段的定义，就属于伪操作。
  • 一段独立的程序代码，可插在源程序中，通过伪操作来定义。
  • ARM 汇编语言程序里的一些特殊指令助记符，不在处理器运行期间执行，在汇编时，被合适的ARM的机器指令代替，从而实现真正的指令操作。

四、ARM 汇编伪操作

伪操作

语法格式

作用

GBLA

GBLA  Varible

声明一个全局的算术变量，并将其初始化为0

GBLL

GBLL  Varible

声明一个全局的逻辑变量，并将其初始化成{FALSE}

GBLS

GBLS  Varible

声明一个全局的字符串变量，并将其初始化成空串

LCLA

LCLA  Varible

声明一个局部的算术变量，并将其初始化为0

LCLL

LCLL  Varible

声明一个局部的逻辑变量，并将其初始化成{FALSE}

LCLS

LCLS  Varible

声明一个局部的字符串变量，并将其初始化成空串

SETA

SETA  Varible  expr

给一个全局或局部算术变量赋值

SETL

SETL  Varible  expr

给一个全局或局部逻辑变量赋值

SETS

SETS  Varible  expr

给一个全局或局部字符串变量赋值

RLIST

name LIST {list of registers}

为一个通用寄存器列表定义名称

CN

name CN expr

为一个协处理器的寄存器定义名称

CP

name CP expr

为一个协处理器定义名称

DN/SN

name DN/SN expr

DN/SN为一个双精度/单精度的VFP寄存器定义名称

FN

name FN  expr

为一个FPA浮点寄存器定义名称

LTORG

LTONG

声明一个数据缓冲池(文字池)的开始

MAP

MAP expr {, base-register}

定义一个结构化的内存表(storage map)的首地址

FIELD

{label}  FIELF  expr

定义一个结构化内存表中的数据域

SPACE

{label}  SPACE  expr

分配一块连续内存单元，并用0初始化

DCB

{label}  DCB  expr {,expr}..

分配一块字节内存单元，并用expr初始化

DCD/ DCDU

{label} DCD/DCDU expr {,expr}…

分配一块字内存单元， 并用expr初始化

DCDO

{label}  DCDO  expr {,expr}…

分配一块字对齐的字内存单元， 并用expr初始化

DCFD/DCFDU

{label}   DCFD{U}   fpliteral

,{,fpliteral}…

为双精度的浮点数分配字对齐的内存单元

DCFS/DCFSU

{label}    DCFS{U}  fpliteral

,{,fpliteral}…

为单精度的浮点数分配字对齐的内存单元

DCI

{label} DCI expr, {expr}…

ARM代码分配一段字对齐的内存单元，填充expr(二进制指令码)，THUMB代码中，分配一段半字对齐的半字内存单元。

DCQ/ DCQU

{label} DCQ{U}  {-} literal,

{, {-} literal}…

分配一段以双字(8个字节)为单位的内存

DCW/DCWU

{label} DCW{U}  {-} literal,

{, {-} literal}…

DCW用于分配一段半字对齐的半字内存单元

五、ARM汇编伪指令

ARM伪指令包括： ADR, ADRL,LDR ,NOP

THUMB伪指令包括：ADR, LDR, NOP

伪指令

语法格式

作用

ADR

ADR{cond} register, expr

将基于PC或基于寄存器的地址值读取到寄存器中。小范围的地址读取

ADRL

ADRL{cond} register, expr

将给予PC或基于寄存器的地址值读取到寄存器中。中等范围的地址读取

LDR

LDR {cond} register,

=[expr|label]

将一个32位的立即数或者一个地址值读取到寄存器中。大范围的地址读取

NON

NOP

在汇编时，被替换成空操作

六、ARM GNU 编译环境

伪操作

语法格式

作用

.byte

.byte expr {,expr}…

分配一段字节内存单元，并用expr初始化

.hword/.short

.hword expr {,expr}…

分配一段半字内存单元，并用expr初始化

.ascii

.ascii expr {,expr}…

定义字符串expr

.asciz/.string

.asciz expr {,expr}…

定义字符串expr(会增加/0为结束符)

.floar/.single

.float expr {,expr}…

定义32bit IEEE浮点数expr

.double

.doubel expr {,expr}…

定义64bit IEEE浮点数expr

.word/.long/.int

.word expr {,expr}…

分配一段字内存单元，并用expr初始化

.fill

.fill  repeat {,size} {,value}

分配一段字节内存单元，用sieze长度value填充repeat次

.zero

.zero size

分配一段字节内存单元，并用0填充内存

.space/.skip

.space size, {,value}

分配一段内存单元，用value将内存初始化

.section

.section expr

定义一个段

.text

.text {subsection}

代码段，

.data

.data{subsection}

数据段

.bss

.bss{subsection}

bss段

.cond 16/.thumb

.code 16/.thumb

表示之后的汇编指令使用THUMB指令集

.code 32/.arm

.code 32/.arm

表示之后的汇编指令使用ARM指令集

.end

.end

标记汇编文件的结束

.include

.include "filename"

将一个源文件包含到当前源文件中

.align/.balign

.align {alignment} {,fill},{max}

通过填充字节使当前位置满足一定的对齐格式

七、两种开发环境的区别

两种开发环境下的汇编代码，有较多不同的点，主要是符号及伪操作的不同。

ARM汇编的伪操作符

GNU汇编的伪操作符

INLCUDE

.include

NUM    EQU   25

.equ  NUM,  25

EXPORT

.global

IMPORT

.extern

DCD

.long

IF:  DEF:

.ifdef

ELSE

.else

ENDIF

.endif

OR

|

SHL

<<

RN

.req

GBLA

.global

NUM  SETA 16

.equ   NUM , 16

MACRO

.macro

MEND

.endm

END

.end

AREA WORD, CODE, READONLY

.text

AREA BLOCK, DATE, READWRITE

.data

CODE32

.arm

CODE16

.thumb

LTORG

.ltorg

%

.fill

ENTRY

ENTRY:

ldr x0,=0xff

ldr x0,=0xff

原文链接：http://www.lujun.org.cn/?p=3943

标签： dcb连接器

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