一、前言：MIPS与龙芯的渊源
MIPS（Microprocessor without Interlocked Pipelined Stages）是一种经典的RISC（精简指令集）架构，以流水线高效、指令简洁、低功耗为特点。龙芯（Loongson）系列处理器（如LS1E、LS1F、LS2K等）早期基于MIPS架构扩展设计，因此掌握MIPS汇编是理解龙芯底层驱动开发（如BSP、设备驱动）的基础。本文结合龙芯硬件特性，从寄存器、指令格式到实战示例，快速入门MIPS汇编。
二、核心基础：MIPS寄存器架构
MIPS架构采用32个32位通用寄存器（GPR），部分寄存器有特殊用途。在龙芯开发中，需重点关注以下几类：
1. 通用寄存器（$0~$31）
| 寄存器编号 | 汇编名称 | 用途说明（龙芯开发场景） |
|---|---|---|
| $0 | $zero | 恒为0，用于赋初值或比较 |
| $8~$15 | $t0 ~ $t7 | “临时寄存器" (Temporary) |
| $16~$23 | $s0 ~ $s7 | “保存寄存器” (Saved)，函数调用需保存 |
| $gp | $28 | “全局指针” (Global Pointer) |
| $sp | $sp | “栈指针” (Stack Pointer) |
| $ra | $31 | “返回地址” (Return Address)，用于函数调用 |
龙芯实战意义：在驱动开发中（如vxbMipsInt.c的中断处理），需严格遵守寄存器使用约定（如临时寄存器无需保存，保存寄存器需入栈），避免破坏上层调用上下文。
2. 特殊寄存器（核心控制）
程序计数器（PC）：存储当前执行指令地址，MIPS指令按4字节对齐（PC+4指向下一条指令）。
状态寄存器（CP0 Status）：控制中断使能（IE位）、异常处理等，龙芯中断控制器（如mipsLsnIntCtlr）需通过修改该寄存器开关全局中断。
异常基地址寄存器（CP0 EBase）：指定异常/中断处理程序入口，龙芯BSP初始化时需配置该寄存器指向中断向量表。
三、指令格式：MIPS的3种基础类型
MIPS指令长度固定为32位，按功能分为3类，格式如下：
1. R型（寄存器型）
格式：op(6位) | rs(5位) | rt(5位) | rd(5位) | shamt(5位) | funct(6位)
功能：寄存器间运算（如加法、逻辑运算）。
示例：
add $t0, $s0, $s1 ; $t0 = $s0 + $s1（op=0，funct=0x20）
2. I型（立即数型）
格式：op(6位) | rs(5位) | rt(5位) | immediate(16位)
功能：含立即数的运算、数据传输、条件分支。
示例：
lw $t0, 0x10($gp) ; 从地址$gp+0x10加载字到$t0（op=0x23，rt=$t0）
addiu $t1, $t0, 4 ; $t1 = $t0 + 4（无符号立即数加法，op=0x09）
beq $t0, $zero, loop ; 若$t0==0，跳转到loop（op=0x04）
3. J型（跳转型）
格式：op(6位) | target(26位)
功能：无条件跳转、函数调用。
示例：
j main ; 跳转到main标签（op=0x02）
jal func ; 调用func函数，$ra = PC+4（op=0x03）
四、常用指令：从数据操作到控制流
1. 数据传输指令（核心！）
MIPS通过加载/存储（Load/Store） 指令访问内存，龙芯硬件（如UART、PCI控制器）的寄存器读写依赖此类指令。
| 指令 | 功能 | 示例（龙芯场景） |
|---|---|---|
| lw rt, imm(rs) | 从内存rs+imm加载32位字到rt | lw t0,0xbf002000(t0, 0xbf002000(t0,0xbf002000(zero) ; 读取PCI控制器寄存器（地址0xbf002000） |
| sw rt, imm(rs) | 将rt的32位字存储到rs+imm | sw t0,0xbf003204(t0, 0xbf003204(t0,0xbf003204(zero) ; 写入中断边沿触发寄存器（如GS1SOC_INT_EDGE） |
| lb/lh | 加载字节/半字（带符号） | - |
| sb/sh | 存储字节/半字 | - |
2. 算术与逻辑指令
| 指令 | 功能 | 示例 |
|---|---|---|
| add rd, rs, rt | 加法（可能溢出） | add $t0, $s0, $s1 |
| addu rd, rs, rt | 无符号加法（不溢出） | addu $t0, $t1, $t2 |
| sub rd, rs, rt | 减法 | sub $t0, $s0, $s1 |
| and/or/xor | 按位与/或/异或 | and $t0, $t1, $t2 |
| sll/srl | 逻辑左移/右移 | sll $t0, $t1, 2 ; $t0 = $t1 << 2 |
3. 控制流指令
驱动中的条件判断、循环、中断处理依赖控制流指令：
| 指令 | 功能 | 示例（龙芯中断处理） |
|---|---|---|
| beq rs, rt, label | 若rs==rt，跳转到label | beq $t0, $zero, int_end ; 若中断标志为0，结束处理 |
| bne rs, rt, label | 若rs!=rt，跳转 | bne $v0, $zero, error |
| j label | 无条件跳转 | j isr_handler ; 跳转到中断服务程序 |
| jal label | 调用函数（$ra=PC+4） | jal pci_int_ack ; 调用PCI中断确认函数 |
| jr rs | 从寄存器rs跳转（用于函数返回） | jr $ra ; 返回到调用处 |
五、实战示例：龙芯PCI中断处理片段
PCI中断处理逻辑，用MIPS汇编实现核心步骤（简化版）：
场景：清除PCI中断标志（地址0xbf003214）
函数：clear_pci_int()
clear_pci_int:li $t0, 0xbf003214 ; $t0 = 中断清除寄存器地址（GS1SOC_INT_CLR）li $t1, 0x10000 ; $t1 = PCI_INTA_STATUS（中断标志位）sw $t1, 0($t0) ; 写入寄存器，清除中断jr $ra ; 返回
解析：
li $t0, 0xbf003214：用立即数加载指令（伪指令，实际转为lui+ori）将寄存器地址存入$t0。
sw $t1, 0($t0)：通过存储指令清除中断标志，对应C代码IO_WRITE32(GS1SOC_INT_CLR, PCI_INTA_STATUS)。
六、龙芯开发注意事项
内存对齐：MIPS要求字（32位）访问必须对齐到4字节边界，否则触发异常。龙芯硬件寄存器（如UART、PCI控制器）均按此设计，汇编中需确保lw/sw地址对齐。
中断上下文：中断服务程序（ISR）需快速执行，通常仅保存临时寄存器（t0 t0~t0 t7），通过addiu $sp, $sp, -4*8入栈，处理完成后出栈恢复。
工具链：龙芯MIPS开发常用mipsel-linux-gcc编译，objdump -d反汇编查看机器码与汇编对应关系，辅助调试驱动中的汇编片段。
七、总结
MIPS汇编是龙芯底层开发的“语言钥匙”，掌握寄存器架构、指令格式和常用操作，即可看懂BSP驱动（如hwconf.c的硬件配置）、优化中断响应（ISR）。后续可深入学习MIPS异常处理、协处理器（CP0/CP1）编程，进一步理解龙芯硬件加速特性。从简单的寄存器读写到复杂的驱动逻辑，MIPS汇编是连接软件与龙芯硬件的桥梁。
