Welcome to the ultimate proving ground of raw ARM assembly programming, where every single byte is fought for, high-level abstractions are discarded, and hardware datasheets are treated as law.
This collection showcases two record-breaking, hardware-validated bare-metal implementations designed to do one fundamental thing: blink an LED with the smallest binary footprint humanly possible on ARM architecture.
| Feature / Metric | 🛸 STM32F401CC (Black Pill) | 🚀 STM32F103C8 (Blue Pill) |
|---|---|---|
| Total Binary Size | Exactly 34 Bytes 📉 | Exactly 38 Bytes 📈 |
| CPU Architecture | ARM Cortex-M4 (Thumb-2) | ARM Cortex-M3 (Thumb-2) |
| LED Pin Location | Port C, Pin 13 (Active LOW) | Port C, Pin 13 (Active LOW) |
| RCC Base Address | 0x40023800 |
0x40021000 (Enabler: 0x40021004) |
| Primary Hardware Hack | Stack Pointer Peripheral Hijacking | Instruction Injection (Data Masked as ADD) |
| Direct Repository Link | Go to Black Pill 34B | Go to Blue Pill 38B |
People on Reddit often ask: Why does the Blue Pill take 38 bytes, while the newer, more complex Black Pill fits into just 34 bytes? The answer lies in the beautiful structural differences between the Cortex-M3 and M4 register mappings and how data constraints force defensive engineering:
- On the Black Pill (F401): The Reset and Clock Control base address is
0x40023800. By hijacking the initial Stack Pointer (MSP) vector to point exactly here, the CPU can immediately execute store instructions using the SP register as a direct base pointer. - On the Blue Pill (F103): The APB2 peripheral clock enabler register sits at
0x40021004. While we can hijack the SP to point here, the relative distance to the GPIOC configuration memory space is wider and mapped differently, changing the displacement offset budgets.
- To configure Port C Pin 13 as a Push-Pull output on the Blue Pill, we must load a complex 32-bit bitmask (
0x44144444) into the configuration register. - Passing this raw literal data in line typically crashes the CPU via a
HardFaultbecause the processor pipeline tries to decode the data as active code. - The Hack: Instead of wasting bytes using an unconditional branch instruction (
B) to jump over the data block, the bitmask was meticulously engineered so that its raw binary sequence perfectly mirrors valid, harmless ARM Thumb-2 instructions (add r4, r8andadd r4, r2). The CPU executes these dummy adds blindly, steps through the data safely, maintains strict 32-bit memory alignment, and saves 2 bytes of branching overhead!
Witamy na poligonie doświadczalnym czystego programowania w asemblerze ARM. Tutaj walczy się o każdy pojedynczy bajt, odrzuca wysokopoziomowe abstrakcje, a dokumentacja techniczna układu scalonego staje się prawem.
Ta kolekcja zawiera dwie rekordowo małe, zweryfikowane sprzętowo implementacje bare-metal, których celem jest realizacja fundamentalnego zadania: migania diodą LED przy użyciu najmniejszego możliwego pliku binarnego, jaki da się osiągnąć na architekturze ARM.
Na forum Reddit często pojawia się pytanie: Dlaczego Blue Pill potrzebuje 38 bajtów, podczas gdy nowszy i bardziej złożony Black Pill mieści się w zaledwie 34 bajtach? Odpowiedź kryje się w różnicach mapowania rejestrów oraz ograniczeniach danych, które wymusiły zastosowanie skrajnie odmiennych trików:
- W Black Pill (F401): Bazowy adres rejestrów RCC to
0x40023800. Dzięki "porwaniu" początkowego Wskaźnika Stosu (MSP) we wektorze resetu i ustawieniu go dokładnie na ten adres, procesor może natychmiast zapisywać dane konfiguracyjne, traktując rejestr SP jako darmowy, predefiniowany wskaźnik bazowy. - W Blue Pill (F103): Rejestr włączania zegara APB2 znajduje się pod adresem
0x40021004. Choć tu również przejmujemy SP, to dystans relatywny i przesunięcie (offset) do przestrzeni adresowej GPIOC wymaga innej matematyki adresowej.
- Aby ustawić Pin 13 Portu C jako wyjście Push-Pull na układzie F103, należy załadować do rejestru konfiguracyjnego specyficzną 32-bitową maskę bitową:
0x44144444. - Zwykłe umieszczenie tak dużej stałej w potoku kodu powoduje zawieszenie procesora (
HardFault), ponieważ rdzeń próbuje dekodować te losowe dane jako instrukcje maszynowe. - Rozwiązanie: Zamiast marnować cenne bajty na instrukcję skoku bezwarunkowego (
B), która ominęłaby ten blok danych, maska bitowa została zaprojektowana tak, aby jej binarny zapis odpowiadał poprawnym, całkowicie nieszkodliwym instrukcjom asemblera Thumb-2 (add r4, r8orazadd r4, r2). Procesor "ślepo" wykonuje te puste dodawania, przechodzi przez blok konfiguracyjny bez generowania błędu, zachowuje idealne wyrównanie pamięci do 32 bitów i oszczędza 2 bajty na skoku!
- 🛸 BLACK-PILL-ASM-BLINK-34-BYTES: https://github.com/wegi1/BLACK-PILL-ASM-BLINK-34-BYTES
- ⚡ BLUE-PILL-ASM-BLINK-38-BYTES: https://github.com/wegi1/BLUE-PILL-ASM-BLINK-38-BYTES
- 🕹️ BMP256VDOTS (256 Vector Dots Ball): https://gist.github.com/wegi1/8577c92f4e2e89f2420ebe841a61c46f
- 💾 128loader (128 Vector Dots for IRQ Loaders): https://gist.github.com/wegi1/6d3054dcf82428ab28de97317ddb0c89
Bending silicon to our will since 2015. No HAL, no startup templates, zero bloat. 😉
EOT