C及汇编语言的混合编程.ppt

1,7.1 ARM C/C+编译器 7.2 在C/C+程序中内嵌汇编指令 7.3 从汇编程序中访问C程序变量 7.4 汇编程序、C程序及C+程序相互调用 7.5 嵌入式C编程,第七讲 C/C+及汇编语言的混合编程,2,7.1 ARM C/C+编译器,ARM集成开发环境中包含的C/C+编译器：,3,7.2 在C/C+程序中内嵌汇编指令,在CC+程序中使用内嵌的汇编指令的语法格式： 在ARM C语言程序中，使用关键字_ _asm来标识一段汇编指令程序。 _ _asm 汇编语言程序 汇编语言程序 其中：如果一行中有多个汇编指令，指令之间使用 分号(;)分开。 在一条指令占多行，要使用续行符号().,4,7.2 在C/C+程序中内嵌汇编指令,在C/C+程序中内嵌汇编指令注意事项： 必须小心使用物理寄存器,如R0R3,SP,LR 和CPSR 中的N,Z,C,V 标志位.因为计算汇编代码中的C 表达式时,可能会使用这些物理寄存器,并会修改N,Z,C,V标志位。 _ _asm MOV R0,x ADD y,R0,x/y /计算x/y 时R0 会被修改 在计算x/y 时R0 会被修改,从而影响R0+x/y 的结果.,5,7.2 在C/C+程序中内嵌汇编指令,在C/C+程序中内嵌汇编指令注意事项： 用一个C 程序的变量代替R0就可以解决这个问题: _ _asm MOV var,x ADD y,var,x/y 注意：内嵌汇编器探测到隐含的寄存器冲突就会报错.,6,7.2 在C/C+程序中内嵌汇编指令,在C/C+程序中内嵌汇编指令注意事项： 不要使用寄存器代替变量.尽管有时寄存器明显对应某个变量,但也不能直接使用寄存器代替变量. int bad_f(int x) /x 存放在R0 中 _ _asm ADD R0,R0,#1 /发生寄存器冲突,实际上x 的值没有变化 return(x); 尽管根据编译器的编译规则似乎可以确定R0 对应x,但这样的代码会使内嵌汇编器认为发生了寄存器冲突.,7,7.2 在C/C+程序中内嵌汇编指令,在C/C+程序中内嵌汇编指令注意事项： 这段代码的正确写法如下: int bad_f(int x) _ _asm ADD x,x,#1 return(x); ,8,7.3 从汇编程序中访问C程序变量,在C程序中声明的全局变量可以被汇编程序通过地址间接访问。具体访问方法如下： 使用IMPORT伪指令声明这个全局变量。 使用LDR指令读取该全局变量的内存地址，通常该全局变量的内存地址存放在程序的数据缓冲池中。 根据该数据类型，使用相应的LDR指令读取该全局变量的值；使用相应的STR指令修改该全局变量的值。,9,7.3 从汇编程序中访问C程序变量,例如：C语言源程序str.c如下： #include int globvar=3; /定义一个整型全局变量 int main() return 0; ,10,7.3 从汇编程序中访问C程序变量,例如：汇编源文件hello.s： AREA globals，CODE，READONLY EXPORT asmsub IMPORT globvar ;声明外部变量globvar asmsub LDR R1，=globvar ;装载变量地址 LDR R0，R1 ;读出数据 ADD R0，R0，#2 ;修改R0的值 STR R0，R1 ;保存变量值 MOV PC, LR END,11,C程序与汇编程序互相调用规则,寄存器的使用规则 子程序间通过寄存器R0R3来传递参数。 在子程序中，使用寄存器R4R11来保存局部变量。 寄存器R12用于子程序间scratch寄存器(用于保存SP，在函数返回时使用该寄存器出桟），记作IP。 寄存器R13用于数据栈指针，记作SP。寄存器SP在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。 寄存器R14称为链接寄存器，记作LR。它用于保存子程序的返回地址。 寄存器R15是程序计数器，记作PC,12,ATPCS中各寄存器的使用规则及其名称,13,ATPCS中各寄存器的使用规则及其名称,参数传递规则 参数不超过4个时，可以使用寄存器R0R3来传递参数，当参数超过4个时，还可以使用数据栈来传递参数。 结果为一个32位整数时，可以通过寄存器R0返回 结果为一个64位整数时，可以通过寄存器R0和R1返回，依次类推。,14,7.4 汇编程序、C程序及C+程序相互调用,C 程序调用汇编程序: 汇编程序的设置要遵循ATPCS 规则，保证程序调用时参数的正确传递。 在汇编程序中使用EXPORT 伪指令声明本子程序，使其它程序可以调用此子程序。 在C 语言程序中使用extern 关键字声明外部函数(声明要调用的汇编子程序)，即可调用此汇编子程序。,15,C程序调用汇编程序(调用汇编的C 函数)： #include extern void strcopy(char *d,const char *s); /声明外部函 /数,即要调用的汇编子程序 int main(void) const char *srcstr=“First string-source”; char dstsrt =“Second string-destination”; printf(“Before copying：n”); printf(“%sn %sn,”srcstr,dststr); /显示源字符串和目 /标字符串的内容 strcopy(dststr,srcstr); /调用汇编子程序,R0=dststr /R1=srcstr printf(“After copying：n”) printf(“%sn %sn,”srcstr,dststr); /显示strcopy 复制 /字符串结果 return(0); ,16,C程序调用汇编程序(被调用汇编子程序): AREA SCopy,CODE,READONLY EXPORT strcopy ;声明汇编程序strcopy,以便外部 ;程序引用 strcopy ;R0 为目标字符串的地址 ;R1 为源字符串的地址 ; LDRB R2,R1,#1 ;读取字节数据,源地址加1 STRB R2,R0,#1 ;保存读取的1 字节数据,目标地 ;址加1 CMP r2,#0 ;判断字符串是否复制完毕 BNE strcopy ;没有复制完毕,继续循环 MOV pc,lr ;返回 END,17,7.4 汇编程序、C程序及C+程序相互调用,汇编程序调用C程序 汇编程序的设置要遵循ATPCS 规则,保证程序调用时参数的正确传递. 在汇编程序中使用IMPORT 伪指令声明将要调用的C 程序函数. 在调用C 程序时,要正确设置入口参数,然后使用BL 调用.,18,7.4 汇编程序、C程序及C+程序相互调用,汇编调用C 程序的C 函数： /*函数sum5()返回5 个整数的和*/ #include int sum5(int a,lit b, int c,int d,int e) return(a+b+c+d+e); /返回5 个变量的和 ,19,汇编调用C 程序的汇编程序 AREA sample, CODE,READONLY IMPORT sum5 ;声明C程序sum5() EXPORT sample ;声明可被外部程序引用 ENTRY STR LR,SP,#-4! ;保存返回地址 MOV R0,#1 ;设置参数1 MOV R1,#2 ;设置参数2 MOV R2,#3 ;设置参数3 MOV R3,#4 ;设置参数4 MOV R4,#5 ;参数5通过数据栈传递 STR R4,SP,#-4!,20,汇编调用C 程序的汇编程序 BL sum5 ;调用sum5()，结果从R0返回 ADD SP,SP,#4 ;调整SP，准备返回 LDR PC,SP,#4 END,21,7.5 嵌入式C编程,概述： C语言的优点是运行速度快、编译效率高、移植性好和可读性强。C语言支持模块化程序设计，支持自顶向下的结构化程序设计方法。因此在嵌入式程序设计中经常会用到C语言程序设计。 嵌入式C语言程序设计是利用基本的C语言知识，面向嵌入式工程实际应用进行程序设计。也就是说它首先是C语言程序设计，因此必须符合C语言基本语法，只是它是面向嵌入式的应用而设计的程序。,22,7.5 嵌入式C编程,C语言的“预处理伪指令”在嵌入式程序设计中的应用。 1、文件包含伪指令 格式： #include ；标准头文件 #include “头文件名.h” ；自定义头文件 2、宏定义伪指令 格式： # define 宏标识符 宏体 例： #define U32 unsigned int #define U16 unsigned short #define S32 int #define S16 short int #define U8 unsigned char #define S8 char,23,3、条件宏：先测试是否定义过某宏标识符，然后决定如何处理。这样做是为了避免重复定义。 格式： #ifdef 宏标识符 #undef 宏标识符 #define 宏标识符 宏体 #else #define 宏标识符 宏体 #endif 例：#ifdef INCLUDE_SERIAL #undef NUM_TTY #define NUM_TTY N_UART_CHANNELS #undef CONSOLE_TTY #define CONSOLE_TTY 0 #undef CONSOLE_BAUD_RATE #define CONSOLE_BAUD_RATE 115200 #endif,24,7.5 嵌入式C编程,4、条件编译伪指令 格式 #if（条件表达式1） #elif（条件表达式2） #elif（条件表达式n） #else #endif 编译时，编译器仅对#if（）#endif之间满足某一条件表达式的源文件部分进行编译。,25,5.使用寄存器变量 当对一个变量频繁被读写时，需要反复访问内存，从而花费大量的存取时间。为此，C语言提供了一种变量，即寄存器变量。这种变量存放在CPU的寄存器中，使用时，不需要访问内存，而直接从寄存器中读写，从而提高效率。寄存器变量的说明符是register。对于循环次数较多的循环控制变量及循环体内反复使用的变量均可定义为寄存器变量，而循环计数是应用寄存器变量的最好候选者。 例：/* 求1+2+3+.+n的值 */ WORD Addition(BYTE n) register i，s=0； for(i=1；i=n；i+) s=s+i； return s； ,26,7.5 嵌入式C编程,6.活用位操作 使用C语言的位操作可以减少除法和取模的运算。在计算机程序中数据的位是可以操作的最小数据单位，理论上可以用“位运算”来完成所有的运算和操作，因而，灵活的位操作可以有效地提高程序运行的效率 。 例： /* 方法1 */ int i,j; i = 879 / 16; j = 562 % 32; /* 方法2 */ int i,j; i = 879 4; j = 562 ,27,7.5 嵌入式C编程,6.活用位操作 C语言位运算除了可以提高运算效率外，在嵌入式 系统的编程中，它的另一个最典型的应用，而且十分 广泛地正在被使用着的是位间的与（&）、或（|）、 非（）操作，这跟嵌入式系统的编程特点有很大关 系。 例： rGPCDAT=(rGPCDAT&0xFFFFFFF0)|0x0E rINTMSK&=(BIT_TIMER1),28,7.数据指针 在嵌入式系统的编程中，常常要求在特定的内存单元读写内 容，汇编有对应的MOV指令，而除C/C+以外的其它编程语言 基本没有直接访问绝对地址的能力。在嵌入式系统的实际调试 中，多借助C语言指针所具有的对绝对地址单元内容的读写能力。 以指针直接操作内存多发生在如下几种情况： 某I/O芯片被定位在CPU的存储空间而非I/O空间，而且寄存器对应于某特定地址； 两个CPU之间以双端口RAM通信，CPU需要在双端口RAM的特定单元（称为mail box）书写内容以在对方CPU产生中断； 读取在ROM或FLASH的特定单元所烧录的汉字和英文字模。 例： int *p = (int *)0xF000FF00 ； *p=0xABCD； #define rGPACON (*(volatile unsigned *)0x