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C语言和汇编语言混合编程第6章 C语言和汇编语言混合编程6.1 C语言和汇编语言混合编程中参数传递和寄存器使用 在很多DSP应用中使用C语言和汇编语言进行混合编程。C语言具有可读性高、便于维护和可移植性好等优点，然而汇编语言具有实时运行效率高和代码效率高的优点。使用汇编语言可以更充分地利用DSP的硬件资源，例如乘累加单元、单指令重复、块重复和块移动等等。某些程序使用汇编语言编写实时运行效率是C语言的几十倍或更多，运算量越大，汇编语言编写的程序实时运行效率越明显。C函数调用汇编子程序和C函数一样有参数传递和返回，以下我们给出C函数如何调用C55x汇编子程序。6.1.1名称转换C函数调用汇编子程序时，汇编程序所有变量名和子函数名加前缀下划线“ _ ”，例如使用_sum作为汇编语言程序子函数名。如果汇编程序中定义了变量，必须加前缀下划线C函数才能使用该变量。前缀“ _ ”只在C编译时使用，当我们用C函数调用汇编子函数和变量时，不需要加前缀“ _ ”。以下是C程序调用汇编子函数例子。C程序：extern int sum(int *);/参考一个汇编函数int x4=0x1223,0x345,0x2345,0x3444;/定义全局变量并初始化int s;/定义全局变量void main()s=sum(x);/while(1);/汇编程序：.global _sum ;_sum ;rptz ac0,#3 ;add *ar0+,ac0;mov ac0,t0 ;ret ;2.变量定义当C和汇编子程序使用同一变量时，在汇编程序中必须使用.global,.def 或.ref定义成全局变量。3.编译模式使用C编译器，C55x的CPL（编译模式位）自动被置1，在进入汇编程序时，相对寻址模式使用堆栈指针SP。如果在汇编程序中我们需要使用相对直接寻址模式访问数据存储器，必须改成数据页DP直接寻址模式，可以通过清CPL位实现，在返回C调用程序前，CPL位必须重新置1。4.参数传递从C函数传递参数到汇编子程序，必须严格遵守C调用转换规则。传递一个参数，C编译器安排它一个特定的数据类型，并把它放到相应数据类型的寄存器里，C55x的C编译器使用以下三种典型的数据类型：n 数据指针：int *或long *n 16位数据：char、short或 intn 32位数据：long、float、double或函数入口如果参数指向数据内存，它们作为数据指针；如果参数能放到一个16位的寄存器里，它作为16位数据，例如数据类型为int和char，否则作为32位数据；参数也可以是结构体，一个结构体是两个字（32位）或少于两个字将作为32位参数，并使用32位寄存器传递，超过两个字的结构体，使用参考点传递参数，C编译器将使用指针来传递结构体的地址，这个指针作为一数据参数。在子程序调用中，函数中的参数顺序地安排到寄存器中，参数存放寄存器和其数据类型相对应，表6-1是参数类型和寄存器安排顺序表。表6-1参数类型和寄存器安排顺序表参数类型寄存器安排顺序16位数据指针AR0，AR1，AR2，AR3，AR423位数据指针XAR0，XAR1，XAR2，XAR3，XAR416位数据T0，T1，AR0，AR1，AR2，AR3，AR432位数据AC0，AC1，AC2从表6-1中看到辅助寄存器既可作为数据指针又可以作为16位数据寄存器，例如T0和T1保存了16位数据参数，并且AR0已经保存了一个数据指针参数，那么第三个16位参数数据将放到AR1。5.参数返回值从被调用的子程序返回值，当返回一个16位数据使用T0；当返回一个32位数据使用AC 0；当返回一个数据指针使用XAR0；当返回一个结构体，这个结构体在当前的堆栈里。以下是几个参数传递和返回值使用寄存器的例子：例1：返回值存放于T0，参数传递16位数据i使用T0，16位数据指针*k使用AR0，32位数据p使用AC0；int func( int i, int *k, long p )T0 T0 AR0 AC0例2：返回值存放于AC0，参数传递16位数据i使用T0，16位数据指针*k使用AR0，16位数据p使用T1，16位数据n使用AR1；long func( int i, int *k, int p, int n )AC0 T0 AR0 T1 AR1例3：返回值存放于AC0，参数传递16位数据i使用T0，16位数据指针*k使用AR0，32位数据p使用AC0，16位数据n使用T1。long func( int i, int *k, long p, int n )AC0 T0 AR0 AC0 T16.寄存器的使用和保存当使用一个函数调用，调用函数和被调用函数之间寄存器安排和保存被严格定义。被调用函数需使用这些寄存器：T2，T3，AR5，AR6，AR7，AC3时，在使用之前必须先将其内容保存之后再使用，可以使用压栈来保存这些寄存器，在返回前按照先入后出顺序弹栈，将其内容恢复；被调用函数可以自由使用这些寄存器：AC0AC2，T0，T1和AR0AR4，不需要预先保存和恢复。调用函数如果需要使用AC0AC2，T0，T1和AR0AR4这些寄存器的内容，在进入被调用函数之前，需要先将其内容压栈保存。6.2 C55x DSP C语言和汇编语言混合编程实验6.2.1实验目的n 学习C语言和汇编语言混合编程的编写方法；n 掌握C语言调用汇编程序；n 学习C语言和汇编语言之间参数的传递和返回。6.2.2 实验设备n PC兼容机一台；操作系统为Windows2000 (或WindowsNT、Windows98、WindowsXP）；n 计算机安装CCS 5000或CCS 3.1。6.2.3实验内容使用C语言和汇编语言进行混合编程，使用C程序调用汇编子程序，使用汇编语言编写一个两个数组乘累加运算公式程序，C程序将两个数组首地址和长度传递给汇编程序，汇编程序将运算结果返回给C程序。乘累加公式： 6.2.4实验步骤1. 实验准备参照第1章的内容，将CCS设置成C55x 软件仿真，启动CCS；2. 建一个工程；3. 建一个C文件，把C语言程序输入到文件中，把该文件添加到工程；4. 建一个汇编asm文件，把汇编程序输入到文件中，把该文件添加到工程；5. 建一个命令cmd文件，把命令输入到文件中，把该文件添加到工程；6. 编译工程，装载输出文件；7. 打开CPU寄存器观察窗；8. 从菜单ViewWatch Window打开变量观察窗口，如图6-1所示； 在Watch 1窗口Name栏输入全局变量的名称，可以在Type栏看到该变量的所定义的类型，在对应变量Radix栏点击鼠标左键，将弹出数据显示类型选择条，可以选择相应的数据类型，将变量s3数据类型选择Q15格式。图6-1变量观察窗口9. 将程序运行到sum( )子程序；可以在Watch Locals观察窗口看到局部变量k，l，s的值，如图6-2所示。图6-2 局部变量观察窗口10. 继续运行程序，直到while( )处；可以在变量观察窗口Watch 1处观察变量s1，s2，s3的变化，如图6-2所示。图6-3 局部变量观察窗口在运行程序时，注意观察寄存器：AC0，T0，XAR0，XAR1，XAR2，XAR3等的变化，在参数传递和返回中使用了这些寄存器。6.2.5 程序清单参考1. C语言程序extern int mac1(int *,int *,int );extern long mac2(int *,int *,int );extern int mac3(int *,int *,int );/all data are Q15int x4=0x1223,0x345,0x2345,0x3444;int a4=0x4567,0x345,0x786,0x4332;int n=4; int s1; long s2; int s3;int sum();void main()int s4;s4=sum();s1=mac1(x,a,n);/*ar0=x0,*ar1=a0,t0=n,return is stored in t0 s2=mac2(x,a,n);/*ar0=x0,*ar1=a0,t0=n,return is stored in ac0s3=mac3(x,a,n);/*ar0=x0,*ar1=a0,t0=n,return is stored in t0while(1);int sum()int s;int k=3;int l=9; s=k+l; return(s);2. 汇编程序.global _mac1,_mac2,_mac3_mac1 ; int mac1(int *, int *, int ); first data second data window length; return value is 16bit and storing t0sub #1,t0mov t0,mmap(csr)mov #0,ac0rpt csrmac *ar0+,*ar1+,ac0mov ac0,t0ret_mac2 ; long mac2(int *, int *, int );first data second data window length ; return value is 32bit and storing ac0sub #1,t0mov t0,mmap(csr)mov #0,ac0rpt csrmac *ar0+,*ar1+,ac0ret_mac3 ; int mac3(int *, int *, int ); first data second data window length ;all data is Q15 ; return value is 16bit and storing ac0bset frctsub #1,t0mov t0,mmap(csr)mov #0,ac0rpt csrmac *ar0+,*ar1+,ac0mov hi(ac0),t0bclr frctret3. 命令文件-stack 0x500 /* Primary stack size */-sysstack 0x500 /* Secondary stack size */-c /* Use C linking conventions: auto-init vars at runtime */-u _Reset /* Force load of reset interrupt handler */* SPECIFY THE SYSTEM MEMORY MAP */MEMORY PAGE 0: /* - Unified Program/Data Address Space - */ RAM (RWIX) : origin = 0x000100, length = 0x01ff00 /* 128Kb page of RAM */ ROM (RIX) : origin = 0x020100, length = 0x01ff00 /* 128Kb page of ROM */ VECS (RIX) : origin = 0xffff00, length = 0x000100 /* 256-byte int vector */ PAGE 2: /* - 64K-word I/O Address Space - */ IOPORT (RWI) : origin = 0x000000, length = 0x020000/* SPECIFY THE SECTIONS ALLOCATION INTO MEMORY */SECTIONS .text ROM PAGE 0 /* Code */ /* These sections must be on same physical memory page */ /* when small memory model is used */ .data RAM PAGE 0 /* Initialized vars */ .bss RAM PAGE 0 /* Global & static vars */ .const RAM PAGE 0 /* Constant data */ .sysmem RAM PAGE 0 /* .stack RAM PAGE 0 /* Primary system stack */ .sysstack RAM PAGE 0 /* Secondary system stack */ .cio RAM PAGE 0 /* C I/O buffers */ /* These sections may be on any physical memory page */ /* when sm