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文档简介

ARM中C语言和汇编语言混合编程在嵌入式系统开发中,目前使用的主要编程语言是C 和汇编,虽然C+已经有相应的编译器,但是现在使用还是比较少的。 在稍大规模的嵌入式程序设计中,大部分的代码都是用C来编写的,主要是因为C语言具有较强的结构性,便于人的理解,并且具有大量的库支持。但对于一写硬件上的操作,很多地方还是要用到汇编语言,例如硬件系统的初始化中的CPU 状态的设定,中断的使能,主频的设定,RAM控制参数等。另外在一些对性能非常敏感的代码块,基于汇编与机器码一一对应的关系,这时不能依靠C编译器的生成代码,而要手工编写汇编,从而达到优化的目的。汇编语言是和CPU的指令集紧密相连的,作为涉及底层的嵌入式系统开发,熟练对应汇编语言的使用也是必须的。 单纯的C或者汇编编程请参考相关的书籍或者手册,这里主要讨论C和汇编的混合编程,包括相互之间的函数调用。下面分四种情况来进行讨论,不涉及C+语言。 一、在C语言中内嵌汇编 在C中内嵌的汇编指令包含大部分的ARM和Thumb指令,不过使用与单纯的汇编程序使用的指令略有不同,存在一些限制,主要有下面几个方面: a 不能直接向PC 寄存器赋值,程序跳转要使用B或者BL指令; b 在使用物理寄存器时,不要使用过于复杂的C表达式,避免物理寄存器冲突; c R12和R13可能被编译器用来存放中间编译结果,计算表达式值时可能把R0-R3、R12及R14用于子程序调用,因此避免直接使用这些物理寄存器; d 一般不要直接指定物理寄存器; e 让编译器进行分配内嵌汇编使用的标记是_asm或asm关键字,用法如下:_asminstruction ; instruction或 asm(instruction ; instruction)。 下面是一个例子来说明如何在C中内嵌汇编语言:/C语言文件*.c /procatlaw/ #include void my_strcpy(const char *src, char *dest)char ch; _asm loop: ldrb ch, src, #1 strb ch, dest, #1 cmp ch, #0 bne loop int main() char *a=forget it and move on!; char b64; my_strcpy(a, b); printf(original: %s, a); printf(copyed: %s, b); return 0; 在此例子中C语言和汇编之间的值传递是用C语言的指针来实现的,因为指针对应的是地址,所以汇编中也可以访问。二、在汇编中使用C定义的全局变量 内嵌汇编不用单独编辑汇编语言文件,比较简洁,但是有很多的限制。当汇编的代码较多时一般放在单独的汇编文件中,这时就需要在汇编文件和C文件之间进行一些数据的传递,最简便的办法就是使用全局变量。 下面是一个C语言和汇编语言共享全局变量的例子:/C语言文件*.c /procatlaw/#include int gVar=12;extern asmDouble(void); int main() printf(original value of gVar is: %d, gVar_1); asmDouble(); printf( modified value of gVar is: %d, gVar_1); return 0; ;汇编语言文件*.S /procatlaw/ AREA asmfile, CODE, READONLY EXPORT asmDouble IMPORT gVarasmDouble ldr r0, =gVar ldr r1, r0 mov r2, #2 mul r3, r1, r2 str r3, r0 mov pc, lr END 在此例中,汇编文件与C文件之间相互传递了全局变量gVar和函数asmDouble,留意声明的关键字extern和IMPORT三、在C中调用汇编的函数 有一些对机器要求高的敏感函数,通过C语言编写再通过C编译器翻译有时会出现误差,因此这样的函数一般采用汇编语言来编写,然后供C语言调用。在C文件中调用汇编文件中的函数,要注意的有两点,一是要在C文件中声明所调用的汇编函数原型,并加入extern关键字作为引入函数的声明;二是在汇编文件中对对应的汇编代码段标识用EXPORT关键字作为导出函数的声明,函数通过mov pc, lr指令返回。这样,就可以在C文件中使用该函数了。从C语言的角度的角度,并不知道调用的函数的实现是用C语言还是汇编汇编语言,原因C语言的函数名起到表明函数代码起始地址的作用,而这个作用和汇编语言的代码段标识符是一致的。 下面是一个C语言调用汇编函数例子:/C语言文件*.c /procatlaw/ #include extern void asm_strcpy(const char *src, char *dest); int main() const char *s=seasons in the sun; char d32; asm_strcpy(s, d); printf(source: %s, s); printf( destination: %s,d); return 0; ;汇编语言文件*.S /procatlaw/ AREA asmfile, CODE, READONLY EXPORT asm_strcpy asm_strcpy loop ldrb r4, r0, #1 cmp r4, #0 beq over strb r4, r1, #1 b loop over mov pc, lr END 在此例中,C语言和汇编语言之间的参数传递是通过对应的用R0-R3来进行传递,即R0传递第一个参数,R1传递第二个参数,多于4个时借助栈完成,函数的返回值通过R0来传递。这个规定叫作ATPCS(ARM Thumb Procedure Call Standard),具体见ATPCS规范。四、在汇编中调用C的函数 在汇编语言中调用C语言的函数,需要在汇编中IMPORT对应的C函数名,然后将C的代码放在一个独立的C文件中进行编译,剩下的工作由连接器来处理。 下面是一个汇编语言调用C语言函数例子:/C语言文件*.c /procatlaw/int cFun(int a, int b, int c) return a+b+c;汇编语言文件*.S /procatlaw/ AREA asmfile, CODE, READONLY EXPORT cFunstart mov r0, #0x1 mov r1, #0x2 mov r2, #0x3 bl cFun nop nop b start END 在汇编语言中调用C语言的函数,参数的传递也是按照ATPCS规范来实现的。 在这里简单介绍一下部分ATPCS规范: 子程序间通过寄存器R0R3来传递参数。 A.在子程序中,使用寄存器R4R11来保存局部变量。 B.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。 C.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。 D.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。 E.寄存器R15是程序计数器,记作PC F.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。 G.结果为一个32位整数时,

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