ARM实验5_嵌入式C与汇编混合编程

1、arm实验5_嵌入式c与汇编混合编程 昆明理工高校信息工程与自动化学院同学试验报告 （ 2021 2021 学年 第 1 学期 ） 课程名称：arm嵌入式系统结构 开课试验室：信自楼443 2021 年12月27日 一、试验目的 把握建立基本完整的arm工程，包含启动代码，连接脚本等； 阅读embest s3cev40启动代码，观看处理器启动过程； 学会使用embest ide 帮助信息窗口来分析推断调试过程和结果； 学会在embest ide环境中编写、编译与调试汇编和c语言相互调用的程序。 把握通过memory/register/watch/variable窗口分析推断结果。 二、试验原理

2、 1. arm特别向量表 当正常的程序执行流程挂起时，称之为特别。在处理特别之前，必需保存当前的处理器状态，以便从特别程序返回时可以连续执行当前的程序。arm特别向量表如表2-2所示。 由上可见，复位（reset）入口是整个程序的实际入口点。因此，编写代码时，第一条语句在0x00000000处开头执行。 2. arm过程调用atpcs（arm） atpcs是一系列用于规定应用程序之间相互调用的基本规章。 程序只要遵守atpcs相应规章，就可以使用不同的源代码来编写程序。程序间的相互调用最主要的是解决参数传递问题。应用程序之间使用中间寄存器及数据栈来传递参数，其中第14个参数使用r0r3，多于4

3、个参数的则使用数据栈进行传递。 用不同语言编写的应用程序在调用时可以自定义参数传递的商定。使用具有肯定意义的形式来传递，可以很好地解决参数个数问题。常用方法是把第1个或最终1个参数（包括个数本身）传递给应用程序。 atpcs中寄存器的对应关系如表2-3所列。 表2-3 atpcs规章中寄存器列表 3. 链接脚本文件 全部的链接都是通过链接脚原来掌握实现的。这些链接脚本文件使用链接命令语言编写。 链接脚本的最主要作用是描述我们编写的文件中这么多个部分应当如何的相应摆放在输出文件中，并掌握存储区如何定位这些输出文件。同时，假如需要，我们还可以使用链接脚本文件实现其它功能。 大部分链接脚本文件都是很

4、简洁的。最简洁的链接脚本只有一行命令： sections。使用sections命令来告知存储区应当如何摆放输出文件。 4embest ide开发调试帮助窗口 使用embest ide嵌入式开发环境，用户可以使用源代码编辑窗口编写源文件程序。使用反汇编窗口观看程序代码的执行，使用register窗口观看程序操作及cpu状态，使用外围寄存器窗口观看当前处理器的设置，使用memory窗口观看内存单元使用状况，使用watch或variables窗口观看程序变量，使用操作掌握台执行特别命令。加上调试状态下丰富的右键快捷菜单功能，用户可以使用ide实现或发觉任何一部分应用软件，修改任何一个开发或运行时的错

5、误。 三、试验内容 1. 使用汇编完成一个随机数产生函数，通过c语言调用该函数，产生一系列随机数，存放到数组里面。 2. 下面是arm的启动文件init.s及链接脚本文件ldscript的参考程序： 参考程序init.s： #.arm .global _start .text _start： # 设置中断/特别向量 b reset_handler undefined_handler： b undefined_handler swi_handler： b swi_handler prefetch_handler： b prefetch_handler abort_handler： b abort

6、_handler nop irq_handler： b irq_handler fiq_handler： b fiq_handler reset_handler： ldr sp, =0x00002000 #- #- branch on c code main function (with interworking) #- branch must be performed by an interworking call as either an arm or thumb #- main c function must be supported. this makes the code not p

7、osition- #- independant. a branch with link would generate errors #- .extern _main ldr r0, = _main mov lr, pc bx r0 #- #- loop for ever #- end of application. normally, never occur. #- could jump on software reset ( b 0x0 ). #- end： b end .end 链接脚本文件ldscript： sections . = 0x0； .text ： *(.text) .data

8、 ： *(.data) .rodata ： *(.rodata) .bss ： *(.bss) 四、试验步骤： 1. 创建新的工程，工程名为：explasm； 2. 编写源代码文件并分别保存为randtest.c，init.s，random.s和ldscript，并加入工程里； 3. 根据编译、汇编器配置-链接器配置-调试器配置设置新工程；并编译链接工程； 4. 选择debug菜单remote connect 进行连接软件仿真器，执行download命令下载程序，并打开寄存器窗口。 5. 下载调试文件，打开memory/register/watch/variable/call stack窗口，

9、单步执行程序，并通过以上窗口，跟踪程序运行，观看分析运行结果，通过试验学会使用embest ide进行应用程序的开发与调试。 /* init.s*/ # * # * name : 44binit.s * # * version : 10.april.2000 * # * description: * # * c start up codes * # * configure memory, initialize isr ,stacks * # * initialize c-variables * # * fill zeros into zero-initialized c-variables *

10、 # * #程序入口，arm汇编 #.arm .global _start .text _start: # - setup interrupt / exception vectors b reset_handler undefined_handler: b undefined_handler swi_handler: b swi_handler prefetch_handler: b prefetch_handler abort_handler: b abort_handler nop /* reserved vector */ irq_handler: b irq_handler fiq_h

11、andler: b fiq_handler reset_handler: ldr sp, =0x00002000 #- #- branch on c code main function (with interworking) #- #- branch must be performed by an interworking call as either an arm or thumb #- main c function must be supported. this makes the code not position- #- independant. a branch with lin

12、k would generate errors #- .extern main ldr r0, = main mov lr, pc bx r0 #- #- loop for ever #- #- end of application. normally, never occur. #- could jump on software reset ( b 0x0 ). #- end: b end .global _gccmain _gccmain: mov pc, lr .end /*ldscript*/ sections . = 0x0; .text : *(.text) .data : *(.

13、data) .rodata : *(.rodata) .bss : *(.bss) /*random.s*/ # random number generator # # this uses a 33-bit feedback shift register to generate a pseudo-randomly # ordered sequence of numbers which repeats in a cycle of length 233 - 1 # note: randomseed should not be set to 0, otherwise a zero will be g

14、enerated # continuously (not particularly random!). # # this is a good application of direct arm assembler, because the 33-bit # shift register can be implemented using rrx (which uses reg + carry). # an ansi c version would be less efficient as the compiler would not use rrx. # area |random$code|,

15、code, readonly .global randomnumber randomnumber: # on exit: # a1 = low 32-bits of pseudo-random number # a2 = high bit (if you want to know it) ldr ip, seedpointer ldmia ip, a1, a2 tst a2, a2, lsr#1 /* to bit into carry */ movs a3, a1, rrx /* 33-bit rotate right */ adc a2, a2, a2 /* carry into lsb

16、of a2 */ eor a3, a3, a1, lsl#12 /* (involved!) */ eor a1, a3, a3, lsr#20 /* (similarly involved!)*/ stmia ip, a1, a2 mov pc, lr seedpointer: .long seed .data .global seed seed: .long 0x55555555 .long 0x55555555 # end /*randtest.c*/ /* random number generator demo program calls assembler function 

17、9;randomnumber' defined in random.s */ /#include stdio.h /* this function prototype is needed because 'randomnumber' is external */ extern unsigned int randomnumber( void ); int main() int i; int ntemp; unsigned int random10; for( i = 0; i 10; i+ ) ntemp = randomnumber(); randomi = ntemp

18、; return( 0 ); 五、思索题： 从汇编语言中调用c函数：使用c语言完成一个随机数产生函数，通过汇编语言调用该函数，产生一系列随机数，存放到数组里面。 /*random.c*/ int random() int i; int ntemp; unsigned int random10; for( i = 0; i 10; i+ ) ntemp = randomnumber(); randomi = ntemp; return( 0 ); /* init.s*/ # * # * name : 44binit.s * # * version : 10.april.2000 * # * de

19、scription: * # * c start up codes * # * configure memory, initialize isr ,stacks * # * initialize c-variables * # * fill zeros into zero-initialized c-variables * # * #程序入口，arm汇编 #.arm .global _start .text _start: # - setup interrupt / exception vectors b reset_handler undefined_handler: b undefined

20、_handler swi_handler: b swi_handler prefetch_handler: b prefetch_handler abort_handler: b abort_handler nop /* reserved vector */ irq_handler: b irq_handler fiq_handler: b fiq_handler reset_handler: ldr sp, =0x00002000 #- #- branch on c code main function (with interworking) #- #- branch must be per

21、formed by an interworking call as either an arm or thumb #- main c function must be supported. this makes the code not position- #- independant. a branch with link would generate errors #- .extern random 申明一个random外部函数，调用它 ldr r0, = random mov lr, pc bl random 调用random函数 #- #- loop for ever #- #- en

22、d of application. normally, never occur. #- could jump on software reset ( b 0x0 ). #- end: b end .global _gccrandom _gccrandom: mov pc, lr .end /*ldscript*/ sections . = 0x0; .text : *(.text) .data : *(.data) .rodata : *(.rodata) .bss : *(.bss) /*randtest.s*/ # random number generator # # this uses

23、 a 33-bit feedback shift register to generate a pseudo-randomly # ordered sequence of numbers which repeats in a cycle of length 233 - 1 # note: randomseed should not be set to 0, otherwise a zero will be generated # continuously (not particularly random!). # # this is a good application of direct arm assembler, because the 33-bit # shift register can be implemented using rrx (which uses reg + carry). # an ansi c version would be less efficient as the compiler would not u