ARM中C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程

1、ARM 中 C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程在嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)中，目前使用的主要編程語(yǔ)言是 C 和匯編，雖然 C+ 已經(jīng)有相應(yīng)的編譯器，但是現(xiàn)在使 用還是比較少的。在稍大規(guī)模的嵌入式程序設(shè)計(jì)中，大部分的代碼都是用 C 來(lái)編寫的，主要是因?yàn)?C 語(yǔ)言具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu) 性，便于人的理解，并且具有大量的庫(kù)支持。但對(duì)于一寫硬件上的操作，很多地方還是要用到匯編語(yǔ)言，例如 硬件系統(tǒng)的初始化中的 CPU 狀態(tài)的設(shè)定，中斷的使能，主頻的設(shè)定， RAM 控制參數(shù)等。另外在一些對(duì)性能 非常敏感的代碼塊，基于匯編與機(jī)器碼一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，這時(shí)不能依靠 C 編譯器的生成代碼，而要手工編寫 匯編，從而達(dá)到優(yōu)化的目的。匯編語(yǔ)言是和

2、CPU 的指令集緊密相連的，作為涉及底層的嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)，熟 練對(duì)應(yīng)匯編語(yǔ)言的使用也是必須的。單純的 C 或者匯編編程請(qǐng)參考相關(guān)的書籍或者手冊(cè)，這里主要討論 C 和匯編的混合編程，包括相互之間 的函數(shù)調(diào)用。下面分四種情況來(lái)進(jìn)行討論，不涉及 C+ 語(yǔ)言。一、在 C 語(yǔ)言中內(nèi)嵌匯編在 C 中內(nèi)嵌的匯編指令包含大部分的 ARM 和 Thumb 指令，不過(guò)使用與單純的匯編程序使用的指令略有 不同，存在一些限制，主要有下面幾個(gè)方面：a 不能直接向 PC 寄存器賦值，程序跳轉(zhuǎn)要使用 B或者 BL指令；b 在使用物理寄存器時(shí)，不要使用過(guò)于復(fù)雜的 C 表達(dá)式，避免物理寄存器沖突；c R12 和 R13 可能被

3、編譯器用來(lái)存放中間編譯結(jié)果，計(jì)算表達(dá)式值時(shí)可能把R0-R3 、 R12 及 R14 用于子程序調(diào)用，因此避免直接使用這些物理寄存器；d 一般不要直接指定物理寄存器；e 讓編譯器進(jìn)行分配內(nèi)嵌匯編使用的標(biāo)記是 _asm 或asm 關(guān)鍵字，用法如下： _asminstruction ; instruction 或 asm(instruction; instruction 。下面是一個(gè)例子來(lái)說(shuō)明如何在 C 中內(nèi)嵌匯編語(yǔ)言 :/C 語(yǔ)言文件 *.c #includevoid my strcpy(const char *src, char *destchar ch;asmloop:ldrb ch, src

4、, #1strb ch, dest, #1cmp ch, #0bne loopint 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 語(yǔ)言和匯編之間的值傳遞是用 C 語(yǔ)言的指針來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橹羔槍?duì)應(yīng)的是地址，所以匯編 中也可以訪問(wèn)。二、在匯編中使用 C 定義的全局變量?jī)?nèi)嵌匯編不用單獨(dú)編輯匯編語(yǔ)言文件，比較簡(jiǎn)潔，但是有很多的限制。當(dāng)匯編的代碼較多時(shí)一 般放在單獨(dú)的匯編文件中，這時(shí)就需要在匯編文件和 C 文

5、件之間進(jìn)行一些數(shù)據(jù)的傳遞，最簡(jiǎn)便的辦法就是使用全局變量。下面是一個(gè) C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言共享全局變量的例子：/C 語(yǔ)言文件 *.c #includeint 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; 匯編語(yǔ)言文件 *.S /AREA asmfile, CODE, READONLY EXPORT asmDoubleIMPORT gVarasmD

6、oubleldr r0, =gVarldr r1, r0mov r2, #2mul r3, r1, r2str r3, r0mov pc, lrEND在此例中，匯編文件與 C 文件之間相互傳遞了全局變量 gVar 和函數(shù) asmDouble ，留意聲明 的關(guān)鍵字 extern 和 IMPORT三、在 C 中調(diào)用匯編的函數(shù)有一些對(duì)機(jī)器要求高的敏感函數(shù)，通過(guò) C 語(yǔ)言編寫再通過(guò) C 編譯器翻譯有時(shí)會(huì)出現(xiàn)誤差，因此 這樣的函數(shù)一般采用匯編語(yǔ)言來(lái)編寫，然后供 C語(yǔ)言調(diào)用。在 C 文件中調(diào)用匯編文件中的函數(shù)，要注意的有兩點(diǎn)，一是要在 C 文件中聲明所調(diào)用 的匯編函數(shù)原型，并加入 extern 關(guān)鍵字作為

7、引入函數(shù)的聲明；二是在匯編文件中對(duì)對(duì)應(yīng)的匯編代碼段標(biāo)識(shí)用 EXPORT 關(guān)鍵字作為導(dǎo)出函數(shù)的聲 明，函數(shù)通過(guò) mov pc, lr 指令返回。這樣，就可以在 C 文件中使用該函數(shù)了。從 C 語(yǔ)言的角度的角度，并不知道調(diào)用的函數(shù)的實(shí)現(xiàn)是用 C 語(yǔ)言還是 匯編匯編語(yǔ)言，原因 C 語(yǔ)言的函數(shù)名起到表明函數(shù)代碼起始地址的作用，而這個(gè)作用和匯編語(yǔ)言的代碼段標(biāo)識(shí)符是一致的。下面是一個(gè) C 語(yǔ)言調(diào)用匯編函數(shù)例子：/C 語(yǔ)言文件 *.c /#include extern void asm_strcpy(const char *src, char *dest;int main(const char *s=sea

8、sons in the sun; char d32;asm_strcpy(s, d;printf(source: %s, s;printf( destination: %s,d;return 0; 匯編語(yǔ)言文件 *.S /AREA asmfile, CODE, READONLYEXPORT asm_strcpyasm_strcpyloopldrb r4, r0, #1cmp r4, #0beq overstrb r4, r1, #1b loopovermov pc, lrEND在此例中， C 語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言之間的參數(shù)傳遞是通過(guò)對(duì)應(yīng)的用 R0-R3 來(lái)進(jìn)行傳遞，即 R0 傳遞 第一個(gè)參數(shù)， R1

9、 傳遞第二個(gè)參數(shù)，多于 4 個(gè)時(shí)借助棧完成，函數(shù)的返回值通過(guò) R0 來(lái)傳遞。這個(gè) 規(guī)定叫作 ATPCS (ARM Thumb Procedure Call Standard)，具體見(jiàn) ATPCS 規(guī)范。四、在匯編中調(diào)用 C 的函數(shù)在匯編語(yǔ)言中調(diào)用 C 語(yǔ)言的函數(shù)，需要在匯編中 IMPORT 對(duì)應(yīng)的 C 函數(shù)名，然后將 C 的代碼 放在一個(gè)獨(dú)立的 C 文件中進(jìn)行編譯，剩下的工作由連接器來(lái)處理。面是一個(gè)匯編語(yǔ)言調(diào)用 C 語(yǔ)言函數(shù)例子：/C 語(yǔ)言文件 *.c /int cFun（int a, int b, int creturn a+b+c; 匯編語(yǔ)言文件 *.S /AREA asmfile, CO

10、DE, READONLYEXPORT cFunstartmov r0, #0x1mov r1, #0x2mov r2, #0x3bl cFunnopnopb startEND在匯編語(yǔ)言中調(diào)用 C 語(yǔ)言的函數(shù)，參數(shù)的傳遞也是按照 ATPCS 規(guī)范來(lái)實(shí)現(xiàn)的。在這里簡(jiǎn)單介紹一下部分 ATPCS 規(guī)范：子程序間通過(guò)寄存器 R0 R3 來(lái)傳遞參數(shù)。A. 在子程序中，使用寄存器 R4 R11 來(lái)保存局部變量。B. 寄存器 R12 用于子程序間 scratch 寄存器 （ 用于保存 SP ，在函數(shù)返回時(shí)使用該寄存器出 桟），記作 IP 。C. 寄存器 R13 用于數(shù)據(jù)棧指針，記作 SP 。寄存器 SP 在進(jìn)入子程序時(shí)的值和退出子程序時(shí)的 值必須相等。D. 寄存器 R14 稱為鏈接寄存器，記作 LR 。它用于保存子程序的返回地址。E. 寄存器 R15 是程序計(jì)數(shù)器，記作 PCF. 參數(shù)不超過(guò) 4 個(gè)時(shí)，可以使用寄存器 R0 R3 來(lái)傳遞參數(shù)，當(dāng)參數(shù)超過(guò) 4 個(gè)時(shí)，還可以使用 數(shù)據(jù)棧來(lái)傳遞參數(shù)。G. 結(jié)果為一個(gè) 32 位整數(shù)時(shí)，可以通過(guò)寄存器 R0 返回H.