第4章 嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)(第二版)

第4章嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

本章介紹基于ARM的嵌入式系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)的一些基本概念，如ARM匯編語(yǔ)言的偽指令、匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式和匯編語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)等，同時(shí)介紹嵌入式C語(yǔ)言設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、C與匯編語(yǔ)言的混合編程等問題。

主要內(nèi)容匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式

匯編語(yǔ)言的程序結(jié)構(gòu)

ARM編譯器所支持的偽指令

34.134.234.334.4嵌入式C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)4.1ARM編譯器所支持的偽指令

在ARM的匯編程序中，有如下幾種偽指令：符號(hào)定義偽指令數(shù)據(jù)定義偽指令匯編控制偽指令宏指令以及其他偽指令返回符號(hào)定義偽指令(1)

符號(hào)定義偽指令用于定義ARM匯編程序中的變量、對(duì)變量賦值以及定義寄存器的別名等操作。1.GBLA、GBLL和GBLS格式：GBLA（GBLL或GBLS）全局變量名符號(hào)定義偽指令(2)2.LCLA、LCLL和LCLS格式：LCLA（LCLL或LCLS）局部變量名3.SETA、SETL和SETS格式：變量名SETA（SETL或SETS）表達(dá)式

符號(hào)定義偽指令(3)4.RLIST格式：名稱 RLIST{寄存器列表}示例：RegList RLIST {R0-R5，R8，R10}；將寄存器列表名稱定義為RegList，可在ARM指令LDM/STM中通過該名稱訪問寄存器列表。數(shù)據(jù)定義偽指令(1)

（1）DCB （2）DCW（DCWU） （3）DCD（DCDU） （4）DCFD（DCFDU）分配一片連續(xù)的字節(jié)存儲(chǔ)單元分配一片連續(xù)的半字存儲(chǔ)單元分配一片連續(xù)的字存儲(chǔ)單元為雙精度的浮點(diǎn)數(shù)分配一片連續(xù)的字存儲(chǔ)單元數(shù)據(jù)定義偽指令(2)（5）DCFS（DCFSU） （6）DCQ（DCQU） （7）SPACE

（8）MAP

（9）FIELD 為單精度的浮點(diǎn)數(shù)分配一片連續(xù)的字存儲(chǔ)單元分配一片以8字節(jié)為單位的連續(xù)的存儲(chǔ)單元用于分配一片連續(xù)的存儲(chǔ)單元用于定義一個(gè)結(jié)構(gòu)化的內(nèi)存表首地址用于定義一個(gè)結(jié)構(gòu)化的內(nèi)存表的數(shù)據(jù)域匯編控制偽指令

匯編控制偽指令用于控制匯編程序的執(zhí)行流程，常用的匯編控制偽指令包括以下幾條：（1）IF、ELSE、ENDIF（2）WHILE、WEND（3）MACRO、MEND（4）MEXIT示例：GBLL Test ……IF Test=TRUE

指令序列1ELSE

指令序列2ENDIFGBLACounterSETA 3 ……WHILE Counter<10

指令序列WEND語(yǔ)法格式：$標(biāo)號(hào) 宏名 $參數(shù)1，$參數(shù)2，……MEXIT用于從宏定義中跳轉(zhuǎn)出去其他常用的偽指令A(yù)REAALIGNCODE16、CODE32ENTRYENDEQUEXPORT（或GLOBAL）IMPORTEXTERNGET（或INCLUDE）INCBINRNROUT4.2匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式ARM（Thumb）匯編語(yǔ)言的語(yǔ)句格式為：{標(biāo)號(hào)} {指令或偽指令} {；注釋}每一條指令的助記符可以全部用大寫、或全部用小寫，但不許在一條指令中大、小寫混用

長(zhǎng)語(yǔ)句若分為多行來書寫，在行的末尾用“\”表示下一行與本行為同一條語(yǔ)句返回匯編語(yǔ)言程序中常用的符號(hào)

符號(hào)的命名必須遵循以下的約定：符號(hào)區(qū)分大小寫，同名的大、小寫符號(hào)會(huì)被編譯器認(rèn)為是兩個(gè)不同的符號(hào)。符號(hào)在其作用范圍內(nèi)必須唯一。自定義的符號(hào)名不能與系統(tǒng)的保留字相同。符號(hào)名不應(yīng)與指令或偽指令同名。匯編語(yǔ)言程序中的表達(dá)式和運(yùn)算符表達(dá)式一般由變量、常量、運(yùn)算符和括號(hào)構(gòu)成，運(yùn)算次序遵循如下的優(yōu)先級(jí)：(1)優(yōu)先級(jí)相同的雙目運(yùn)算符的運(yùn)算順序?yàn)閺淖蟮接摇?2)相鄰的單目運(yùn)算符的運(yùn)算順序?yàn)閺挠业阶?，且單目運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)高于其他運(yùn)算符。(3)括號(hào)運(yùn)算符的優(yōu)先級(jí)最高。數(shù)字表達(dá)式及運(yùn)算符(1)

“＋”、“－”、“×”、“/”及“MOD”算術(shù)運(yùn)算符示例：X/Y表示X除以Y的商?！癛OL”、“ROR”、“SHL”及“SHR”移位運(yùn)算符示例：X：ROL：Y 表示將X循環(huán)左移Y位。

“AND”、“OR”、“NOT”及“EOR”按位邏輯運(yùn)算符示例：：NOT：Y 表示將Y按位作邏輯非的操作。邏輯表達(dá)式及運(yùn)算符(2)

“=”、“>”、“<”、“>=”、“<=”、“/=”、“<>”運(yùn)算符示例： X<>Y 表示X不等于Y。“LAND”、“LOR”、“LNOT”及“LEOR”運(yùn)算符示例：X：LAND：Y 表示將X和Y作邏輯與的操作字符串表達(dá)式及運(yùn)算符(3)

LEN運(yùn)算符：返回字符串的長(zhǎng)度示例：：LEN：X

CHR運(yùn)算符：將0～255之間的整數(shù)轉(zhuǎn)換為一個(gè)字符示例：：CHR：MSTR運(yùn)算符：將一個(gè)數(shù)字表達(dá)式或邏輯表達(dá)式轉(zhuǎn)換為一個(gè)字符串示例：：STR：X字符串表達(dá)式及運(yùn)算符(4)LEFT運(yùn)算符：返回某個(gè)字符串左端的一個(gè)子串示例：X：LEFT：YRIGHT運(yùn)算符：返回某個(gè)字符串右端的一個(gè)子串示例：X：RIGHT：YCC運(yùn)算符：將兩個(gè)字符串連接成一個(gè)字符串示例：X：CC：Y與寄存器和程序計(jì)數(shù)器（PC）相關(guān)的表達(dá)式及運(yùn)算符

BASE運(yùn)算符：返回基于寄存器的表達(dá)式中寄存器的編號(hào)示例：：BASE：XINDEX運(yùn)算符：返回基于寄存器的表達(dá)式中相對(duì)于其基址寄存器的偏移量示例：：INDEX：X其他常用運(yùn)算符

？運(yùn)算符：返回某代碼行所生成的可執(zhí)行代碼的長(zhǎng)度示例：?XDEF運(yùn)算符：符判斷是否定義某個(gè)符號(hào)示例：：DEF：X4.3ARM匯編語(yǔ)言程序結(jié)構(gòu)本節(jié)的重點(diǎn)在于了解ARM匯編語(yǔ)言的基本程序結(jié)構(gòu)、ARM匯編語(yǔ)言子程序的調(diào)用方法。

返回ARM匯編語(yǔ)言的基本程序結(jié)構(gòu)程序段

組織代碼的單位數(shù)據(jù)段代碼段

映象文件可執(zhí)行編譯鏈接

匯編語(yǔ)言源程序的基本結(jié)構(gòu)示例AREA Init，CODE，READONLYENTRYStartLDR R0，=0x3FF5000LDR R1，0xFFSTR R1，[R0]LDR R0，=0x3FF5008LDR R1，0x01STR R1，[R0]……ENDAREA偽指令定義一個(gè)段名為Init的代碼段，屬性為只讀

ENTRY偽指令標(biāo)識(shí)程序的入口點(diǎn)

指令序列END偽指令，指示代碼段的結(jié)束匯編語(yǔ)言的子程序調(diào)用

在ARM匯編語(yǔ)言程序中，子程序的調(diào)用一般是通過BL指令來實(shí)現(xiàn)的。格式：BL 子程序名4.4嵌入式C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)嵌入式C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)是利用基本的C語(yǔ)言知識(shí)，面向嵌入式工程實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行程序設(shè)計(jì)的語(yǔ)言。C語(yǔ)言是一種結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，它的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行速度快、編譯效率高、移植性好和可讀性強(qiáng)。返回4.4.1嵌入式C語(yǔ)言設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.預(yù)處理命令的應(yīng)用

預(yù)處理命令可以改進(jìn)程序設(shè)計(jì)環(huán)境，提高編程效率。C提供的預(yù)處理功能主要有以下三種：宏定義、文件包含和條件編譯。

宏定義1、

[不帶參數(shù)的宏定義]：用一個(gè)指定的標(biāo)識(shí)符來代表一個(gè)字符串。其一般形式為：

#define

宏標(biāo)識(shí)符

宏體

如：#define

PI

3.1415926

宏定義2、

[帶參數(shù)的宏定義]：不僅進(jìn)行簡(jiǎn)單的字符替換，還要進(jìn)行參數(shù)替換。其一般形式為：

#define

宏標(biāo)識(shí)符（參數(shù)表）

宏體

如：#define

S(a,b)

(a)*(b)宏定義說明宏定義不是C語(yǔ)句，不必在行末加分號(hào)，否則，會(huì)連分號(hào)一起進(jìn)行置換；在進(jìn)行宏定義時(shí)，可以引用已定義的宏名，可以層層置換；對(duì)程序中用雙括號(hào)括起來的字符串內(nèi)的字符，即使與宏名相同，也不進(jìn)行置換；宏定義只做字符替換，不分配內(nèi)存空間。例題題目：用預(yù)處理指令#define聲明一個(gè)常數(shù)，用以表明1年中有多少秒（忽略閏年問題）。

分析：

兩種錯(cuò)誤寫法： #defineSECONDS60*60*24*365 #defineSECONDS(60*60*24*365)正確答案：

#defineSECONDS(60*60*24*365)UL

文件包含

定義：“文件包含”處理是指一個(gè)源文件可以將另外一個(gè)源文件的全部?jī)?nèi)容包含進(jìn)來，即將另外的文件包含到本文件之中。

其一般形式為：

#include

"文件名"

或

#include

<文件名>條件編譯

條件編譯一般有以下兩種形式：

a) #ifdef

標(biāo)識(shí)符

程序段1

#else

程序段2

#endif

b) #ifndef

標(biāo)識(shí)符

程序段1

#else

程序段2

#endif

示例#ifdefBIG_ENDIAN//大端模式下RTC寄存器地址宏定義#definerRTCCON(*(volatileunsignedchar*)0x1d70043)#definerRTCALM(*(volatileunsignedchar*)0x1d70053)#definerALMSEC(*(volatileunsignedchar*)0x1d70057)……#else//小端模式下RTC寄存器地址宏定義#definerRTCCON(*(volatileunsignedchar*)0x1d70040)#definerRTCALM(*(volatileunsignedchar*)0x1d70050)#definerALMSEC(*(volatileunsignedchar*)0x1d70054)……#endif2.嵌入式系統(tǒng)中常用的C語(yǔ)言語(yǔ)句

C語(yǔ)言的語(yǔ)句有多種：如表達(dá)式語(yǔ)句、復(fù)合語(yǔ)句、條件語(yǔ)句、循環(huán)語(yǔ)句、swith語(yǔ)句、break語(yǔ)句、continue語(yǔ)句、返回語(yǔ)句等。嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中最為常用的是條件語(yǔ)句、swith語(yǔ)句和循環(huán)語(yǔ)句，這些語(yǔ)句的用法和一般C語(yǔ)言中類似。條件語(yǔ)句

條件語(yǔ)句有兩種格式，分別是兩重選擇和多重選擇，如下所述。switch語(yǔ)句

循環(huán)語(yǔ)句

在C語(yǔ)言中有3種循環(huán)語(yǔ)句：for循環(huán)語(yǔ)句、while循環(huán)語(yǔ)句和dowhile循環(huán)語(yǔ)句，根據(jù)具體的情況選擇使用。for循環(huán)語(yǔ)句格式：例題：使用for循環(huán)語(yǔ)句控制在8段數(shù)碼管上循環(huán)顯示0～F。voidDigit_Led_Display(void){inti;for(i=0;i<16;i++){LED8ADDR=Symbol[value];//LED8ADDR為8段數(shù)碼管地址，//Symbol[]中為段碼值Delay(10000);//延時(shí)

}}循環(huán)語(yǔ)句

例題：在嵌入式系統(tǒng)中沒有程序的結(jié)尾，通常在主函數(shù)中有一個(gè)死循環(huán)，如何實(shí)現(xiàn)死循環(huán)？

while(1){…}while循環(huán)語(yǔ)句格式：dowhile循環(huán)語(yǔ)句格式：4.4.2匯編語(yǔ)言與C語(yǔ)言的混合編程

匯編語(yǔ)言與C/C++的混合編程通常有以下幾種方式：(1)在C/C＋＋代碼中嵌入?yún)R編指令。(2)在匯編程序和C/C＋＋的程序之間進(jìn)行變量的互訪。(3)