C嵌入汇编

简介:
注意事项:
1.小心物理寄存器,如R0-R3,IP,LR,CPSR等,因为在计算时可能改变他们。
2.不要使用寄存器代替变量。
3.使用内嵌汇编无需保存和恢复寄存器。
4.访问全局变量 使用.IMPORT引入全局变量,用LDR和STR访问他们。
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,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软件中,例如含有OS,大部分的代码都是用C编写的,主要是因为C语言的结构比较好,便于人的理解,而且有大量的支持库。
尽管如此,很多地方还是要用到汇编语言,例如开机时硬件系统的初始化,包括CPU状态的设定,中断的使能,主频的设定,以及RAM的控制参数及初始化,一些中断处理方面也可能涉及汇编。另外一个使用汇编的地方就是一些对性能非常敏感的代码块,这是不能依靠C编译器的生成代码,而要手工编写汇编,达到优化的目的。而且,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。
1.  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,不过其使用与汇编文件中的指令有些不同,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将R0到R3、R12及R14用于子程序调用,因此要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,而让编译器进行分配
内嵌汇编使用的标记是  __asm或者asm关键字,用法如下:
__asm
{
instruction  [;  instruction]

[instruction]
}
asm(“instruction  [;  instruction]”);
下面通过一个例子来说明如何在C中内嵌汇编语言,

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  b[64];
my_strcpy(a,  b);
printf("original:  %s",  a);
printf("copyed:  %s",  b);
return  0;
}
在这里C和汇编之间的值传递是用C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。
2.  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,但是有诸多限制,当汇编的代码较多时一般放在单独的汇编文件中。这时就需要在汇编和C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。

int  gVar_1  12;
extern  asmDouble(void);
int  main()
{
printf("original  value  of  gVar_1  is:  %d",  gVar_1);
asmDouble();
printf("  modified  value  of  gVar_1  is:  %d",  gVar_1);
return  0;
}
对应的汇编语言文件
;called  by  main(in  C),to  double  an  integer,  global  var  defined  in  is  used.
AREA  asmfile,  CODE,  READONLY
EXPORT  asmDouble
IMPORT  gVar_1
asmDouble
ldr  r0,  =gVar_1
ldr  r1,  [r0]
mov  r2,  #2
mul  r3,  r1,  r2
str  r3,  [r0]
mov  pc,  lr
END
3.  在C中调用汇编的函数
在C中调用汇编文件中的函数,要做的主要工作有两个,一是在C中声明函数原型,并加extern关键字;二是在汇编中用EXPORT导出函数名,并用该函数名作为汇编代码段的标识,最后用mov  pc,  lr返回。然后,就可以在C中使用该函数了。从C的角度,并不知道该函数的实现是用C还是汇编。更深的原因是因为C的函数名起到表明函数代码起始地址的左右,这个和汇编的label是一致的。

extern  void  asm_strcpy(const  char  *src,  char  *dest);
int  main()
{
const  char  *s  "seasons  in  the  sun";
char  d[32];
asm_strcpy(s,  d);
printf("source:  %s",  s);
printf("  destination:  %s",d);
return  0;
}
;asm  function  implementation
AREA  asmfile,  CODE,  READONLY
EXPORT  asm_strcpy
asm_strcpy
loop
ldrb  r4,  [r0],  #1  ;address  increment  after  read
cmp  r4,  #0
beq  over
strb  r4,  [r1],  #1
loop
over
mov  pc,  lr
END
在这里,C和汇编之间的参数传递是通过ATPCS(ARM  Thumb  Procedure  Call  Standard)的规定来进行的。简单的说就是如果函数有不多于四个参数,对应的用R0-R3来进行传递,多于4个时借助栈,函数的返回值通过R0来返回。
4.  在汇编中调用C的函数
在汇编中调用C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。
;the  details  of  parameters  transfer  comes  from  ATPCS
;if  there  are  more  than  args,  stack  will  be  used
EXPORT  asmfile
AREA  asmfile,  CODE,  READONLY
IMPORT  cFun
ENTRY
mov  r0,  #11
mov  r1,  #22
mov  r2,  #33
BL  cFun
END
int  cFun(int  a,  int  b,  int  c)
{
return  c;
}
在汇编中调用C的函数,参数的传递也是通过ATPCS来实现的。需要指出的是当函数的参数个数大于4时,要借助stack,具体见ATPCS规范。
小结以上通过几个简单的例子演示了嵌入式开发中常用的C和汇编混合编程的一些方法和基本的思路,其实最核心的问题就是如何在C和汇编之间传值,剩下的问题就是各自用自己的方式来进行处理。以上只是抛砖引玉,更详细和复杂的使用方法要结合实际应用并参考相关的资料。
说明
以上代码在ADS 1.2的工程中编译,并在对应的AXD中软件仿真通过。
参考资料
1. 杜春雷,ARM体系结构与编程,清华大学出版社,2003

2. UC/OS-II for ARM移植的相关启动代码


本文转自feisky博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/feisky/archive/2009/01/02/1586442.html,如需转载请自行联系原作者


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