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ARM中C和汇编混合编程及示例




关键词:

参数的传递规则.

根据参数个数是否固定,可以将子程序分为参数个数固定的子程序和参数个数可变的子程序.这两种子程序的参数传递规则是不同的.

1.参数个数可变的子程序参数传递规则

对于参数个数可变的子程序,当参数不超过4个时,可以使用寄存器R0~R3来进行参数传递,当参数超过4个时,还可以使用数据栈来传递参数. 在参数传递时,将所有参数看做是存放在连续的内存单元中的字数据。然后,依次将各名字数据传送到寄存器R0,R1,R2,R3; 如果参数多于4个,将剩余的字数据传送到数据栈中,入栈的顺序与参数顺序相反,即最后一个字数据先入栈. 按照上面的规则,一个浮点数参数可以通过寄存器传递,也可以通过数据栈传递,也可能一半通过寄存器传递,另一半通过数据栈传递.

2.参数个数固定的子程序参数传递规则

对于参数个数固定的子程序,参数传递与参数个数可变的子程序参数传递规则不同,如果系统包含浮点运算的硬件部件,浮点参数将按照下面的规则传递: 各个浮点参数按顺序处理;为每个浮点参数分配FP寄存器;分配的方法是,满足该浮点参数需要的且编号最小的一组连续的FP寄存器.第一个整数参数通过寄存器R0~R3来传递,其他参数通过数据栈传递.

子程序结果返回规则

1.结果为一个32位的整数时,可以通过寄存器R0返回.

2.结果为一个64位整数时,可以通过R0和R1返回,依此类推.

3.结果为一个浮点数时,可以通过浮点运算部件的寄存器f0,d0或者s0来返回.

4.结果为一个复合的浮点数时,可以通过寄存器f0-fN或者d0~dN来返回.

5.对于位数更多的结果,需要通过调用内存来传递.

本文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。

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。
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,暂不涉及C++。
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,
#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 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。
/* cfile.c
* 定义全局变量,并作为主调程序
*/

#include
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;
}

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