现在的位置: 首页ARM单片机教程正文

ARM中C和汇编混合编程及示例

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 <stdio.h>
 
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 <stdio.h>
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, a global var defined in C 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。
/* cfile.c
* in C,call an asm function, asm_strcpy
* Sep 9, 2004
*/
#include <stdio.h>
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
b 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 4 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
 
/*C file, called by asmfile */
 
int cFun(int a, int b, int c)
{
return a + b + 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。

【上篇】
【下篇】
在线咨询