ARM中C和汇编混合编程及示例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:
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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。
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对应的汇编语言文件
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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。
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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。
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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。