arm编程,c语言中嵌入汇编实现1+2+3+...+100

Python08

arm编程,c语言中嵌入汇编实现1+2+3+...+100,第1张

C语言中static关键字的常见用法及举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,#includevoid my_strcpy(const char *src, char *dest){char ch__asm{loop:ldrb ch, [src], #1strb ch, [dest], #1cmp ch, #0bne 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*/#includeint gVar_1 = 12extern 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 Cis used.AREA asmfile, CODE, READONLYEXPORT asmDoubleIMPORT gVar_1asmDoubleldr r0, =gVar_1ldr r1, [r0]mov r2, #2mul r3, r1, r2str r3, [r0]mov pc, lrEND3. 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*/#includeextern 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 implementationAREA asmfile, CODE, READONLYEXPORT asm_strcpyasm_strcpyloopldrb r4, [r0], #1 address increment after readcmp r4, #0beq overstrb r4, [r1], #1b loopovermov pc, lrEND在这里,C和汇编之间的参数传递是通过ATPCS(ARMThumb 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 ATPCSif there are more than 4 args, stack will be usedEXPORT asmfileAREA asmfile, CODE, READONLYIMPORT cFunENTRYmov r0, #11mov r1, #22mov r2, #33BL cFunEND/*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

汇编主要是要了解CPU指令及用法,常说的是PC机的x86汇编,指令是x86的复杂指令集。

arm汇编是arm的精简指令集,比x86容易学,程序格式倒是和x86汇编差不多。

C语言ARM的和x86的差不多,除了对硬件寄存器操作不同,其它语法和流程都一样。

arm汇编程序每一行是指定arm core执行一条指令,每条指令都是硬件相关。

如:LDR R3, #1 用LDR指令将数值1放入R3寄存器准备参与运算

C语言与arm指令无关,只与逻辑运算有关,指定硬件地址的操作才与硬件相关;

如果用arm编译器来编译,每行可能编译出1到多条arm指令。

如:i++//变量 i 递增1等效于LDR R3,#1

用LDR指令将数值1放入R3寄存器准备参与运算ADD R2, R2, R3

用ADD指令将R2、R3寄存器里的数值相加后放回R2寄存器以上等效汇编的R2、R3寄存器只是为了举例,C语言不像汇编,不需要由程序员指定用哪个寄存器参与运算,编译器编译时会根据程序结构自动判断选择。

无论是c语言还是汇编语言,编译器编译后的结果是机器执行码,很多人因为汇编语言比较难懂及指令相关,所以以为它就是机器语言,其实它仍是人类设计的编写程序的语言,仍需要编译器编译成机器码才能执行,它只是比C语言更接近硬件而已。

用C语言写的ARM程序调用C函数和普通的C语言格式一样,没有特殊的地方;

如果用C语言调用ARM的汇编,则有规则。

在C程序和ARM汇编程序之间相互调用时必须遵守ATPCS(ARM-THUMB procedure call standard )规则。ATPCS规定了一些子程序间调用的基本规则,比如:

寄存器的使用规则

子程序之间通过寄存器r0~r3来传递参数,当参数个数多于4个时,使用堆栈来传递参数。

在子程序中,使用寄存器r4~r11保存局部变量。

寄存器r12用于保存堆栈指针SP,当子程序返回时使用该寄存器出栈,记作IP。寄存器r13用作堆栈指针,记作SP。寄存器r14称为链接寄存器,记作LR。该寄存器用于保存子程序的返回地址。寄存器r15称为程序计数器,记作PC。  

堆栈的使用规则

堆栈采用满递减类型(FD,Full Descending),即堆栈通过减小存储器地址而向下增长,堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。

参数的传递规则

整数参数的前4个使用r0~r3传递,其他参数使用堆栈传递;

子程序的返回结果为一个32位整数时,通过r0返回;返回结果为一个64位整数时,通过r0和r1返回;依此类推。

汇编程序调用C程序的方法为:首先在汇编程序中使用IMPORT伪指令事先声明将要调用的C语言函数;然后通过BL指令来调用C函数。

C程序调用汇编子程序的方法为:首先在汇编程序中使用EXPORT伪指令声明被调用的子程序,表示该子程序将在其他文件中被调用;然后在C程序中使用extern关键字声明要调用的汇编子程序为外部函数。