彙編語言的使用也是必須的。
單純的C 或者彙編編程請參考相關的書籍或者手冊,這裏主要討論C 和彙編的混合編程,包括相互之間的函數調用。下面分四種情況來進行討論,暫不涉及C++。
1. 在C 語言中內嵌彙編
在C 中內嵌的彙編指令包含大部分的ARM 和Thumb 指令,不過其使用與彙編文件中的指令有些不同,存在一些限制,主要有下面幾個方面:
- 不能直接向PC寄存器賦值,程序跳轉要使用B或者BL指令
- 在使用物理寄存器時,不要使用過於複雜的C 表達式,避免物理寄存器衝突
- R12和R13 可能被編譯器用來存放中間編譯結果,計算表達式值時可能將R0 到R3、R12及R14用於子程序調用,因此要避免直接使用這些物理寄存器
- 一般不要直接指定物理寄存器,而讓編譯器進行分配
內嵌彙編使用的標記是 _asm或者asm關鍵字,用法如下:
_asm
{
instruction [; instruction]
...
[instruction]
}
asm("instruction [; instruction]");
下面通過一個例子來說明如何在C 中內嵌彙編語言,
#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;
}
在這裏C 和彙編之間的值傳遞是用C 的指針來實現的,因爲指針對應的是地址,所以彙編中也可以訪問。
2. 在彙編中使用C定義的全局變量
內嵌彙編不用單獨編輯彙編語言文件,比較簡潔,但是有諸多限制,當彙編的代碼較多時一般放在單獨的彙編文件中。這時就需要在彙編和C 之間進行一些數據的傳遞,最簡便的辦法就是使用全局變量。
/* cfile.c
* 定義全局變量,並作爲主調程序
*/
#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;
}
對應的彙編語言文件:
;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 中調用匯編的函數
在C 中調用匯編文件中的函數,要做的主要工作有兩個,一是在C 中聲明函數原型,並加extern關鍵字;二是在彙編中用EXPORT 導出函數名,並用該函數名作爲彙編代碼段的標識,最後用mov pc, lr返回。然後,就可以在C 中使用該函數了。從C的角度,並不知道該函數的實現是用C還是彙編。更深的原因是因爲C 的函數名起到表明函數代碼起始地址的左右,這個和彙編的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
在這裏,C 和彙編之間的參數傳遞是通過ATPCS(ARM Thumb Procedure Call Standard)的規定來進行的。簡單的說就是如果函數有不多於四個參數,對應的用R0-R3來進行傳遞,多於4個時藉助棧,函數的返回值通過R0來返 回。
4. 在彙編中調用C的函數
在彙編中調用C的函數,需要在彙編中IMPORT 對應的C函數名,然後將C 的代碼放在一個獨立的C 文件中進行編譯,剩下的工作由連接器來處理。
;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;
}
在彙編中調用C 的函數,參數的傳遞也是通過ATPCS來實現的。需要指出的是當函數的參數個數大於4時,要藉助stack,具體見ATPCS規範。
以上通過幾個簡單的例子演示了嵌入式開發中常用的C 和彙編混合編程的一些方法和基本的思路,其實最核心的問題就是如何在C 和彙編之間傳值,剩下的問題就是各自用自己的方式來進行處理。以上只是拋磚引玉,更詳細和複雜的使用方法要結合實際應用並參考相關的資料。
說明
以上代碼在ADS 1.2的工程中編譯,並在對應的AXD中軟件仿真通過。
參考資料
1. 杜春雷,ARM體系結構與編程,清華大學出版社,2003
2. UC/OS-II for ARM移植的相關啓動代碼