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ARM中C和汇编混合编程及示例

发布时间:2008/5/27 0:00:00 访问次数:570

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

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

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