ARM匯編與C語(yǔ)言混合編程

基于ARM的C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程1精選課件C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程應(yīng)遵守的規(guī)則在使用C語(yǔ)言時(shí)，要用到和匯編語(yǔ)言的混合編程。若匯編代碼較為簡(jiǎn)潔，則可使用直接內(nèi)嵌匯編的方法；否則要將匯編程序以文件的形式加入到項(xiàng)目中，按照ATPCS(ARM/Thumb過程調(diào)用標(biāo)準(zhǔn)，ARM/ThumbProcedureCallStandard)的規(guī)定與C程序相互調(diào)用與訪問。

在C程序和ARM匯編程序之間相互調(diào)用時(shí)必須遵守ATPCS規(guī)則。ATPCS規(guī)定了一些子程序間調(diào)用的基本規(guī)則，哪寄存器的使用規(guī)則，堆棧的使用規(guī)則和參數(shù)的傳遞規(guī)則等。2精選課件ATPCS規(guī)則1)寄存器的使用規(guī)則子程序之間通過寄存器r0~r3來(lái)傳遞參數(shù)，當(dāng)參數(shù)個(gè)數(shù)多于4個(gè)時(shí)，使用堆棧來(lái)傳遞參數(shù)。此時(shí)r0~r3可記作A1~A4。在子程序中，使用寄存器r4~r11保存局部變量。因此當(dāng)進(jìn)行子程序調(diào)用時(shí)要注意對(duì)這些寄存器的保存和恢復(fù)。此時(shí)r4~r11可記作V1~V8。寄存器r12用于保存堆棧指針SP，當(dāng)子程序返回時(shí)使用該寄存器出棧，記作IP。寄存器r13用作堆棧指針，記作SP。寄存器r14稱為鏈接寄存器，記作LR。該寄存器用于保存子程序的返回地址。寄存器r15稱為程序計(jì)數(shù)器，記作PC。3精選課件2)堆棧的使用規(guī)則ATPCS規(guī)定堆棧采用滿遞減類型(FD,FullDescending)，即堆棧通過減小存儲(chǔ)器地址而向下增長(zhǎng)，堆棧指針指向內(nèi)含有效數(shù)據(jù)項(xiàng)的最低地址。3)參數(shù)的傳遞規(guī)則整數(shù)參數(shù)的前4個(gè)使用r0~r3傳遞，其他參數(shù)使用堆棧傳遞；浮點(diǎn)參數(shù)使用編號(hào)最小且能夠滿足需要的一組連續(xù)的FP寄存器傳遞參數(shù)。子程序的返回結(jié)果為一個(gè)32位整數(shù)時(shí)，通過r0返回；返回結(jié)果為一個(gè)64位整數(shù)時(shí)，通過r0和r1返回；依此類推。結(jié)果為浮點(diǎn)數(shù)時(shí)，通過浮點(diǎn)運(yùn)算部件的寄存器F0、D0或者S0返回。4精選課件ATPCS規(guī)則2、匯編程序調(diào)用C程序的方法匯編程序的書寫要遵循ATPCS規(guī)則，以保證程序調(diào)用時(shí)參數(shù)正確傳遞。在匯編程序中調(diào)用C程序的方法為：首先在匯編程序中使用IMPORT偽指令事先聲明將要調(diào)用的C語(yǔ)言函數(shù)；然后通過BL指令來(lái)調(diào)用C函數(shù)。5精選課件例如在一個(gè)C源文件中定義了如下求和函數(shù)：intadd(intx,inty){return(x+y);}調(diào)用add()函數(shù)的匯編程序結(jié)構(gòu)如下：IMPORTadd;聲明要調(diào)用的C函數(shù)……MOVr0,1MOVr1,2BLadd;調(diào)用C函數(shù)add……當(dāng)進(jìn)行函數(shù)調(diào)用時(shí)，使用r0和r1實(shí)現(xiàn)參數(shù)傳遞，返回結(jié)果由r0帶回。函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，r0的值變成3。6精選課件3、C程序調(diào)用匯編程序的方法C程序調(diào)用匯編程序時(shí)，匯編程序的書寫也要遵循ATPCS規(guī)則，以保證程序調(diào)用時(shí)參數(shù)正確傳遞。在C程序中調(diào)用匯編子程序的方法為：首先在匯編程序中使用EXPORT偽指令聲明被調(diào)用的子程序，表示該子程序?qū)⒃谄渌募斜徽{(diào)用；然后在C程序中使用extern關(guān)鍵字聲明要調(diào)用的匯編子程序?yàn)橥獠亢瘮?shù)。7精選課件例如在一個(gè)匯編源文件中定義了如下求和函數(shù)：EXPORTadd;聲明add子程序?qū)⒈煌獠亢瘮?shù)調(diào)用……add;求和子程序addADDr0,r0,r1MOVpc,lr……在一個(gè)C程序的main()函數(shù)中對(duì)add匯編子程序進(jìn)行了調(diào)用：externintadd(intx,inty);//聲明add為外部函數(shù)voidmain(){inta=1,b=2,c;c=add(a,b);//調(diào)用add子程序……}

當(dāng)main()函數(shù)調(diào)用add匯編子程序時(shí)，變量a、b的值會(huì)給了r0和r1，返回結(jié)果由r0帶回，并賦值給變量c。函數(shù)調(diào)用結(jié)束后，變量c的值變成3。8精選課件4、C程序中內(nèi)嵌匯編語(yǔ)句在C語(yǔ)言中內(nèi)嵌匯編語(yǔ)句可以實(shí)現(xiàn)一些高級(jí)語(yǔ)言不能實(shí)現(xiàn)或者不容易實(shí)現(xiàn)的功能。對(duì)于時(shí)間緊迫的功能也可以通過在C語(yǔ)言中內(nèi)嵌匯編語(yǔ)句來(lái)實(shí)現(xiàn)。內(nèi)嵌的匯編器支持大部分ARM指令和Thumb指令，但是不支持諸如直接修改PC實(shí)現(xiàn)跳轉(zhuǎn)的底層功能，也不能直接引用C語(yǔ)言中的變量。9精選課件內(nèi)嵌匯編在C和C＋＋語(yǔ)言中嵌入?yún)R編語(yǔ)言可以實(shí)現(xiàn)一些高級(jí)語(yǔ)言中沒有的功能。語(yǔ)法__asm__

(“instruction...instruction”);//Linuxgcc中支持

__asm{ instruction…instruction};//ADS中支持

asm(“instruction[;instruction]”);//ARMC＋＋中使用ARM匯編程序設(shè)計(jì)10精選課件ARM內(nèi)嵌匯編語(yǔ)法asm(匯編語(yǔ)句模板:輸出部分:輸入部分:修改部分)asm("mov%0,%1,ror#1":"=r"(result):"r"(value));

11精選課件共四個(gè)部分：匯編語(yǔ)句模板，輸出部分，輸入部分，破壞描述部分，各部分使用“:”格開，匯編語(yǔ)句模板必不可少，其他三部分可選，如果使用了后面的部分，而前面部分為空，也需要用“:”格開，相應(yīng)部分內(nèi)容為空。例如：__asm____volatile__("CLI"::"memory")12精選課件匯編語(yǔ)句模板匯編語(yǔ)句模板由匯編語(yǔ)句序列組成，語(yǔ)句之間使用“;”、“\n”或“\n\t”分開。指令中的操作數(shù)可以使用占位符引用C語(yǔ)言變量，操作數(shù)占位符最多10個(gè)，名稱如下：%0，%1…，%9Theassemblerinstructions,definedasasinglestringconstant:"mov%0,%1,ror#1"

13精選課件輸出部分輸出部分描述輸出操作數(shù)，不同的操作數(shù)描述符之間用逗號(hào)格開，每個(gè)操作數(shù)描述符由限定字符串和C語(yǔ)言變量組成。每個(gè)輸出操作數(shù)的限定字符串必須包含“=”表示他是一個(gè)輸出操作數(shù)。"=r"(result)

14精選課件輸入部分輸入部分描述輸入操作數(shù)，不同的操作數(shù)描述符之間使用逗號(hào)格開，每個(gè)操作數(shù)描述符由限定字符串和C語(yǔ)言表達(dá)式或者C語(yǔ)言變量組成。"r"(value)15精選課件修改部分（modify）:這部分常常以“memory”為約束條件，以表示操作完成后內(nèi)存中的內(nèi)容已有改變，如果原來(lái)某個(gè)寄存器的內(nèi)容來(lái)自內(nèi)存，那么現(xiàn)在內(nèi)存中這個(gè)單元的內(nèi)容已經(jīng)改變。16精選課件asm(code:outputoperandlist:inputoperandlist:clobberlist);asm("mov%0,%1,ror#1":"=r"(result):"r"(value));%0refersto"=r"(result)and%1refersto"r"(value)產(chǎn)生的匯編語(yǔ)句：Thecompilerselectedregisterr3forbitrotation.Itcouldhaveselectedanyotherregister,though.

ldrr3,[sp,#0]movr3,r3,ror#1strr3,[sp,#4]

17精選課件Youcanaddthevolatileattributetotheasmstatementtoinstructthecompilernottooptimizeyourassemblercode.asmvolatile("mov%0,%1,ror#1":"=r"(result):"r"(value));18精選課件限制字符

它們的作用是指示編譯器如何處理其后的C語(yǔ)言變量與指令操作數(shù)之間的關(guān)系，例如是將變量放在寄存器中還是放在內(nèi)存中等，

字母含義m,v,o表示內(nèi)存單元R表示任何通用寄存器Q表示寄存器eax,ebx,ecx,edx之一I,h表示直接操作數(shù)E,F表示浮點(diǎn)數(shù)G表示“任意”a,b.cd表示要求使用寄存器eax/ax/al,ebx/bx/bl,ecx/cx/cl或edx/dx/dlS,D表示要求使用寄存器esi或edi&該輸出操作數(shù)不能使用過河輸入操作數(shù)相同的寄存器%該操作數(shù)可以和下一個(gè)數(shù)交換位置，如addI表示常數(shù)（0～31）19精選課件幾個(gè)簡(jiǎn)單的例子Example1:

{

uint32_t__hi;

uint32_t__lo;

uint32_t__result;

asm("smull

%0,%1,%3,%4\n\t"

"movs

%0,%0,lsr%5\n\t"

"adc

%2,%0,%1,lsl%6"

:"=&r"(__lo),"=&r"(__hi),"=r"(__result)

:"%r"(x),"r"(y),

"M"(SCALEBITS),"M"(32-(SCALEBITS))

:"cc");

}

CC:Ifyourassemblerinstructioncanaltertheconditioncoderegister,add`cc'tothelistofclobberedregisters.

注意=，&，%的用法20精選課件Example2:staticINLINEreal_t_MulHigh(real_tx,real_ty)

{

uint32_t__lo;

uint32_t__hi;

asm("smull\t%0,%1,%2,%3"

:"=&r"(__lo),"=&r"(__hi)

:"%r"(x),"r"(y)

:"cc");

return__hi;

}21精選課件一個(gè)完整的例子，在gcc上編譯通過intmain(void){constchar*a="HelloWorld!";charb[20];intresult,value;value=1;asm("mov%0,%1,ror#1":"=r"(result):"r"(value));printf("%d\n",result);return1;}22精選課件5、基于ARM的C語(yǔ)言與匯編語(yǔ)言混合編程舉例下面給出了一個(gè)向串口不斷發(fā)送0x55的例子：該工程的啟動(dòng)代碼使用匯編語(yǔ)言編寫，向串口發(fā)送數(shù)據(jù)使用C語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)，下面是啟動(dòng)代碼的整體框架：……IMPORTMainAREAInit,CODE,READONLY;ENTRY……BLMain;跳轉(zhuǎn)到Main()函數(shù)處的C/C++程序……END;標(biāo)識(shí)匯編程序結(jié)束23精選課件