ARM中ADS環境下C語言和匯編語言混合編程及示例

　　稍大規模的嵌入式程序設計中，大部分的代碼都是用C來編寫的，主要是因為C語言具有較強的結構性，便于人的理解，并且具有大量的庫支持。但對于一寫硬件上的操作，很多地方還是要用到匯編語言，例如硬件系統的初始化中的CPU 狀態的設定，中斷的使能，主頻的設定，RAM控制參數等。另外在一些對性能非常敏感的代碼塊，基于匯編與機器碼一一對應的關系，這時不能依靠C編譯器的生成代碼，而要手工編寫匯編，從而達到優化的目的。匯編語言是和CPU的指令集緊密相連的，作為涉及底層的嵌入式系統開發，熟練對應匯編語言的使用也是必須的。這里主要討論C和匯編的混合編程，包括相互之間的函數調用。下面分四種情況來進行討論，不涉及C++語言。

　　一、在C語言中內嵌匯編

　　在C中內嵌的匯編指令包含大部分的ARM和Thumb指令，不過使用與單純的匯編程序使用的指令略有不同，存在一些限制，主要有下面幾個方面：

　　a 不能直接向PC 寄存器賦值，程序跳轉要使用B或者BL指令;

　　b 在使用物理寄存器時，不要使用過于復雜的C表達式，避免物理寄存器沖突;

　　c 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把R0-R3、R12及R14用于子程序調用，因此避免直接使用這些物理寄存器;

　　d 一般不要直接指定物理寄存器;

　　e 讓編譯器進行分配內嵌匯編使用的標記是__asm或asm關鍵字，用法如下：__asm{instruction [; instruction]}或 asm(instruction

　　[; instruction])。

　　下面是一個例子來說明如何在C中內嵌匯編語言

　　C語言文件.c httphi.baidu.comprocatlaw

　　#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;

　　}

　　在此例子中C語言和匯編之間的值傳遞是用C語言的指針來實現的，因為指針對應的是地址，所以匯編中也可以訪問。

　　二、在匯編中使用C定義的全局變量

　　內嵌匯編不用單獨編輯匯編語言文件，比較簡潔，但是有很多的限制。當匯編的代碼較多時一般放在單獨的匯編文件中，這時就需要在匯

　　編文件和C文件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。

　　下面是一個C語言和匯編語言共享全局變量的例子：

　　C語言文件.c

　　#include stdio.h

　　int gVar=12;

　　extern asmDouble(void);

　　int main(){

　　printf(original value of gVar is %d, gVar_1);

　　asmDouble();

　　printf( modified value of gVar is %d, gVar_1);

　　return 0;

　　}

　　;匯編語言文件.S httphi.baidu.comprocatlaw

　　AREA asmfile, CODE, READONLY EXPORT asmDouble

　　IMPORT gVar

　　asmDouble

　　ldr r0, =gVar

　　ldr r1, [r0]

　　mov r2, #2

　　mul r3, r1, r2

　　str r3, [r0]

　　mov pc, lr

　　END

　　在此例中，匯編文件與C文件之間相互傳遞了全局變量gVar和函數asmDouble，留意聲明的關鍵字extern和IMPORT

　　三、在C中調用匯編的函數

　　有一些對機器要求高的敏感函數，通過C語言編寫再通過C編譯器翻譯有時會出現誤差，因此這樣的函數一般采用匯編語言來編寫，然后供C語言調用。在C文件中調用匯編文件中的函數，要注意的有兩點，一是要在C文件中聲明所調用的匯編函數原型，并加入extern關鍵字作為引入函數的聲明;二是在匯編文件中對對應的匯編代碼段標識用EXPORT關鍵字作為導出函數的聲明，函數通過mov pc, lr指令返回。這樣，就可以在C文件中使用該函數了。從C語言的角度的角度，并不知道調用的函數的實現是用C語言還是匯編匯編語言，原因C語言的函數名起到表明函數

　　代碼起始地址的作用，而這個作用和匯編語言的代碼段標識符是一致的。

　　下面是一個C語言調用匯編函數例子：

　　C語言文件.c httphi.baidu.comprocatlaw

　　#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;

　　}

　　;匯編語言文件.S httphi.baidu.comprocatlaw

　　AREA asmfile, CODE, READONLY

　　EXPORT asm_strcpy

　　asm_strcpy

　　loop

　　ldrb r4, [r0], #1

　　cmp r4, #0

　　beq over

　　strb r4, [r1], #1

　　b loop

　　over

　　mov pc, lr

　　END

　　在此例中，C語言和匯編語言之間的參數傳遞是通過對應的用R0-R3來進行傳遞，即R0傳遞第一個參數，R1傳遞第二個參數，多于4個時借助棧完成，函數的返回值通過R0來傳遞。這個規定叫作ATPCS(ARM Thumb Procedure Call Standard)，具體見ATPCS規范。

　　四、在匯編中調用C的函數

　　在匯編語言中調用C語言的函數，需要在匯編中IMPORT對應的C函數名，然后將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。

　　下面是一個匯編語言調用C語言函數例子：

　　C語言文件.c int cFun(int a, int b, int c){ return a+b+c;}

　　;匯編語言文件.S AREA asmfile, CODE, READONLY

　　EXPORT cFun

　　start

　　mov r0, #0x1

　　mov r1, #0x2

　　mov r2, #0x3

　　bl cFun

　　nop

　　nop

　　b start

　　END

　　在匯編語言中調用C語言的函數，參數的傳遞也是按照ATPCS規范來實現的。

　　在這里簡單介紹一下部分ATPCS規范：子程序間通過寄存器R0～R3來傳遞參數。

　　A.在子程序中，使用寄存器R4～R11來保存局部變量。

　　B.寄存器R12用于子程序間scratch寄存器(用于保存SP，在函數返回時使用該寄存器出桟)，記作IP。

　　C.寄存器R13用于數據棧指針，記作SP。寄存器SP在進入子程序時的值和退出子程序時的值必須相等。

　　D.寄存器R14稱為鏈接寄存器，記作LR。它用于保存子程序的返回地址。

　　E.寄存器R15是程序計數器，記作PC

　　F.參數不超過4個時，可以使用寄存器R0～R3來傳遞參數，當參數超過4個時，還可以使用數據棧來傳遞參數。

　　G.結果為一個32位整數時，可以通過寄存器R0返回

　　H.結果為一個64位整數時，可以通過寄存器R0和R1返回，依次類推。