arm中ads實現(xiàn)c和匯編混合編譯的方法

在稍大規(guī)模的嵌入式程序設(shè)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(jié)構(gòu)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(tǒng)的初始化中的CPU 狀態(tài)的設(shè)定，中斷的使能，主頻的設(shè)定，RAM控制參數(shù)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(yīng)的關(guān)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(dá)到優(yōu)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(tǒng)開發(fā)，熟練對應(yīng)匯編語言的使用也是必須的。
單純的C或者匯編編程請參考相關(guān)的書籍或者手冊，這里主要討論C和匯編的混合編程，包括相互之間的函數(shù)調(diào)用。下面分四種情況來進(jìn)行討論，不涉及C++語言。

一、在C語言中內(nèi)嵌匯編
在C中內(nèi)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(zhuǎn)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(fù)雜的C表達(dá)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(jié)果，計算表達(dá)式值時可能把R0-R3、R12及R14用于子程序調(diào)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(jìn)行分配內(nèi)嵌匯編使用的標(biāo)記是__asm或asm關(guān)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(nèi)嵌匯編語言:

//C語言文件*.c

#include
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(xiàn)的，因為指針對應(yīng)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(nèi)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(dāng)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(jìn)行一些數(shù)據(jù)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
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
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(shù)asmDouble，留意聲明的關(guān)鍵字extern和IMPORT

三、在C中調(diào)用匯編的函數(shù)
有一些對機器要求高的敏感函數(shù)，通過C語言編寫再通過C編譯器翻譯有時會出現(xiàn)誤差，因此這樣的函數(shù)一般采用匯編語言來編寫，然后供C語言調(diào)用。在C文件中調(diào)用匯編文件中的函數(shù)，要注意的有兩點，一是要在C文件中聲明所調(diào)用的匯編函數(shù)原型，并加入extern關(guān)鍵字作為引入函數(shù)的聲明；二是在匯編文件中對對應(yīng)的匯編代碼段標(biāo)識用EXPORT關(guān)鍵字作為導(dǎo)出函數(shù)的聲明，函數(shù)通過mov pc, lr指令返回。這樣，就可以在C文件中使用該函數(shù)了。從C語言的角度的角度，并不知道調(diào)用的函數(shù)的實現(xiàn)是用C語言還是匯編匯編語言，原因C語言的函數(shù)名起到表明函數(shù)代碼起始地址的作用，而這個作用和匯編語言的代碼段標(biāo)識符是一致的。
下面是一個C語言調(diào)用匯編函數(shù)例子：
//C語言文件*.c
#include
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
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(shù)傳遞是通過對應(yīng)的用R0-R3來進(jìn)行傳遞，即R0傳遞第一個參數(shù)，R1傳遞第二個參數(shù)，多于4個時借助棧完成，函數(shù)的返回值通過R0來傳遞。這個規(guī)定叫作ATPCS（ARM Thumb Procedure Call Standard），具體見ATPCS規(guī)范。

四、在匯編中調(diào)用C的函數(shù)
在匯編語言中調(diào)用C語言的函數(shù)，需要在匯編中IMPORT對應(yīng)的C函數(shù)名，然后將C的代碼放在一個獨立的C文件中進(jìn)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(diào)用C語言函數(shù)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
IMPORT 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(diào)用C語言的函數(shù)，參數(shù)的傳遞也是按照ATPCS規(guī)范來實現(xiàn)的。

在這里簡單介紹一下部分ATPCS規(guī)范：

子程序間通過寄存器R0～R3來傳遞參數(shù)。
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(shù)返回時使用該寄存器出桟），記作IP。
C.寄存器R13用于數(shù)據(jù)棧指針，記作SP。寄存器SP在進(jìn)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(shù)器，記作PC
F.參數(shù)不超過4個時，可以使用寄存器R0～R3來傳遞參數(shù)，當(dāng)參數(shù)超過4個時，還可以使用數(shù)據(jù)棧來傳遞參數(shù)。
G.結(jié)果為一個32位整數(shù)時，可以通過寄存器R0返回
H.結(jié)果為一個64位整數(shù)時，可以通過寄存器R0和R1返回，依次類推。

以上通過幾個簡單的例子演示了嵌入式開發(fā)中常用的C 和匯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 和匯編之間傳值，剩下的問題就是各自用自己的方式來進(jìn)行處理。以上只是拋磚引玉，更詳細(xì)和復(fù)雜的使用方法要結(jié)合實際應(yīng)用并參考相關(guān)的資料。