|
1.導語 當需要C/C++與匯編混合編程時，可以有以下兩種處理策略： 若匯編代碼較短，則可在C/C++源文件中直接內嵌匯編語言實現混合編程。 若匯編代碼較長，可以單獨寫成匯編文件，最后以匯編文件的形式加入項目中，通過ATPCS規定與C程序相互調用及訪問。 2. 內嵌匯編語言指令 用C/C++程序嵌入匯編程序中可以實現一些高級語言沒有的功能，提高程序執行效率。armcc編譯器的內嵌匯編器支持ARM指令集，tcc編譯器的內嵌匯編器支持Thumb指令集。 2.1 內嵌匯編指令的語法格式 在ARM的C語言程序中可以使用關鍵字__asm來加入一段匯編語言的程序，格式如下： [cpp] view plain copy 1. __asm 2. { 3. 指令 [;指令] /* comments */ 4. ... 5. 6. 指令 7. } 其中，{ }中的指令都為匯編指令，一行允許寫多條匯編指令語句，指令語句之間要用分號隔開。在匯編指令段中，注釋語句采用C語言的注釋格式。ARM C++程序中除了可以使用關鍵字__asm來標識一段內嵌匯編指令程序外，還可以使用關鍵詞asm來表示一段內嵌匯編指令。 格式如下：asm ("指令"); 其中，asm后面的括號中必須是一條匯編指令語句，并且不能包含注釋語句。 2.2 使能/禁止IRQ中斷實例 [cpp] view plain copy 1. void enable_IRQ(void) //使能中斷程序 2. { 3. int tmp; //定義臨時變量，后面使用 4. __asm //內嵌匯編程序的關鍵詞 5. { 6. MRS tmp, CPSR //把狀態寄存器加載給tmp 7. BIC tmp, tmp, #80 //將IRQ控制位清0 8. MSR CPSR_c, tmp //加載程序狀態寄存器 9. } 10. } 11. 12. void disable_IRQ(void) //禁止中斷程序 13. { 14. int tmp; //定義臨時變量，后面使用 15. __asm //內嵌匯編程序的關鍵詞 16. { 17. MRS tmp, CPSR //把狀態寄存器加載給tmp 18. ORR tmp, tmp, #80 //將IRQ控制位置1 19. MSR CPSR_c, tmp //加載程序狀態寄存器 20. } 21. } 2.3 內嵌匯編注意事項 后綴.S文件中的匯編指令是用armasm匯編器進行匯編的，而C語言程序中的內嵌匯編指令則是用內嵌匯編器進行匯編的。這兩種匯編器存在一定的差異，所以在內嵌匯編時要注意以下幾點。 2.3.1 小心使用物理寄存器 必須小心使用物理寄存器，如R0～R3、IP(R12)、LR(R14)和CPSR中的N、Z、C、V標志位。因為計算匯編代碼中的C表達式時，可能使用這些物理寄存器，并會修改N、Z、C、V標志位。 如計算： y=x+x/y; [cpp] view plain copy 1. __asm 2. { 3. MOV R0, x //把x的值給R0 4. ADD y, R0, x/y //計算x/y時R0的值會被修改 5. } 2.3.2 內嵌匯編程序中允許使用C變量 在計算x/y時R0會被修改，從而影響R0+x/y的結果。內嵌匯編程序中允許使用C變量，用C變量來代替寄存器R0可以解決上述問題。這時內嵌匯編器將會為變量var分配合適的存儲單元，從而避免沖突的發生。如果內嵌匯編器不能分配合適的存儲單元，它將會報告錯誤。 [cpp] view plain copy 1. int var; 2. __asm 3. { 4. MOV var, x //把x的值給R0 5. ADD y, var, x/y //計算x/y時R0的值會被修改 6. } 2.3.3 不需要保存和恢復用到的寄存器 對于在內嵌匯編語言程序中用到的寄存器，編譯器在編譯時會自動保存和恢復這些寄存器，用戶不用保存和恢復這些寄存器。除了CPSR和SPSR寄存器外，其他物理寄存器在讀之前必須先賦值，否則編譯器會報錯。 [cpp] view plain copy 1. int fun (int x) 2. { 3. __asm 4. { 5. STMFD SP!, {R0} //保存R0，先讀后寫，匯編出錯 6. ADD R0, x, #1 7. EOR x, R0, x 8. LDMFD SP!, {R0} //多余的 9. } 10. return x; 11. } 3. 匯編與C/C++程序的變量相互訪問 3.1 匯編程序訪問C/C++程序變量 在C/C++程序中聲明的全局變量可以被匯編程序通過地址間接訪問。具體訪問方法/步驟如下： 1) 在C/C++程序中聲明全局變量。 2) 在匯編程序中使用IMPORT/EXTERN偽指令聲明引用該全局變量。 3) 使用LDR偽指令讀取該全局變量的內存地址。 4) 根據該數據的類型，使用相應的LDR指令讀取該全局變量；使用相應的STR指令存儲該全局變量的值。對于不同類型的變量，需要采用不同選項的LDR和STR指令，如下表所示。 對于結構，如果知道各個數據項的偏移量，可以通過存儲/加載指令訪問。如果結構所占空間小于8個字，可以使用LDM和STM一次性讀寫。 讀取C的一個全局變量，并進行修改，然后保存新的值到全局變量中: [cpp] view plain copy 1. AREA Example4, CODE, READONLY 2. EXPORT AsmAdd 3. IMPORT g_cVal @聲明外部變量g_cVal,在C中定義的全局變量 4. Add 5. LDR R1, =g_cVal @裝載變量地址 6. LDR R0, [R1] @從地址中讀取數據到R0 7. ADD R0, R0, #1 @加1操作 8. STR R0, [R1] @保存變量值 9. MOV PC, LR @程序返回 10. END 3.2 C/C++程序訪問匯編程序數據 在匯編程序中聲明的數據可以被C/C++程序所訪問。具體訪問方法/步驟如下： 1) 在匯編程序中用EXPORT/GLOBAL偽指令聲明該符號為全局標號，可以被其他文件應用。 2) C/C++程序中定義相應數據類型的指針變量。 3) 對該指針變量賦值為匯編程序中的全局標號，利用該指針訪問匯編程序中的數據。 假設在匯編程序中定義了一塊內存區域，并保存一串字符，匯編代碼如下： [cpp] view plain copy 1. EXPORT Message @聲明全局標號 2. Message DCB "HELLO$" @定義了5個有效字符，$為結束符 [cpp] view plain copy 1. extern char* Message; 2. int MessageLength() 3. { 4. int Length = 0; 5. char *pMessage; //定義字符指針變量 6. pMessage = Message; //指針指向Message 內存塊的首地址 7. 8. /*while循環，統計字符串的長度*/ 9. while(*pMessage != '$') //$為字符串的結束符 10. { 11. Length++; 12. pMessage++; 13. } 14. return(Length); //返回字符串的長度 15. } 4. 匯編與C/C++程序的函數相互調用 C/C++程序和ARM匯編程序之間相互調用必須遵守ATPCS（ARM/Thumb Procedure Call Standard）規則。使用ADS的C語言編譯器編譯的C語言子程序會自動滿足用戶指定的ATPCS類型。而對于匯編語言來說，完全要依賴用戶來保證各個子程序滿足選定的ATPCS類型。具體來說，匯編程序必須滿足以下3個條件才能實現與C語言的相互調用： 1) 在子程序編寫時必須遵守相應的ATPCS規則。 2) 堆棧的使用要遵守相應的ATPCS規則。 3) 在匯編編譯器中使用-atpcs選項。 4.1 ATPCS基本規則 ATPCS基本規則見ATPCS。 4.2 C程序調用匯編程序 匯編程序的設置要遵循ATPCS規則，保證程序調用時參數的正確傳遞，在這種情況下，C程序可以調用匯編子函數。C程序調用匯編程序的方法如下： 1) 匯編程序中使用EXPORT偽指令聲明本子程序可外部使用，使其他程序可調用該子程序。 2) 在C語言程序中使用extern關鍵字聲明外部函數(聲明要調用的匯編子程序)，才可調用此匯編的子程序。 [cpp] view plain copy 1. #include 2. extern void strcopy(char *d, const char *s); //聲明外部函數，即要調用的匯編子程序 3. int main(void) 4. { 5. const char *srcstr = "First ource"; //定義字符串常量 6. char dststr[] = "Second string-destination"; //定義字符串變量 7. printf("Before copying： \n"); 8. printf("src=%s, dst=%s\n", srcstr, dststr); //顯示源字符串和目標字符串的內容 9. strcopy(dststr, srcstr); //調用匯編子程序R0=dststr, R1=srcstr 10. printf("After copying： \n"); 11. printf("src=%s, dst=%s\n", srcstr, dststr); //顯示復制后的結果 12. return(0); 13. } strcopy實現代碼如下： [cpp] view plain copy 1. AREA Example, CODE, READONLY @聲明代碼段Example 2. EXPORT strcopy @聲明strcopy，以便外部函數調用 3. 4. strcopy @ R0為目標字符串的地址, R1為源字符串的地址 5. 6. LDRB R2, [R1], #1 @讀取字節數據，源地址加1 7. STRB R2, [R0], #1 @保存讀取的1字節數據，目標地址加1 8. CMP R2, #0 @判斷字符是否復制完畢 9. BNE strcopy @沒有復制完，繼續循環復制 10. MOV PC, LR 4.3 匯編程序調用C程序 匯編程序設置要遵循APTCS規則，保證程序調用時參數的正確傳遞。匯編程序調用C程序的方法如下： 在匯編程序中使用IMPORT偽指令聲明將要調用的C程序函數。 在調用C程序時，要正確設置入口參數，然后使用BL指令調用。 [cpp] view plain copy 1. int sum(int a, int b, int c, int d, int e) 2. { 3. return(a+b+c+d+e); //返回5個變量的和 4. } [cpp] view plain copy 1. AREA Example, CODE, READONLY 2. IMPORT sum @ 聲明外部標號sum，即C函數sum() 3. EXPORT CALLSUM 4. UM 5. STMFD SP!, {LR} @LR寄存器入棧 6. MOV R0, #1 @設置sum函數入口參數，R0為參數a 7. MOV R1, #2 @R1為參數b 8. MOV R2, #3 @R2為參數c 9. MOV R3, #5 @參數 e=5，保存到堆棧中 10. STR R3, {SP, #-4}! 11. MOV R3, #4 @R3為參數d, d=4 12. BL sum @調用C程序中的sum函數，結果放在R0中 13. ADD SP, SP, #4 @調整堆棧指針 14. LDMFD SP, {PC} @程序返回 15. END 以上程序使用了5個參數，分別使用寄存器R0存儲第1個參數，R1存儲第2個參數，R2存儲第3個參數，R3存儲第4個參數，第5個參數利用堆棧傳送。由于利用了堆棧傳遞參數，在程序調用結束后要調整堆棧指針。匯編程序中調用了C程序的sum子函數，實現了1+2+3+4+5，最后相加結果保存在R0寄存器中。 以下課程可免費試聽C語言、電子、PCB、STM32、Linux、FPGA、JAVA、安卓等。 想學習的你和我聯系預約就可以免費聽課了。 宋工企鵝號：3524-6590-88 Tel/WX：173--1795--1908 |
