基于ARM的C語言與匯編語言混合編程

ARM編程中使用的C語言是標準C語言，ARM的開發(fā)環(huán)境實際上就是嵌入了一個C語言的集成開發(fā)環(huán)境，只不過這個開發(fā)環(huán)境與ARM的硬件緊密相關。

在使用C語言時，要用到和匯編語言的混合編程。若匯編代碼較為簡潔，則可使用直接內嵌匯編的方法；否則要將匯編程序以文件的形式加入到項目中，按照ATPCS(ARM/Thumb過程調用標準，ARM/Thumb Procedure Call Standard)的規(guī)定與C程序相互調用與訪問。

在C程序和ARM匯編程序之間相互調用時必須遵守ATPCS規(guī)則。ATPCS規(guī)定了一些子程序間調用的基本規(guī)則，哪寄存器的使用規(guī)則，堆棧的使用規(guī)則和參數的傳遞規(guī)則等。

1)寄存器的使用規(guī)則

子程序之間通過寄存器r0~r3來傳遞參數，當參數個數多于4個時，使用堆棧來傳遞參數。此時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。因此當進行子程序調用時要注意對這些寄存器的保存和恢復。此時r4~r11可記作V1~V8。

寄存器r12用于保存堆棧指針SP，當子程序返回時使用該寄存器出棧，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稱為程序計數器，記作PC。

2)堆棧的使用規(guī)則

ATPCS規(guī)定堆棧采用滿遞減類型(FD,Full Descending)，即堆棧通過減小存儲器地址而向下增長，堆棧指針指向內含有效數據項的最低地址。

3)參數的傳遞規(guī)則

整數參數的前4個使用r0~r3傳遞，其他參數使用堆棧傳遞；浮點參數使用編號最小且能夠滿足需要的一組連續(xù)的FP寄存器傳遞參數。

子程序的返回結果為一個32位整數時，通過r0返回；返回結果為一個64位整數時，通過r0和r1返回；依此類推。結果為浮點數時，通過浮點運算部件的寄存器F0、D0或者S0返回。

2、匯編程序調用C程序的方法

匯編程序的書寫要遵循ATPCS規(guī)則，以保證程序調用時參數正確傳遞。在匯編程序中調用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用的C語言函數；然后通過BL指令來調用C函數。

例如在一個C源文件中定義了如下求和函數：

int add(int x,int y){

return(x+y);

}

調用add()函數的匯編程序結構如下：

IMPORT add ;聲明要調用的C函數

……

MOV r0,1

MOV r1,2

BL add ;調用C函數add

……

當進行函數調用時，使用r0和r1實現參數傳遞，返回結果由r0帶回。函數調用結束后，r0的值變成3。

3、C程序調用匯編程序的方法

C程序調用匯編程序時，匯編程序的書寫也要遵循ATPCS規(guī)則，以保證程序調用時參數正確傳遞。在C程序中調用匯編子程序的方法為：首先在匯編程序中使用EXPORT偽指令聲明被調用的子程序，表示該子程序將在其他文件中被調用；然后在C程序中使用extern關鍵字聲明要調用的匯編子程序為外部函數。

例如在一個匯編源文件中定義了如下求和函數：

EXPORT add ;聲明add子程序將被外部函數調用

……

add ;求和子程序add

ADD r0,r0,r1

MOV pc,lr

……

在一個C程序的main()函數中對add匯編子程序進行了調用：

extern int add (int x,int y); //聲明add為外部函數

void main(){

int a=1,b=2,c;

c=add(a,b); //調用add子程序

……

}

當main()函數調用add匯編子程序時，變量a、b的值會給了r0和r1，返回結果由r0帶回，并賦值給變量c。函數調用結束后，變量c的值變成3。

4、C程序中內嵌匯編語句

在C語言中內嵌匯編語句可以實現一些高級語言不能實現或者不容易實現的功能。對于時間緊迫的功能也可以通過在C語言中內嵌匯編語句來實現。內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實現跳轉的底層功能，也不能直接引用C語言中的變量。

嵌入式匯編語句在形式上獨立定義的函數體，其語法格式為：

__asm

{

指令[;指令]

……

[指令]

}

其中“__asm”為內嵌匯編語句的關鍵字，需要特別注意的是前面有兩個下劃線。指令之間用分號分隔，如果一條指令占據多行，除最后一行外都要使用連字符“/”。

5、基于ARM的C語言與匯編語言混合編程舉例

下面給出了一個向串口不斷發(fā)送0x55的例子：

該工程的啟動代碼使用匯編語言編寫，向串口發(fā)送數據使用C語言實現，下面是啟動代碼的整體框架：

……

IMPORT Main

AREA Init,CODE,READONLY;

ENTRY

……

BL Main ;跳轉到Main()函數處的C/C++程序

……

END ;標識匯編程序結束

下面是使用C語言編寫的主函數：

#include "../inc/config.h" //將有關硬件定義的頭文件包含進來

unsigned char data; //定義全局變量

void main(void){

Target_Init(); //對目標板的硬件初始化

Delay(10); //延時

data=0x55; //給全局變量賦值

while(1) {

Uart_Printf("%x",data); //向串口送數

Delay(10);

}

}