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在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，目前使用的主要編程語言是C和匯編，C++已經(jīng)有相應(yīng)的編譯器，但是現(xiàn)在使用還是比較少的。在稍大規(guī)模的嵌入式軟件中，例如含有OS，大部分的代碼都是用C編寫的，主要是因?yàn)镃語言的結(jié)構(gòu)比較好，便于人的理解，而且有大量的支持庫。盡管如此，很多地方還是要用到匯編語言，例如開機(jī)時(shí)硬件系統(tǒng)的初始化，包括CPU狀態(tài)的設(shè)定，中斷的使能，主頻的設(shè)定，以及RAM的控制參數(shù)及初始化，一些中斷處理方面也可能涉及匯編。另外一個(gè)使用匯編的地方就是一些對(duì)性能非常敏感的代碼塊，這是不能依靠C編譯器的生成代碼，而要手工編寫匯編，達(dá)到優(yōu)化的目的。而且，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(duì)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(qǐng)參考相關(guān)的書籍或者手冊(cè)，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，暫不涉及C++。
1． 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，不過其使用與匯編文件中的指令有些不同，存在一些限制，主要有下面幾個(gè)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(shí)，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(jì)算表達(dá)式值時(shí)可能將R0到R3、R12及R14用于子程序調(diào)用，因此要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，而讓編譯器進(jìn)行分配 內(nèi)嵌匯編使用的標(biāo)記是 __asm或者asm關(guān)鍵字，
用法如下： __asm { instruction [; instruction] … [instruction] } asm(“instruction [; instruction]”);
下面通過一個(gè)例子來說明如何在C中內(nèi)嵌匯編語言，
在這里C和匯編之間的值傳遞是用C的指針來實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)橹羔槍?duì)應(yīng)的是地址，所以匯編中也可以訪問。
#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; }
2． 在匯編中使用C定義的全局變量
內(nèi)嵌匯編不用單獨(dú)編輯匯編語言文件，比較簡(jiǎn)潔，但是有諸多限制，當(dāng)匯編的代碼較多時(shí)一般放在單獨(dú)的匯編文件中。這時(shí)就需要在匯編和C之間進(jìn)行一些數(shù)據(jù)的傳遞，最簡(jiǎn)便的辦法就是使用全局變量。
/* cfile.c * 定義全局變量，并作為主調(diào)程序 */
#include int gVar_1 = 12; extern asmDouble(void); int main() { printf("original value of gVar_1 is: %d", gVar_1); asmDouble(); printf(" modified value of gVar_1 is: %d", gVar_1); return 0; } 對(duì)應(yīng)的匯編語言文件 ; called by main(in C), to double an integer, a global var defined in C is used. AREA asmfile, CODE, READONLY EXPORT asmDouble IMPORT gVar_1 asmDouble ldr r0, =gVar_1 ldr r1, [r0] mov r2, #2 mul r3, r1, r2 str r3, [r0] mov pc, lr END /* cfile.c * 定義全局變量，并作為主調(diào)程序 */ #include int gVar_1 = 12; extern asmDouble(void); int main() { printf("original value of gVar_1 is: %d", gVar_1); asmDouble(); printf(" modified value of gVar_1 is: %d", gVar_1); return 0; }
對(duì)應(yīng)的匯編語言文件 ;
called by main(in C), to double an integer, a global var defined in C is used. AREA asmfile, CODE, READONLY EXPORT asmDouble IMPORT gVar_1 asmDouble ldr r0, =gVar_1 ldr r1, [r0] mov r2, #2 mul r3, r1, r2 str r3, [r0] mov pc, lr END
3． 在C中調(diào)用匯編的函數(shù)
在C中調(diào)用匯編文件中的函數(shù)，要做的主要工作有兩個(gè)，
一是在C中聲明函數(shù)原型，并加extern關(guān)鍵字；
二是在匯編中用EXPORT導(dǎo)出函數(shù)名，并用該函數(shù)名作為匯編代碼段的標(biāo)識(shí)，最后用mov pc, lr返回。然后，就可以在C中使用該函數(shù)了。從C的角度，并不知道該函數(shù)的實(shí)現(xiàn)是用C還是匯編。更深的原因是因?yàn)镃的函數(shù)名起到表明函數(shù)代碼起始地址的左右，這個(gè)和匯編的label是一致的。
called by main(in C), to double an integer, a global var defined in C is used. AREA asmfile, CODE, READONLY EXPORT asmDouble IMPORT gVar_1 asmDouble ldr r0, =gVar_1 ldr r1, [r0] mov r2, #2 mul r3, r1, r2 str r3, [r0] mov pc, lr END
在這里，C和匯編之間的參數(shù)傳遞是通過ATPCS（ARM Thumb Procedure Call Standard）的規(guī)定來進(jìn)行的。簡(jiǎn)單的說就是如果函數(shù)有不多于四個(gè)參數(shù)，對(duì)應(yīng)的用R0-R3來進(jìn)行傳遞，多于4個(gè)時(shí)借助棧，函數(shù)的返回值通過R0來返回。
4． 在匯編中調(diào)用C的函數(shù)，
需要在匯編中IMPORT 對(duì)應(yīng)的C函數(shù)名，然后將C的代碼放在一個(gè)獨(dú)立的C文件中進(jìn)行編譯，剩下的工作由連接器來處理。
;the details of parameters transfer comes from ATPCS ;
if there are more than 4 args, stack will be used EXPORT asmfile AREA asmfile, CODE, READONLY IMPORT cFun ENTRY mov r0,
#11 mov r1,
#22 mov r2,
#33 BL cFun END /*C file, called by asmfile */
int cFun(int a, int b, int c)
{
return a + b + c;
}
在匯編中調(diào)用C的函數(shù)，參數(shù)的傳遞也是通過ATPCS來實(shí)現(xiàn)的。需要指出的是當(dāng)函數(shù)的參數(shù)個(gè)數(shù)大于4時(shí)，要借助stack，具體見ATPCS規(guī)范。
小結(jié) 以上通過幾個(gè)簡(jiǎn)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(shí)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(shí)際應(yīng)用并參考相關(guān)的資料。
說明 以上代碼在ADS 1.2的工程中編譯，并在對(duì)應(yīng)的AXD中軟件仿真通過。
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