嵌入式編程：C與彙編的混用

標籤：

主要參考：《深度探索嵌入式作業系統》 5.4節

??

為什麼要嵌入組合語言？

開關CPU中斷、

讀取CPU的一些特殊寄存器、

設定CPU模式等功能無法用C語言實現（因為C語言屬於進階語言，而進階語言是屏蔽底層硬體的）。

提高速度？好像是有這麼一種目的，還不太清楚。

??

【代碼模板】

__asm__ __volatile__ (

"代碼部分" 冒號是分隔字元，如果是有彙編代碼部分，則冒號可以省略

：輸出部分列表 如果沒有輸入列表，冒號也是必須加的

：輸入部分列表

：損壞部分列表);

asm volatile();

??

C語言中嵌入彙編代碼的執行個體：

__asm__ __volatile__( : : : "memory");

// 告訴GCC記憶體中的資料可能發生了改變了，要回寫寄存器了，這是為了達到防止GCC過度最佳化帶來問題的目的

??

C語言中嵌入彙編代碼的加法函數：

1 intadd(int a1,int a2)

2 {

3 ????????int sum;

4 ????????__asm__ __volatile__(

5 ????????????????"add %[sv1], %[av1], %[av2]\n\t"

6 ????????????????: [sv1]"=r"[sum]

7 ????????????????: [av1]"r" (a1), [av2]"r" (a2)

8 ????????????????:"r4","cc","memory"

9 ????????);

10 ????????return sum;

11 }

輸入列表用逗號分隔：相當於管理C語言變數和組合語言變數

[條目名稱] "儲存類型"(C語言運算式) 因為C語言裡的變數此時要用組合語言來操作，所以要指定分配的類似，儲存類型

"r" 通用寄存器

"m" 表示後面的C運算式是記憶體位址

"I" 表示後面的C運算式是常數

更多見GCC手冊

??

輸出資料行表：

[條目名稱] "=限定符"(C語言運算式)

"=r"(sum) 表示讓GCC給sum分配一個寄存器，只不過是用於輸出計算的

??

損壞列表部分：告訴GCC這些寄存器需要產生代碼來儲存和恢複，還有記憶體中的資料可能發生改變

"寄存器"

"cc" CPU標誌寄存器

"memory"

??

指令部分：

指令部分由引號包含的，"\n\t"即分行符號和定位字元，完全是為了讓GCC格式化輸出彙編代碼的。

add %[sv1], %[av1], %[av2]，為什麼不直接使用寄存器呢？當然是可以的，但這裡使用條目名主要是為了讓GCC能動態分配寄存器、最佳化代碼，也就是好比在組合語言裡面我們可以定義變數了，而原來我們寫組合語言的時候，是直接使用寄存器的，此處相當於通過GCC使彙編編程更加進階。

比如，代碼 add %[sv1], %[av1], %[av2], 一般情況下會被GCC處理成代碼 add r0, r0, r1，這是不是比直接寫原始的純彙編代碼進階得多了。

??

【例子解讀】

讀取CPU標誌寄存器：也就是在C語言編程過程中，我們可以像調用C函數來使用只有組合語言才能完成的功能了：

1 cpuflg_t hal_read_cpuflg()

2 {

3 ????cpuflg_t cpuflg;

4 ????__asm__ __volatile__(

5 ????????"mrs %[retcpr], cpsr\n\t"

6 ????????: [retcpr]"=r"(cpuflg) 有一個輸出條目[retcpr]，關聯一個分配一個通用寄存器給他的變數，這個條目本質上其實C語言變數在彙編世界裡的代言人，最後C語言直接問cpuflg取值，而[retcpr]就負責在彙編世界管理它

7 ????????:

8 ????????:"cc","memory"

9 ????);

10 ????return cpuflg

11 }

理想情況下這行代碼"mrs %[retcpr], cpsr \n\t"會被GCC處理成"mrs r0, cpsr \n\t"，而r0寄存器正是GCC用來存放函數傳回值的，

最後嵌入式彙編代碼模板的損壞部分高速gcc，CPU的標誌寄存器可能損壞，記憶體中的值可能發生改變（但是這部分的處理方式就不需要C程式員關心了，暫時也不必關係）

??

開關ARM920T CPU中斷的函數：讀(到某個寄存器中) > 改 > 寫（把寄存器回寫）

??

CPU中開關中斷是通過設定CPU上的CPSR寄存器中的相關位來實現的，代碼中的CIRQFIQ是個宏，會被GCC預先處理時，替換成常數0xc0.

從上面的代碼的輸入條目中它前面的限定符"I"可以告訴GCC，CIRQFIQ是一個常數。GCC會根據這個常數的大小決定把它分配在寄存器（寄存器本質上其實和記憶體差不多，區別在於訪問速度極快以及可能有約定的儲存作用）中或者直接放在指令編碼資料（要滿足存放立即數的條件）中。並且會在__asm__ __volatile__()中的指令執行之前，產生相關代碼處理好這個問題。

損壞部分：這裡C語言其實沒有輸出變數的，也沒有中間變數，所以彙編代碼部分之間使用寄存器了r0，因為代碼中用到了r0、CPSR寄存器，所以要在代碼模板的損壞部分寫上r0（讓GCC在__asm__ __volatile__()中的指令執行之前，產生儲存r0寄存器中的值的相關代碼，一遍在其後恢複到r0寄存器中，可見GCC是先整體分析嵌入部分，然後在處理彙編代碼部分）。

??

??

嵌入式編程：C與彙編的混用