ARM中C和彙編混合編程及樣本

C語言中static關鍵字的常見用法及舉例

在嵌入式系統開發中，目前使用的主要程式設計語言是C和彙編，
C++已經有相應的編譯器，但是現在使用還是比較少的。在稍大
規模的嵌入式軟體中，例如含有OS，大部分的代碼都是用C編
寫的，主要是因為C語言的結構比較好，便於人的理解，而且有
大量的支援庫。儘管如此，很多地方還是要用到組合語言，例如
開機時硬體系統的初始化，包括CPU狀態的設定，中斷的使能，
主頻的設定，以及RAM的控制參數及初始化，一些中斷處理方
面也可能涉及彙編。另外一個使用彙編的地方就是一些對效能非
常敏感的代碼塊，這是不能依靠C編譯器的產生代碼，而要手工
編寫彙編，達到最佳化的目的。而且，組合語言是和CPU的指令集
緊密相連的，作為涉及底層的嵌入式系統開發，熟練對應彙編語
言的使用也是必須的。
單純的C或者彙編編程請參考相關的書籍或者手冊，這裡主要討
論C和彙編的混合編程，包括相互之間的函數調用。下面分四種
情況來進行討論，暫不涉及C++。
1． 在C語言中內嵌彙編
在C中內嵌的彙編指令包含大部分的ARM和Thumb指令，不過其
使用與彙編檔案中的指令有些不同，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，程式跳轉要使用B或者BL指令
b.       在使用物理寄存器時，不要使用過於複雜的C運算式，避免物理寄存器衝突
c.       R12和R13可能被編譯器用來存放中間編譯結果，計算運算式值時可能將R0到R3、R12及R14用於子程式調用，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，而讓編譯器進行分配
內嵌彙編使用的標記是 __asm或者asm關鍵字，用法如下：

__asm

{

       instruction [; instruction]

       …

       [instruction]

}

asm(“instruction [; instruction]”);

下面通過一個例子來說明如何在C中內嵌組合語言，

#include <stdio.h>

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;

}

在這裡C和彙編之間的值傳遞是用C的指標來實現的，因為指標

對應的是地址，所以彙編中也可以訪問。

2． 在彙編中使用C定義的全域變數

內嵌彙編不用單獨編輯組合語言檔案，比較簡潔，但是有諸多限

制，當彙編的代碼較多時一般放在單獨的彙編檔案中。這時就需

要在彙編和C之間進行一些資料的傳遞，最簡便的辦法就是使用

全域變數。

/*    cfile.c

*    定義全域變數，並作為主調程式

*/

#include <stdio.h>

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;

}

       對應的組合語言檔案

;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中調用彙編的函數

在C中調用彙編檔案中的函數，要做的主要工作有兩個，一是在

C中聲明函數原型，並加extern關鍵字；二是在彙編中用

EXPORT匯出函數名，並用該函數名作為彙編程式碼片段的標識，最

後用mov        pc, lr返回。然後，就可以在C中使用該函數了。從

C的角度，並不知道該函數的實現是用C還是彙編。更深的原因

是因為C的函數名起到表明函數代碼起始地址的左右，這個和匯

編的label是一致的。

/* cfile.c

* in C,call an asm function, asm_strcpy

*       Sep 9, 2004

*/

#include <stdio.h>

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;

}

;asm function implementation

       AREA asmfile, CODE, READONLY

       EXPORT asm_strcpy

asm_strcpy

loop

       ldrb          r4, [r0], #1       ;address increment after read

       cmp         r4, #0

       beq           over

       strb          r4, [r1], #1

       b               loop

over

       mov           pc, lr

       END

       在這裡，C和彙編之間的參數傳遞是通過ATPCS（ARM

Thumb Procedure Call Standard）的規定來進行的。簡單的說就

是如果函數有不多於四個參數，對應的用R0-R3來進行傳遞，多

於4個時藉助棧，函數的傳回值通過R0來返回。

4． 在彙編中調用C的函數

在彙編中調用C的函數，需要在彙編中IMPORT 對應的C函數名

，然後將C的代碼放在一個獨立的C檔案中進行編譯，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;

}

       在彙編中調用C的函數，參數的傳遞也是通過ATPCS來實現

的。需要指出的是當函數的參數個數大於4時，要藉助stack，具

體見ATPCS規範