Skip to content

saint-000/Microprocessor-Structure-and-Embedded-System-Design

Repository files navigation

Microprocessor-Structure-and-Embedded-System-Design

cross the threshold

1.学习使用Keil开发工具。

2.使用ARM汇编语言,编程实现1+2+……+N累加运算功能。

3.使用C调用汇编函数,实现字符串拷贝功能。

4.使用汇编调用C函数,实现求和运算功能。

需要理解的地方:

1、ARM中的C和汇编混合编程 在嵌入式系统开发中,目前使用的主要编程语言是C和汇编。在稍大规模的嵌入式软件中,例如操作系统,大部分的代码都是用C编写的,主要是因为C语言的结构比较好,便于人的理解,而且有大量的支持库。

尽管如此,很多地方还是要用到汇编语言,例如开机时硬件系统的初始化,包括CPU状态的设定,中断的使能,主频的设定,以及RAM的控制参数及初始化,一些中断处理方面也可能涉及汇编。

另外一个使用汇编的地方就是一些对性能非常敏感的代码块,这是不能依靠C编译器生成代码,而要手工编写汇编,达到优化的目的。而且,汇编语言是和CPU指令集紧密相连的,作为涉及底层的嵌入式系统开发,熟练对应汇编语言的使用也是必需的。

单纯的C或者汇编编程请参考相关的书籍或者手册,这里主要讨论C和汇编的混合编程,包括相互之间的函数调用。下面分四种情况来进行讨论。

  1. 在C语言中内嵌汇编

在C中内嵌的汇编指令包含大部分的ARM和Thumb指令,不过其使用与汇编文件中的指令有些不同,存在一些限制,主要有下面几个方面:

a) 不能直接向PC寄存器赋值,程序跳转要使用B或者BL指令;

b) 在使用物理寄存器时,不要使用过于复杂的C表达式,避免物理寄存器冲突;

c) R12和R13可能被编译器用来存放中间编译结果,计算表达式值时可能将R0~R3、R12及R14用于子程序调用,因此要避免直接使用这些物理寄存器;

d) 一般不要直接指定物理寄存器,而让编译器进行分配。

内嵌汇编使用的标记是__asm或者asm关键字,用法如下:

__asm

{

instruction [; instruction]

… [instruction]

} asm(“instruction [; instruction]”);

下面通过一个例子来说明如何在C中内嵌汇编语言,

#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; }

在这里C和汇编之间的值传递是用C的指针来实现的,因为指针对应的是地址,所以汇编中也可以访问。

  1. 在C中调用汇编的函数 在C中调用汇编文件中的函数,要做的主要工作有两个,一是在C中声明函数原型,并加extern关键字;二是在汇编中用EXPORT导出函数名,并用该函数名作为汇编代码段的标识,最后用MOV PC, LR返回。然后,就可以在C中使用该函数了。从C的角度,并不知道该函数的实现是用C还是汇编。更深的原因是因为C的函数名起到表明函数代码起始地址的作用,这个和汇编的label是一致的。

/* cfile.c

  • in C,call an asm function,asm_strcpy

*/

#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 mov pc,lr END

在这里,C和汇编之间的参数传递是通过ATPCS(ARM Thumb Procedure Call Standard)的规定来进行的。简单的说就是如果函数有不多于四个参数,对应的用R0-R3来进行传递,多于4个时借助栈。函数的返回值通过R0来传递。

  1. 在汇编中调用C的函数

在汇编中调用C的函数,需要在汇编中IMPORT 对应的C函数名,然后将C的代码放在一个独立的C文件中进行编译,剩下的工作由连接器来处理。

;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; }

在汇编中调用C的函数,参数的传递也是通过ATPCS来实现的。需要指出的是当函数的参数个数大于4时,要借助stack,具体见ATPCS规范。 综上所述,C程序与汇编程序互相调用规则:

a)寄存器的使用规则:“子程序间”通过寄存器R0~R3来传递参数。在“子程序中”,使用寄存器R4~R11来保存局部变量。

b)寄存器R12用于子程序间scratch寄存器(用于保存SP,在函数返回时使用该寄存器出桟),记作IP。

c)寄存器R13用于数据栈指针,记作SP。寄存器SP在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。

d)寄存器R14称为链接寄存器,记作LR。它用于保存子程序的返回地址。

e)寄存器R15是程序计数器,记作PC

About

cross the threshold

Resources

Stars

Watchers

Forks

Releases

No releases published

Packages

No packages published