第5章 C及汇编语言的混合编程

1C/C++及汇编语言的混合编程广嵌教育及汇编语言的混合编程5.1ARMC/C++编译器5.2在C/C++程序中内嵌汇编指令5.3从汇编程序中访问C程序变量5.4汇编程序、C程序及C++程序相互调用5.5嵌入式C编程35.1ARMC/C++编译器ARM集成开发环境中包含的C/C++编译器。编译器名称编译器种类源文件类型源文件后缀输出目标文件类型armccCC*.C32位ARM代码tccCC*.C16位Thumb代码armcppC++C/C++*.C/*.C++32位ARM代码tcppC++C/C++*.C/*.C++16位Thumb代码45.2在C/C++程序中内嵌汇编指令在C\C++程序中使用内嵌的汇编指令的语法格式：在ARMC语言程序中，使用关键字__asm来标识一段汇编指令程序。__asm{汇编语言程序~~~~~~~~汇编语言程序}其中：如果一行中有多个汇编指令，指令之间使用分号(;)分开。在一条指令占多行，要使用续行符号(\).55.2在C/C++程序中内嵌汇编指令在C/C++程序中内嵌汇编指令注意事项：必须小心使用物理寄存器,如R0~R3,SP,LR和CPSR中的N,Z,C,V标志位.因为计算汇编代码中的C表达式时,可能会使用这些物理寄存器,并会修改N,Z,C,V标志位。__asm{MOVR0,xADDy,R0,x/y//计算x/y时R0会被修改}在计算x/y时R0会被修改,从而影响R0+x/y的结果.用一个C程序的变量代替R0就可以解决这个问题:__asm{MOVvar,xADDy,var,x/y}内嵌汇编器探测到隐含的寄存器冲突就会报错.65.2在C/C++程序中内嵌汇编指令在C/C++程序中内嵌汇编指令注意事项：不要使用寄存器代替变量.尽管有时寄存器明显对应某个变量,但也不能直接使用寄存器代替变量.intbad_f(intx)//x存放在R0中{__asm{ADDR0,R0,#1//发生寄存器冲突,实际上x的值没有变化}return(x);}尽管根据编译器的编译规则似乎可以确定R0对应x,但这样的代码会使内嵌汇编器认为发生了寄存器冲突.用其他寄存器代替R0存放参数x,使得该函数将x原封不动地返回.这段代码的正确写法如下:intbad_f(intｘ){__asm{ADDx,x,#1}return(x)}75.3从汇编程序中访问C程序变量在C程序中声明的全局变量可以被汇编程序通过地址间接访问。具体访问方法如下：使用IMPORT伪指令声明这个全局变量。使用LDR指令读取该全局变量的内存地址，通常该全局变量的内存地址存放在程序的数据缓冲池中。根据该数据类型，使用相应的LDR指令读取该全局变量的值；使用相应的STR指令修改该全局变量的值。AREAglobals，CODE，READONLYEXPORTasmsubIMPORTglovbvar；声明外部变量glovbvarasmsubLDRR1，=glovbvar；装载变量地址LDRR0，[R1]；读出数据ADDR0，R0，#1；加1操作STRR0，[R1]；保存变量值MOVPC,LREND8C程序与汇编程序互相调用规则寄存器的使用规则1.子程序间通过寄存器R0～R3来传递参数。2.在子程序中，使用寄存器R4～R11来保存局部变量。3.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。4.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。5.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。6.寄存器R15是程序计数器，记作PC9ATPCS中各寄存器的使用规则及其名称10ATPCS中各寄存器的使用规则及其名称参数传递规则1.参数不超过4个时，可以使用寄存器R0～R3来传递参数，当参数超过4个时，还可以使用数据栈来传递参数。2.结果为一个32位整数时，可以通过寄存器R0返回3.结果为一个64位整数时，可以通过寄存器R0和R1返回，依次类推。115.4汇编程序、C程序及C++程序相互调用C程序调用汇编程序:汇编程序的设置要遵循ATPCS规则，保证程序调用时参数的正确传递。在汇编程序中使用EXPORT伪指令声明本子程序，使其它程序可以调用此子程序。在C语言程序中使用extern关键字声明外部函数(声明要调用的汇编子程序)，即可调用此汇编子程序。125.4汇编程序、C程序及C++程序相互调用C程序调用汇编程序调用汇编的C函数：#includestdio.hexternvoidstrcopy(char*d,constchar*s)//声明外部函数,即要调用的汇编//子程序intmain(void){constchar*srcstr=“Firststring-source”；//定义字符串常量chardstsrt[]=“Secondstring-destination”；//定义字符串变量printf(“Beforecopying：\n”);printf(“’%s’\n‘%s\n,”srcstr,dststr);//显示源字符串和目标字符串的内容strcopy(dststr,srcstr);//调用汇编子程序,R0=dststr,R1=srcstrprintf(“Aftercopying：\n”)printf(“’%s’\n‘%s\n,”srcstr,dststr);//显示strcopy复制字符串结果return(0);}135.4汇编程序、C程序及C++程序相互调用C程序调用汇编程序被调用汇编子程序:AREASCopy,CODE,READONLYEXPORTstrcopy;声明汇编程序strcopy,以便外部程序引用strcopy;R0为目标字符串的地址;R1为源字符串的地址;LDRBR2,[R1],#1;读取字节数据,源地址加1STRBR2,[R0],#1;保存读取的1字节数据,目标地址加1CMPr2,#0;判断字符串是否复制完毕BNEstrcopy;没有复制完毕,继续循环MOVpc,lr;返回END145.4汇编程序、C程序及C++程序相互调用汇编程序调用C程序汇编程序的设置要遵循ATPCS规则,保证程序调用时参数的正确传递.在汇编程序中使用IMPORT伪指令声明将要调用的C程序函数.在调用C程序时,要正确设置入口参数,然后使用BL调用.155.4汇编程序、C程序及C++程序相互调用汇编程序调用C程序汇编调用C程序的C函数：/*函数sum5()返回5个整数的和*/intsum5(inta,litb,intc,intd,inte){return(a+b+c+d+e);//返回5个变量的和}165.4汇编程序、C程序及C++程序相互调用汇编程序调用C程序汇编调用C程序的汇编程序AREAsample,CODE,READONLYIMPORTsum5;声明外部标号sum5,即C函数sum5()CALLSUMSTMFDSP!{LR};LR寄存器放栈ADDR1,R0,R0;设置sum5函数入口参数,R0为参数aADDR2,R1,R0;R1为参数b,R2为参数cADDR3,R1,R2,STRR3,[SP,#-4]!;参数e要通过堆栈传递ADDR3,R1,R1;R3为参数dBLsum5;调用sum5(),结果保存在R0ADDSP,SP#4;修正SP指针LDMFDSP,PC;子程序返回END175.5嵌入式C编程概述：C语言的优点是运行速度快、编译效率高、移植性好和可读性强。C语言支持模块化程序设计，支持自顶向下的结构化程序设计方法。因此在嵌入式程序设计中经常会用到C语言程序设计。嵌入式C语言程序设计是利用基本的C语言知识，面向嵌入式工程实际应用进行程序设计。也就是说它首先是C语言程序设计，因此必须符合C语言基本语法，只是它是面向嵌入式的应用而设计的程序。185.5嵌入式C编程C语言的“预处理伪指令”在嵌入式程序设计中的应用。1、文件包含伪指令格式：#include头文件名.h；标准头文件#include“头文件名.h”；自定义头文件2、宏定义伪指令格式：#define宏标识符宏体例：#defineU32unsignedint#defineU16unsignedshort#defineS32int#defineS16shortint#defineU8unsignedchar#defineS8char195.5嵌入式C编程3、条件宏：先测试是否定义过某宏标识符，然后决定如何处理。这样做是为了避免重复定义。格式：#ifdef宏标识符#undef宏标识符#define宏标识符宏体#else#define宏标识符宏体#endif例：#ifdefINCLUDE_SERIAL#undefNUM_TTY#defineNUM_TTYN_UART_CHANNELS#undefCONSOLE_TTY#defineCONSOLE_TTY0#undefCONSOLE_BAUD_RATE#defineCONSOLE_BAUD_RATE115200#endif205.5嵌入式C编程4、条件编译伪指令格式#if（条件表达式1）…#elif（条件表达式2）…#elif（条件表达式n）…#else…#endif这样，编译时，编译器仅对#if（）…#endif之间满足某一条件表达式的源文件部分进行编译。215.5嵌入式C编程使用寄存器变量当对一个变量频繁被读写时，需要反复访问内存，从而花费大量的存取时间。为此，C语言提供了一种变量，即寄存器变量。这种变量存放在CPU的寄存器中，使用时，不需要访问内存，而直接从寄存器中读写，从而提高效率。寄存器变量的说明符是register。对于循环次数较多的循环控制变量及循环体内反复使用的变量均可定义为寄存器变量，而循环计数是应用寄存器变量的最好候选者。例：/*求1+2+3+….+n的值*/WORDAddition(BYTEn){registeri，s=0；for(i=1；i=n；i++){s=s+i；}returns；}225.5嵌入式C编程活用位操作使用C语言的位操作可以减少除法和取模的运算。在计算机程序中数据的位是可以操作的最小数据单位，理论上可以用“位运算”来完成所有的运算和操作，因而，灵活的位操作可以有效地提高程序运行的效率。例：/*方法1*/inti,j;i=879/16;j=562%32;/*方法2*/inti,j;i=8794;j=562-(56255);235.5嵌入式C编程活用位操作C语言位运算除了可以提高运算效率外，在嵌入式系统的编程中，它的另一个最典型的应用，而且十分广泛地正在被使用着的是位间的（&）、（|）、非（~）操作，这跟嵌入式系统的编程特点有很大关系。例：rGPCDAT=(rGPCDAT&0xFFFFFFF0)|0x0ErINTMSK&=~(BIT_TIMER1)245.5嵌入式C编程数据指针在嵌入式系统的编程中，常常要求在特定的内存单元读写内容，汇编有对应的MOV指令，而除C/C++以外的其它编程语言基本没有直接访问绝对地址的能力。在嵌入式系统的实际调试中，多借助C语言指针所具有的对绝对地址单元内容的读写能力。以指针直接操作内存多发生在如下几种情况：某I/O芯片被定位在CPU的存储空间而非I/O空间，而且寄存器对应于某特定地址；两个CPU之间以双端口RAM通信，CPU需要在双端口RAM的特定单元（称为mailbox）书写内容以在对方CPU产生中断；读取在ROM或FLASH的特定单元所烧录的汉字和英文字模。例：int*p=(int*)0xF000FF00；*p=0xABCD；#definerGPACON(*(volatileunsigned*)0x56000000)；rGPACON＝0x1234；255.5嵌入式C编程关键字volatile一般这个修饰符用来告知编译器，被修饰的变量是个“易变的”变量(volatile的