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[導讀] 于ARM體系來說,不同語言撰寫的函數(shù)之間相互調用(mix calls)遵循的是 ATPCS(ARM-Thumb Procedure Call Standard),ATPCS主要是定義了函數(shù)呼叫時參數(shù)的傳遞規(guī)則以及如何從函數(shù)返回,詳細內容可以查看ADS1.2 Onl

于ARM體系來說,不同語言撰寫的函數(shù)之間相互調用(mix calls)遵循的是 ATPCS(ARM-Thumb Procedure Call Standard),ATPCS主要是定義了函數(shù)呼叫時參數(shù)的傳遞規(guī)則以及如何從函數(shù)返回,詳細內容可以查看ADS1.2 Online Books ——Developer Guide的2.1節(jié)。這篇文檔要講的是 匯編代碼中對C函數(shù)調用時如何進行參數(shù)的傳遞以及如何從C函數(shù)正確返回。
不同于x86的參數(shù)傳遞規(guī)則,ATPCS建議函數(shù)的形參不超過4個,如果形參個數(shù)少于或等于4,則形參由R0,R1,R2,R3四個寄存器進行傳遞;若形參個數(shù)大于4,大于4的部分必須通過堆棧進行傳遞。

ATPCS中個寄存器使用規(guī)則及別名

說明:

1子程序中通過r0~r3傳遞參數(shù),被調用的子程序返回前無需恢復r0~r3的內容。

2子程序中使用r4~r11保存局部變量,如果子程序中使用了它們中某些寄存器,子程序進入時要保存這些寄存器的值,在返回時恢復它們。在Thumb程序中,通常只能使用r4~r7來保存局部變量。

1.在C 語言中內嵌匯編
在C 中內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,主要有下面幾個方面:
a. 不能直接向PC 寄存器賦值,程序跳轉要使用B 或者BL 指令
b. 在使用物理寄存器時,不要使用過于復雜的C 表達式,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果,計算表達式值時可能將R0 到R3、R12 及R14
用于子程序調用,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匯編使用的標記是__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 中內嵌匯編語言,
#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;
}


在這里C 和匯編之間的值傳遞是用C 的指針來實現(xiàn)的,因為指針對應的是地址,所以匯編中也可以訪問。

2.在匯編中使用C 定義的全局變量

內嵌匯編不用單獨編輯匯編語言文件,比較簡潔,但是有諸多限制,當匯編的代碼較多時一般放在單獨的匯編文件中。這時就需要在匯編和C 之間進行一些數(shù)據(jù)的傳遞,最簡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; }
對應的匯編語言文件

;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 中調用匯編的函數(shù)

在C 中調用匯編文件中的函數(shù),要做的主要工作有兩個,一是在C 中聲明函數(shù)原型,并加extern 關鍵字;二是在匯編中用EXPORT 導出函數(shù)名,并用該函數(shù)名作為匯編代碼段的標識,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)的實現(xiàn)是用C 還是匯編。更深的原因是因為C 的函數(shù)名起到表明函數(shù)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
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)定來進行的。簡單的說就是如果函數(shù)有不多于四個參數(shù),對應的用R0-R3 來進行傳遞,多于4 個時借助棧,函數(shù)的返回值通過R0 來返回。

4.在匯編中調用C 的函數(shù)
在匯編中調用C 的函數(shù),需要在匯編中IMPORT對應的C 函數(shù)名,然后將C 的代碼放在一個獨立的C 文件中進行編譯,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 */

PDF created with pdfFactory trial version www.pdffactory.com
int cFun(int a, int b, int c)
{
return a + b + c; }
在匯編中調用C 的函數(shù),參數(shù)的傳遞也是通過ATPCS 來實現(xiàn)的。需要指出的是當函數(shù)的參數(shù)個數(shù)大于4 時,要借助stack,具體見ATPCS 規(guī)范。

在C和匯編混合編程的時候,存在C語言和匯編語言的變量以及函數(shù)的接口問題。
在C程序中定義的變量,編譯為.asm文件后,都被放進了.bss區(qū),而且變量名的前面都帶了一個下劃線。在C程序中定義的函數(shù),編譯后在函數(shù)名前也帶了一個下劃線。例如:

extern int num就會變成 .bss _num, 1
extern float nums[5]就會變成.bss _nums, 5
extern void func ( )就會變成 _func,

一 匯編和C的相互調用可以分以下幾種情況:

(1) 匯編程序中訪問c程序中的變量和函數(shù)。
在匯編程序中,用_XX就可以訪問C中的變量XX了。訪問數(shù)組時,可以用_XX+偏移量來訪問,如_XX+3訪問了數(shù)組中的XX[3]。

在匯編程序調用C函數(shù)時,如果沒有參數(shù)傳遞,直接用_funcname 就可以了。如果有參數(shù)傳遞, 則函數(shù)中最左邊的一個參數(shù)由寄存器A給出,其他的參數(shù)按順序由堆棧給出。返回值是返回到A寄存器或者由A寄存器給出的地址。同時注意,為了能夠讓匯編語言 能訪問到C語言中定義的變量和函數(shù),他們必須聲明為外部變量,即加extern 前綴。

(2) c程序中訪問匯編程序中的變量

如果需要在c程序中訪問匯編程序中的變量,則匯編程序中的變量名必須以下劃線為首字符,并用global使之成為全局變量。

如果需要在c程序中調用匯編程序中的過程,則過程名必須以下劃線為首字符,并且,要根據(jù)c程序編譯時使用的模式是stack-based model還是register argument model來正確地編寫該過程,使之能正確地取得調用參數(shù)。

(3) 在線匯編

在C程序中直接插入 asm(“ *** ”),內嵌匯編語句,需要注意的是這種用法要慎用,在線匯編提供了能直接讀寫硬件的能力,如讀寫中斷控制允許寄存器等,但編譯器并不檢查和分析在線匯編語 言,插入在線匯編語言改變匯編環(huán)境或可能改變C變量的值可能導致嚴重的錯誤。

二 匯編和C接口中尋址方式的改變:

需要注意的是,在C語言中,對于局部變量的建立和訪問,是通過堆棧實現(xiàn)的,它的尋址是通過堆棧寄存器SP實現(xiàn)的。而在匯編語言中,為了使程序代碼變得更為 精簡,TI在直接尋址方式中,地址的低7位直接包含在指令中,這低7位所能尋址的具體位置可由DP寄存器或SP寄存器決定。具體實現(xiàn)可通過設置ST1寄存 器的CPL位實現(xiàn),CPL=0,DP尋址,CPL=1,SP尋址。在DP尋址的時候,由DP提供高9位地址,與低7位組成16位地址;在SP尋址的時 候,16位地址是由SP(16位)與低7位直接相加得來。

由于在C語言的環(huán)境下,局部變量的尋址必須通過SP寄存器實現(xiàn),在混合編程的時候,為了使匯編語言不影響堆棧寄存器SP,通常的方式是在匯編環(huán)境中使用DP方式尋址,這樣可以使二者互不干擾。編程中只要注意對CPL位正確設置即可

中斷異常事件:

ADS編譯器中有一個特殊的聲明_iaq,這是專門用來處理異常程序而寫C語言的聲明。有三個用途:

1.進入程序第一件事,將C語言及異常要用到的寄存器存入堆棧中.

2.離開的時候將保存的寄存器取出來

3.改變程序計數(shù)器PC的值為lr-4,用于中斷返回

例:

irq void IsrIRQ () 對應的匯編: IsrIRQ

{

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