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1、第六讲 C与汇编语言混合编程,C与汇编语言混合编程,ATPCS介绍内嵌汇编C和ARM汇编 程序间相互调用,一、ATPCS介绍,ATPCS（ARM-Thumb Produce Call Standard）是ARM程序和Thumb程序中子程序调用的基本规则，目的是为了使单独编译的C语言程序和汇编程序之间能够相互调用。这些基本规则包括子程序调用过程中寄存器的使用规则、数据栈的使用规则和参数的传递规则。,寄存器的使用规则,子程序间通过寄存器R0R3来传递参数，这时，寄存器R0R3可以记作A1A4。 在子程序中，使用寄存器R4R11来保存局部变量。这时，寄存器 R4R11可以记作V1V8。在Thumb程
2、序中，通常只能使用寄存器R4R7来保存局部变量 。寄存器R12用作子程序间的scratch寄存器（用于保存SP，在函数返回时使用该寄存器出栈）,记作ip。 寄存器R13用作数据栈指针，记作sp。 寄存器R14称为链接寄存器，记作lr。 寄存器R15是程序计数器，记作pc。,数据栈的使用规则,根据堆栈指针指向位置的不同 和增长方向的不同可以分为以下4种数据栈 ： FD （Full Descending） 满递减 ED （Empty Descending）空递减 FA （Full Ascending） 满递增 EA （Empty Ascending） 空递增ATPCS规定数据栈为FD（满递减）类型
3、，并且对数据栈的操作是8字节对齐的。,参数的传递规则,参数个数固定的子程序参数传递规则： 第一个整数参数，通过寄存器R0R3来传递。其他参数通过数据栈传递。 参数个数可变的子程序参数传递规则： 当参数不超过4个时，可以使用寄存器R0R3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 子程序结果返回规则: 结果为一个32位的整数时，可以通过寄存器R0返回；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。,二、内嵌汇编,在C程序中嵌入汇编程序可以实现一些高级语言没有的功能，并可以提高执行效率。armcc和armcpp内嵌汇编器支持完整的ARM指令集；tcc和tcpp用于T
4、humb指集。 内嵌的汇编指令包括大部分的ARM指令和Thumb指令，但是不能直接引用C的变量定义，数据交换必须通过ATPCS进行。嵌入式汇编在形式上表现为独立定义的函数体。,内嵌汇编指令的语法格式,_asm（“指令；指令”）；ARM C汇编器使用关键字“_asm。如果有多条汇编指令需要嵌入，可以用“”将它们归为一条语句。如：_asm指令；指令指令需要特别注意的是_asm是两个下划线。,内嵌的汇编指令的特点,操作数可以是寄存器、常量或C表达式。它们可以是char、short或者int类型，而且是作为无符号数进行操作 。内嵌的汇编指令中使用物理寄存器有一些限制。常量前的符号“#”可以省略 只有指
5、令B可以使用C程序中的标号，指令BL不能使用C程序中的标号。 不支持汇编语言中用于内存分配的伪操作。指令中如果包含常量操作数，该指令可能会被汇编器展开成几条指令。,内嵌汇编器与armasm汇编器的区别,内嵌汇编器不支持通过“”指示符或PC获取当前指令地址； 不支持LDR Rn，= expression伪指令，而使用MOV Rn， expression指令向寄存器赋值； 不支持标号表达式；不支持ADR和ADRL伪指令； 不支持BX和BLX指令； 不可以向PC赋值； 使用0x前缀替代“”表示十六进制数。,内嵌汇编注意事项,必须小心使用物理寄存器，如R0R3，LR和PC。 不要使用寄存器寻址变量。
6、使用内嵌汇编时，编译器自己会保存和恢复它可能用到的寄存器，用户无须保存和恢复寄存器。 LDM和STM指令的寄存器列表只允许物理寄存器。 汇编语言用“，”作为操作数分隔符,三、C和ARM汇编程序间相互调用,在C和ARM汇编程序之间相互调用必须遵守ATPCS（ARM-Thumb Procedure Call Standard）规则。C和汇编之间的相互调用可以从以下这三方面来介绍：,汇编程序对C全局变量的访问在C语言程序中调用汇编程序在汇编程序中调用C语言程序,汇编程序访问全局C变量,汇编程序可以通过地址间接访问在C语言程序中声明的全局变量。通过使用IMPORT关键词引人全局变量，并利用LDR和ST
7、R指令根据全局变量的地址可以访问它们。对于不同类型的变量，需要采用不同选项的LDR和STR指令，如下所示：,unsigned char LDRB/STRBunsigned short LDRH/STRHunsigned int LDR/STRchar LDRSB/STRSBshort LDRSH/STRSH,AREA globals，CODE，READONLYEXPORT asmsubroutine；IMPORT globvar；asmsubroutineLDR R1，=globvar ；从文字池读globvar的地 ；址，并将其保存到R1LDR R0，R1 ；再将其值读入到寄存器R0中ADD
8、 R0，R0，#2STR R0，R1 ；修改后再将寄存器R0的值 ；赋予变量globvarMOV PC，LREND,在C语言程序中调用汇编程序,为了保证程序调用时参数的正确传递，汇编程序的设计要遵守ATPCS。在汇编程序中需要使用EXPORT伪操作来声明，使得本程序可以被其它程序调用。同时，在C程序调用该汇编程序之前需要在C语言程序中使用extern关键词来声明该汇编程序。,C源程序：# include extern void strcopy（char *d，const char *s） ；用extern声明一个函数为外部函数， ；可以被其他文件中的函数调用。int main（） const
9、char *srcstr =“First stringsource”；char * dststr =“Second stringdestination”；strcopy（dststr，srcstr）；调用汇编函数strcopy（）return（0）；汇编源程序：AREA SCopy，CODE，READONLYEXPORT strcopy ；用EXPORT伪操作声明该变量可以被其他 ；文件引用，相当于声明了一个全局变量。 Strcopy ；R0指向目标字符串,R1指向源字符串 LDRB R2，R1，#1 ；字节加载，并更新地址 STRB R2，R0，#1 ；字节保存，并更新地址 CMP R2，#
10、0 ；检测R2是否等于0 BNE strcopy ；若条件不成立则继续执行 MOV PC，LR ；从子程序返回END,在汇编程序中调用C语言程序,为了保证程序调用时参数的正确传递，汇编程序的设计要遵守ATPCS。在C程序中不需要使用任何关键字来声明将被汇编语言调用的C程序，但是在汇编程序调用该C程序之前需要在汇编语言程序中使用IMPORT伪操作来声明该C程序。在汇编程序中通过BL指令来调用子程序。,C函数原型：int g(int a，int b，int c，int d，int e)return a+b+c+d+e；/汇编程序调用C程序g（）计算5个整数i， 2*i， 3*i， 4*i， 5*i 的和。 汇编源程序：EXPORT fAREA f，CODE，READONLYIMPORT g；声明该变量函数g( )，i在R0中STR LR，SP，#- 4！ ；预先保存LRADD R1，R0，R0；计算2 * i(第2个参数)ADD R2，R1，R0；计算3*i(第3个参数)ADD R3，R1，R2；计算5*i(第5个参数)STR R3，SP，#- 4！ ；将第5个参数压人堆栈ADD R3，R1，R1；计算4 * i（第4个参数）BL g ；调用C程序g( )ADD SP，SP，#4 ；调整数据栈指针，准备返回LDR PC，SP，#4 ；从子程序返回END,
