第8章 ARM汇编语言与嵌入式C混合编程8．1 嵌入式C编程规范8．2 嵌入式C程序设计中的位运算8．3 嵌入式C程序设计中的几点说明8．4 嵌入式C程序设计格式8．5 过程调用标准ATPCS与AAPCS8．6 ARM汇编语言与嵌入式C混合编程 8.5过程调用标准ATPCS与AAPCS•过程调用标准ATPCS（ARM-Thumb Produce Call Standard）规定了子程序间相互调用的基本规则， ATPCS规定子程序调用过程中寄存器的使用规则、数据栈的使用规则及参数的传递规则 •2007年，ARM公司推出了新的过程调用标准AAPCS（ARM Architecture Produce Call Standard）,它只是改进了原有的ATPCS的二进制代码的兼容性 8.5.1寄存器使用规则•（1）子程序间通过寄存器R0～R3传递参数，寄存器R0～R3可记作A1～A4被调用的子程序在返回前无须恢复寄存器R0～R3的内容 8.5.1寄存器使用规则•（2）在子程序中，ARM状态下使用寄存器R4～R11来保存局部变量，寄存器R4～R11可记作V1～V8；Thumb状态下只能使用R4～R7来保存局部变量。
8.5.1寄存器使用规则•（3）寄存器R12用作子程序间调用时临时保存栈指针，函数返回时使用该寄存器进行出栈，记作IP；在子程序间的链接代码中常有这种使用规则中间结果寄存器）•（4）通用寄存器R13用作数据栈指针，记作SP 8.5.1寄存器使用规则•（5）通用寄存器R14用作链接寄存器 ，记作LR保存子程序返回地址）•（6）通用寄存器R15用作程序计数器，记作PC 8.5.2数据栈使用规则• 过程调用标准规定数据栈为FD类型（满递减），并且对数据栈的操作时要求8字节对齐的 8.5.3参数传递规则•1．参数个数可变的子程序参数传递规则•对于参数个数可变的子程序，当参数个数不超过4个时，可以使用寄存器R0～R3来传递；当参数个数超过4个时，还可以使用数据栈进行参数传递 8.5.3参数传递规则•２．参数个数固定的子程序参数传递规则•如果系统不包含浮点运算的硬件部件且没有浮点参数时，则依次将各参数传送到寄存器R0～R3中，如果参数个数多于4个，将剩余的字数据通过数据栈来传递；•如果包括浮点参数则要通过相应的规则将浮点参数转换为整数参数，然后依次将各参数传送到寄存器R0～R3中如果参数多于4个，将剩余字数据传送到数据栈中，入栈的顺序与参数顺序相反，即最后一个字数据先入栈。
8.5.3参数传递规则•如果系统包含浮点运算的硬件部件，将按照如下规则传递：–各个浮点参数按顺序处理–为每个浮点参数分配寄存器分配方法是：找到编号最小的满足该浮点参数需要的一组连续的FP寄存器进行参数传递 8.5.3参数传递规则•子程序结果返回规则•（1）结果为一个32位的整数时，通过寄存器R0返回；结果为一个64位整数时，通过寄存器R0，R1返回•（2）结果为一个浮点数时，可以通过浮点运算部件的寄存器F0、D0或者S0来返回；结果为复合型的浮点数（如复数）时，可以通过寄存器F0～Fn或者Ｄ0～Ｄn来返回•（3）对于位数更多的结果，需要通过内存来传递 •过程调用标准ATPCS/AAPCS是学习嵌入式程序调用的基础内容，详细说明请参考教材《ARM嵌入式系统结构与编程》第8章8.5节 8．6 ARM汇编语言与嵌入式C混合编程•在嵌入式程序设计中，有些场合（如对具体的硬件资源进行访问）必须用汇编语言来实现，可以采用在嵌入式C语言程序中嵌入汇编语言或嵌入式C语言调用汇编语言来实现 •1.内嵌汇编•2.ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用 8.6．1 内嵌汇编•(1)ARM开发工具编译环境下内嵌汇编语法格式 ARM开发工具编译环境下实例可以直接引用C语言中的变量定义 8.6．1 内嵌汇编•(2)GNU ARM环境下内嵌汇编语法格式 GNU ARM环境下实例不能直接引用C语言中的变量定义，有双引号 8.6．1 内嵌汇编•2.内嵌汇编的局限性•（1）操作数•ARM开发工具编译环境下内嵌汇编语言，指令操作数可以是寄存器、常量或C语言表达式。
可以是char、short或int类型，而且是作为无符号数进行操作 •当表达式过于复杂时需要使用较多的物理寄存器，有可能产生冲突•GNU ARM编译环境下内嵌汇编语言ARM开发工具稍有差别，不能直接引用C语言中的变量 8.6．1 内嵌汇编•（2）物理寄存器–不要直接向程序计数器PC赋值，程序的跳转只能通过B或BL指令实现–一般将寄存器R0～R3、R12及R14用于子程序调用存放中间结果，因此在内嵌汇编指令中，一般不要将这些寄存器同时指定为指令中的物理寄存器 8.6．1 内嵌汇编–在内嵌的汇编指令中使用物理寄存器时，如果有C语言变量使用了该物理寄存器，则编译器将在合适的时候保存并恢复该变量的值需要注意的是，当寄存器SP、SL、FP以及SB用作特定的用途时，编译器不能恢复这些寄存器的值–通常在内嵌汇编指令中不要指定物理寄存器，因为有可能会影响编译器分配寄存器，进而可能影响代码的效率 8.6．1 内嵌汇编•（3）标号、常量及指令展开•C语言程序中的标号可以被内嵌的汇编指令所使用但是只有B指令可以使用C语言程序中的标号，BL指令不能使用C语言程序中的标号 8.6．1 内嵌汇编•（4）内存单元的分配•内嵌汇编器不支持汇编语言中用于内存分配的伪操作。
所用的内存单元的分配都是通过C语言程序完成的，分配的内存单元通过变量以供内嵌的汇编器使用 8.6．1 内嵌汇编•（5）SWI和BL指令•SWI和BL指令用于内嵌汇编时，除了正常的操作数域外，还必须增加如下3个可选的寄存器列表：•用于存放输入的参数的寄存器列表•用于存放返回结果的寄存器列表•用于保存被调用的子程序工作寄存器的寄存器列表 8.6．1 内嵌汇编•3． 内嵌汇编器与armasm汇编器的区别•内嵌汇编器不支持“LDR Rn, = expression”伪指令，使用“MOV Rn, expression”代替，不支持ADR、ADRL伪指令•十六进制数前要使用前缀0x，不能使用&当使用8位移位常量导致CPSR中的ALU标志位需要更新时，N、Z、C、V标志中的C不具有实际意义 8.6．1 内嵌汇编•指令中使用的C变量不能与任何物理寄存器同名，否则会造成混乱•不支持BX和BLX指令•使用内嵌汇编器，不能通过对程序计数器PC赋值，实现程序返回或跳转•编译器可能使用寄存器R0～R3、R12及R14存放中间结果，如果使用这些寄存器时要特别注意 8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•1．汇编程序调用C程序•2． C程序调用汇编程序 8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•1．汇编程序调用C程序•在GNU ARM编译环境下，汇编程序中要使用.extern伪操作声明将要调用的C程序；•在ARM开发工具编译环境下，汇编程序中要使用IMPORT伪操作声明将要调用的C程序。
示例解析•在GNU ARM编译环境下设计程序，用ARM汇编语言调用C语言实现20！的阶乘操作，并将64位结果保存到寄存器R0、R1中，其中R1中存放高32位结果 8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•首先建立汇编源文件start.s 8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•然后建立C语言源文件factorial.c 示例解析•在ARM开发工具编译环境下设计程序，用ARM汇编语言调用C语言实现20！的阶乘操作，并将64位结果保存到寄存器R0、R1中，其中R1中存放高32位结果 8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•首先建立汇编源文件start.s 8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•然后建立C语言源文件factorial.c 8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•程序运行结果如下：•R0 =0x82B40000•R1 =0x21C3677C 8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•2． C程序调用汇编程序•在GNU ARM编译环境下：•在汇编程序中要使用.global伪操作声明汇编程序为全局的函数，可被外部函数调用•同时在C程序中要用关键字extern声明要调用的汇编语言程序。
•在ARM开发工具编译环境下：•汇编程序中要使用EXPORT伪操作声明本程序可以被其他程序调用•同时也要在C程序中要用关键字extern声明要调用的汇编语言程序 示例解析•（1）在GNU ARM编译环境下设计程序，用C语言调用ARM汇编语言C语言实现20的阶乘（20！）操作，并将64位结果保存到0xFFFFFFF0开始的内存地址单元，按照小端格式低位数据存放在低地址单元 8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•第一步：建立启动C程序的代码，请读者参阅前面的章节自行建立•第二步：建立C语言源文件main.c 8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•第三步：建立汇编源文件Factorial.s 示例解析•（2）在ARM开发工具编译环境下设计程序，用C语言调用ARM汇编语言实现20的阶乘（20！）操作，并将64位结果保存到0xFFFFFFF0开始的内存地址单元，按照小端格式低位数据存放在低地址单元 8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•第一步：建立启动C程序的代码，请读者参阅前面的章节自行建立•第二步：建立C语言源文件main.c，与GNU ARM编译环境下相同。
8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•第三步：建立汇编源文件Factorial.s 8.6．2 ARM汇编语言与嵌入式C程序相互调用•程序运行结果如下： 第8章 ARM汇编语言与嵌入式C混合编程The EndThe End 。