【文档说明】第四讲_ARM汇编语言及嵌入式C混合编程课件.ppt，共(43)页，311.002 KB，由小橙橙上传

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1TM1ARM嵌入式系统结构与编程内容提要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AAPCS8．6ARM汇编语言与嵌入式C混

合编程2TM2ARM嵌入式系统结构与编程8.5过程调用标准ATPCS与AAPCS◼过程调用标准ATPCS（ARM-ThumbProduceCallStandard）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（ARMArchitectureProduceCallStandard）,它只是改进了原有的ATPCS的二进制代码的兼容性。3TM3ARM嵌入式系统结

构与编程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。4TM4ARM嵌入式系统结构与编程◼（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。5TM5ARM嵌入式系统结构与编程◼（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。◼（4）通用寄存器R13用作数据栈指针，记作SP。6TM6ARM嵌入式系统结构与编程◼（5）通用寄存器R14用作链接寄存器；◼（6）通用寄存器R15用作程序计数器，记作PC。7TM7ARM嵌入式系统结构与编程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，并且对数据栈的操作时要求8字节对齐的。8TM8ARM嵌入式系统结构与编程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。9TM9ARM嵌入式系统结构与编程◼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。10TM10ARM嵌入式系统结构与编程◼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。11TM11ARM嵌入式系统结构与编程◼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。1

2TM12ARM嵌入式系统结构与编程8．6ARM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。◼不要把内嵌汇编和汇编器ARMASM

或者GAS混淆。内嵌汇编是C编译器的一部分。13TM13ARM嵌入式系统结构与编程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__asm{指令；［指令］指令；［指令］//注释…[指令]}14TM14ARM嵌入式系统结构与编程ARM开发工具编译环境下实例/*main.c*/vo

id__main(void){intvar=0xAA;__asm//内嵌汇编标识{MOVR1,varCMPR1,#0xAA}while(1);}15TM15ARM嵌入式系统结构与编程◼(2)GNUARM环境下内嵌汇编语法格式__asm（“指令；［指令；］\指令；［指令；］\…

\[指令；]”）；16TM16ARM嵌入式系统结构与编程GNUARM环境下实例/*main.c*/void__main(void){intvar=0xAA;__asm("MOVR5,#0xAA;\/*注意：这里不要直接使用C代码中提供的变量*/MOVR6,#0xBB;\CMPR1,#0;");wh

ile(1);}17TM17ARM嵌入式系统结构与编程内嵌汇编的局限性◼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。◼GNUARM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。18TM18ARM嵌入式系统结构与编程内嵌汇编的局限性◼（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、R

12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。19TM19ARM嵌入式系统结构与编程内嵌汇编的局限性◼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。20TM20ARM嵌入式系统结构与编程内嵌汇编的局限性◼（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。21TM21ARM嵌入式系统结构与编程内嵌汇编的局限性◼（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。22TM22ARM嵌入式系统结构与编程内嵌汇编的局限性◼（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。23TM23ARM嵌入式系统结构与编程内嵌汇编器与armasm汇编器的区别◼内嵌汇编器不支持“LDRRn,=expression”伪指令，使用“MOVRn,expres

sion”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24TM24ARM嵌入式系统结构与编程内

嵌汇编器与armasm汇编器的区别◼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。25TM25ARM嵌入式系统结构与编程8.6.2ARM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26TM26ARM嵌入式系统结构与编程◼1．汇编程序调用C程序◼在GNUARM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。27TM27ARM嵌入式系统结构与编程示例解析◼在GNUARM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。28TM28ARM嵌入式系统结构与编程◼首先建立汇编源文件start.s/*start.s*/.global_start.exter

nFactorial@声明Factorial是一个外部函数.equNi,20@要计算的阶乘数.text_start:MOVR0,#Ni@将参数装入R0BLFactorial@调用Factorial，并通过R0传递参数Stop:BStop.end29TM29ARM嵌入式

系统结构与编程◼然后建立C语言源文件factorial.c/*factorial.c*/longlongFactorial(charN){chari;longlongNx=1;for(i=1;i<=N;i++)Nx=Nx*i;returnNx;//

通过R0，R1返回结果}30TM30ARM嵌入式系统结构与编程示例解析◼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。31TM

31ARM嵌入式系统结构与编程◼首先建立汇编源文件start.s/*start.s*/IMPORTFactorial;声明Factorial是一个外部函数NiEQU20;要计算的阶乘数AREAFctrl,CODE,READ

ONLY;声明代码FctrlENTRY;标识程序入口startMOVR0,#Ni;将参数装入R0BLFactorial;调用Factorial，并通过R0传递参数/*注：在此处观察结果*/StopBStopEND;文件

结束32TM32ARM嵌入式系统结构与编程◼然后建立C语言源文件factorial.c/*factorial.c*/longlongFactorial(charN){chari;longlongNx=1;for(

i=1;i<=N;i++)Nx=Nx*i;returnNx;//通过R0，R1返回结果}33TM33ARM嵌入式系统结构与编程◼程序运行结果如下：◼R0=0x82B40000◼R1=0x21C3677C34TM34AR

M嵌入式系统结构与编程◼2．C程序调用汇编程序◼在GNUARM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。35TM35ARM嵌入式系统结构与编程示例解析◼（1）在GNUARM编译环境下设计程序，用用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。36TM36ARM嵌入式系统结构与编程◼每一步：建立启动C程序的代码，请读者参阅前面的章节自行建立。◼每二步：建立C语言源文件main.c/*main.c*

/externvoidFactorial(charNx);//声明Factorial是一个外部函数Main(){charN=20;Factorial(N);//调用汇编文件实现N!操作/*注：在此处观察结果*/while(1);}37TM37ARM嵌入式系统结构与编

程◼每三步：建立汇编源文件Factorial.s/*Factorial.s*/.globalFactorial@声明Factorial为一个全局函数Factorial:MOVR8,R0@取参数MOVR

9,#0@高位初始化SUBR0,R8,#1@初始化计数器Loop:MOVR1,R9@暂存高位值UMULLR8,R9,R0,R8@[R9:R8]=R0*R8MLAR9,R1,R0,R9@R9=R1*R0+R9SUBSR0,R0,#1@计数器递减BNELoop@计数器不为0继续循

环LDRR0,=0xFFFFFFF0STMIAR0,{R8,R9}@结果保存到0xFFFFFFF0开始的内存单元MOVPC,LR@子程序返回38TM38ARM嵌入式系统结构与编程示例解析◼（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。39TM39ARM嵌入式系统结构与编程◼每一步：建立启动C程序的代码，请读者参阅前面的章节自行建立

。◼每二步：建立C语言源文件main.c，与GNUARM编译环境下相同。/*main.c*/externvoidFactorial(charNx);//声明Factorial是一个外部函数__main(){charN=20;Fact

orial(N);//调用汇编文件实现N!操作/*注：在此处观察结果*/while(1);}40TM40ARM嵌入式系统结构与编程◼每三步：建立汇编源文件Factorial.s/*Factorial.s*/AREAFctrl,CODE,READONLY;声明代码段F

ctrlEXPORTFactorialFactorialMOVR8,R0;取参数MOVR9,#0;高位初始化SUBR0,R8,#1;初始化计数器LoopMOVR1,R9;暂存高位值UMULLR8,R9,R0,R8;

[R9:R8]=R0*R8MLAR9,R1,R0,R9;R9=R1*R0+R9SUBSR0,R0,#1;计数器递减BNELoop;计数器不为0继续循环LDRR0,=0xFFFFFFF0STMIAR0,{R8,R9};结果保存到0xFF

FFFFF0开始的内存单元MOVPC,LRMOVPC,LR;子程序返回41TM41ARM嵌入式系统结构与编程◼程序运行结果如下：42TM42ARM嵌入式系统结构与编程思考与练习题◼volatile限制符在程序中起到什么作用，请举例说明。◼何为可重入

函数？如果使程序具有可重入性，在程序设计中应注意哪些问题？◼内嵌式汇编有哪些局限性？编写一段代码采用C语言嵌入汇编程序，在汇编程序中实现字符串的拷贝操作。43TMARM嵌入式系统结构与编程第8章ARM汇编语言与嵌入式C混合编程TheEnd