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1、第8章 ARM汇编语言与嵌入式C混合编程81 嵌入式C编程规范82 嵌入式C程序设计中的位运算83 嵌入式C程序设计中的几点说明84 嵌入式C程序设计格式85 过程调用标准ATPCS与AAPCS86 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 Stan
2、dard）,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R0R3传递参数，寄存器R0R3可记作A1A4。被调用的子程序在返回前无须恢复寄存器R0R3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R4R11来保存局部变量，寄存器R4R11可记作V1V8；Thumb状态下只能使用R4R7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S
3、P。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R0R3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R0R3中，如果参数个数多于
4、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R0R3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
5、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F0Fn或者0n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86 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8.61 内嵌汇编(1)ARM开发工具编译环境下内嵌汇编
6、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8.61 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8.61 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。8.61 内嵌汇编（2）物理寄存器不要直接向程序计数器PC赋值
7、，程序的跳转只能通过B或BL指令实现。一般将寄存器R0R3、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。8.61 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。8.61 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
8、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。8.61 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。8.61 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。8.61 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
9、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0 x，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8.61 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R0R3、R12及R14存放中间结果，如果使用这些寄存器时要特别注意。8.62 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8.62 ARM汇编语言与嵌入式C程序相
10、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。8.62 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.s8.62 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
11、！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。8.62 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.s8.62 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.c8.62 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=0 x82B40000R1=0 x21C3677C8.62 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
12、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0 xFFFFFFF0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。8.62 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.c8.62 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Factori
13、al.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0 xFFFFFFF0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。8.62 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。8.62 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.s8.62 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