懂了汇编语言才算是真正懂单片机(C语言与汇编混合工程)

strongerHuang 2022-08-05 08:30
素材来源 | 单片机匠人

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除了汇编语言工程和C语言工程,许多嵌入式工程既包含C语言又包含汇编语言。由于Keil MDK的默认启动代码是用汇编编写的,但是又是独立的一个启动代码是汇编实现,一般其他程序都是C语言实现。


我们一起来看下混合语言工程中,就比如在汇编程序中调用C函数,或者在C语言代码中调用汇编函数需要注意什么,稍不留意结果就可能是无法预测的。比如程序在一种版本的编译器下可以正常工作,而在另外的版本下,或者更换编译器后,工程可能会由于寄存器的使用冲突而停止工作。


在汇编中调用C函数

当在汇编文件中调用C函数的时候,需要注意一下方面:

①寄存器R0到R3、R12以及LR可能会被更改,如果这些寄存器中的数据之后还要使用,就需要将它们保存到栈上。

②SP的值应该是双字对齐的

③需要确保输入参数存储在正确的寄存器中(比如简单例子,使用R0~R3)

④返回值(假定为32位或更小)一般存在R0中


举个例子:如果有一个将四个值相加的函数:

int my_add(int x1,int x2,int x3,int x4){  return (x1+x2+x3+x4);}


在Keil MDK中,可以使用以下的代码在汇编中调用C函数:

MOVS  R0,#1    ;第一个参数(x1)MOVS  R1,#2    ;第二个参数(x2)MOVS  R2,#3    ;第三个参数(x3)MOVS  R3,#4    ;第四个参数(x4)IMPORT my_addBL     my_add   ;调用“my_add”函数,结果保存在R0中


如果汇编代码是按照C文件中的嵌入式汇编编写的,应该使用_CPP关键字代替IMPORT关键字来引入地址符号。


_CPP的用法如下:


上例程中:

IMPORT my_addBL     my_add   ;调用“my_add”函数,结果保存在R0中


改为:

BL    _CPP(my_add)  ;调用“my_add”函数,结果保存在R0中


在Keil  MDK中,_CPP关键字用于访问C或C++编译时的常量表达式,而对于其他工具链,情况可能就有所不同了。


在C代码中调用汇编函数

如果要从C代码中调用汇编函数,在实现汇编函数时,需要注意一下几点:

①若改变了寄存器R4到R11里的任何数值,需要将原始数值保存到栈中,并且在返回到C代码以前恢复原始值。

②若要在汇编函数中调用另一个函数,需要将LR的值保存在栈中,并且利用它执行返回操作。

③函数返回值一般存在R0中


举个例子:如果一个实现4个数相加的汇编函数:

EXPORT   my_addmy_add FUNCTIONADDS  R0,R0,R1ADDS  R0,R0,R2ADDS  R0,R0,R3BX   LR    ;返回值在R0中ENDFUNC



在C代码中,需要将函数声明为:

extern  int my_add(int x1,int x2,int x3,int x4);int y;……y= my_add(1,2,3,4);//调用my_add函数


如果汇编代码需要访问C代码中的一些变量,也可以使用IMPORT关键字。


大多数情况下,可能只需要一到两个简单的汇编函数,所以就想将这些汇编代码嵌入C代码的文件中。多数开发工具都有一种被称作内联汇编的特性,而ARM工具链则采用了另外一种特性“嵌入汇编”。


通过嵌入汇编,我们可以在C文件中实现汇编函数。例如,将4个参数相加的函数可以如下写法:

_asm int my_add(int x1,int x2,int x3,int x4){  ADDS  R0,R0,R1  ADDS  R0,R0,R2  ADDS  R0,R0,R3  BX    LR  ;返回值在R0中}


可以在C代码中像普通C函数一样调用这个函数:

y = my_add(1,2,3,4);


嵌入汇编允许你在异常处理中定位栈帧,这也是嵌入汇编的一个优势。


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strongerHuang 作者黄工,高级嵌入式软件工程师,分享嵌入式软硬件、物联网、单片机、开发工具、电子等内容。
评论
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