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Click to edit Master text styles,Second level,1,TM,Click to Edit Master Title Style,1,*,TM,Click to edit Master text styles,Second level,Click to Edit Master Title Style,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,AAPCS,8,6 ARM,汇编语言与嵌入式,C,混合编程,内容提要81 嵌入式C编程规范,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过程调用标准ATPCS与AAPCS过程调用标准ATPC,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（1）子程序间通过寄存器R0R3传,（,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。,（2）在子程序中，ARM状态下使用寄存器R4R11来保存局,（,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,。,（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,（,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,。,（5）通用寄存器R14用作链接寄存器；,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。,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，,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1参数个数可变的子程序参数传递规则,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,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。,参数个数固定的子程序参数传递规则,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。,如果系统包含浮点运算的硬件部件，将按照如下规则传递：,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,0,n,来返回。,（,3,）对于位数更多的结果，需要通过内存来传递。,子程序结果返回规则,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。,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,。,86 ARM汇编语言与嵌入式C混合编程在嵌入式程序设计中，,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,8.61 内嵌汇编(1)ARM开发工具编译环境下内嵌汇编语,ARM,开发工具编译环境下实例,ARM开发工具编译环境下实例,(2)GNU ARM,环境下内嵌汇编语法格式,(2)GNU ARM环境下内嵌汇编语法格式,GNU ARM,环境下实例,GNU ARM环境下实例,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。,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,。,内嵌汇编的局限性,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,、,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。,内嵌汇编的局限性（2）物理寄存器,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。,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,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。,内嵌汇编的局限性（3）标号、常量及指令展开,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。,内嵌汇编的局限性（4）内存单元的分配,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。,内嵌汇编的局限性（5）SWI和BL指令,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,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,内嵌汇编器与armasm汇编器的区别内嵌汇编器不支持“LDR,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。,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,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,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。,1汇编程序调用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,。,示例解析在GNU ARM编译环境下设计程序，用ARM汇编语言,首先建立汇编源文件,start.s,首先建立汇编源文件start.s,然后建立,C,语言源文件,factorial.c,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。,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,首先建立汇编源文件,start.s,首先建立汇编源文件start.s,然后建立,C,语言源文件,factorial.c,然后建立C语言源文件factorial.c,程序运行结果如下：,R0=0 x82B40000,R1=0 x21C3677C,程序运行结果如下：,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。,2 C程序调用汇编程序,示例解析,（,1,）在,GNU ARM,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,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,。,示例解析（1）在GNU ARM编译环境下设计程序，用用C语言,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,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。,每三步,：建立汇编源文件,Factorial.s,每三步：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,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。,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,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,GNU ARM,编译环境下相同。,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。,每三步：建立汇编源文件,Factorial.s,每三步：建立汇编源文件Factori
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