于ARM体系来说,不同语⾔撰写的函数之间相互调⽤(mix calls)遵循的是 ATPCS(ARM-Thumb Procedure CallStandard),ATPCS主要是定义了函数呼叫时参数的传递规则以及如何从函数返回,关于ATPCS的详细内容可以查看ADS1.2 Online Books ——Developer Guide的2.1节。这篇⽂档要讲的是 汇编代码中对C函数调⽤时如何进⾏参数的传递以及如何从C函数正确返回。
不同于x86的参数传递规则,ATPCS建议函数的形参不超过4个,如果形参个数少于或等于4,则形参由R0,R1,R2,R3四个寄存器进⾏传递;若形参个数⼤于4,⼤于4的部分必须通过堆栈进⾏传递。 我们先讨论⼀下形参个数为4的情况.
实例1:
test_asm_args.asm
//-------------------------------------------------------------------------------- IMPORT test_c_args ;声明test_c_args函数 AREA TEST_ASM, CODE, READONLY EXPORT test_asm_argstest_asm_args
STR lr, [sp, #-4]! ;保存当前lr ldr r0,=0x10 ;参数 1 ldr r1,=0x20 ;参数 2 ldr r2,=0x30 ;参数 3 ldr r3,=0x40 ;参数 4 bl test_c_args ;调⽤C函数
LDR pc, [sp], #4 ;将lr装进pc(返回main函数) ENDtest_c_args.c
//--------------------------------------------------------------------------------void test_c_args(int a,int b,int c,int d){
printk(\"test_c_args:\\n\");
printk(\"%0x %0x %0x %0x\\n\}main.c
//--------------------------------------------------------------------------------int main(){
test_asm_args();
for(;;);}
程序从main函数开始执⾏,main调⽤了test_asm_args,test_asm_args调⽤了test_c_args,最后从test_asm_args返回main。代码分别使⽤了汇编和C定义了两个函数,test_asm_args 和 test_c_args,test_asm_args调⽤
了test_c_args,其参数的传递⽅式就是向R0~R3分别写⼊参数值,之后使⽤bl语句 对test_c_args进⾏调⽤。其中值得注意的地⽅是⽤红⾊标记的语句,test_asm_args在调⽤test_c_args之前必须把当前的 lr⼊栈,调⽤完test_c_args之后再把刚才保存在栈中的lr写回pc,这样才能返回到main函数中。
如果test_c_args的参数是8个呢?这种情况test_asm_args应该怎样传递参数呢?实例2:
test_asm_args.asm
//-------------------------------------------------------------------------------- IMPORT test_c_args ;声明test_c_args函数 AREA TEST_ASM, CODE, READONLY EXPORT test_asm_argstest_asm_args
STR lr, [sp, #-4]! ;保存当前lr ldr r0,=0x1 ;参数 1 ldr r1,=0x2 ;参数 2 ldr r2,=0x3 ;参数 3 ldr r3,=0x4 ;参数 4 ldr r4,=0x8
str r4,[sp,#-4]! ;参数 8 ⼊栈 ldr r4,=0x7
str r4,[sp,#-4]! ;参数 7 ⼊栈 ldr r4,=0x6
str r4,[sp,#-4]! ;参数 6 ⼊栈 ldr r4,=0x5
str r4,[sp,#-4]! ;参数 5 ⼊栈 bl test_c_args_lots
ADD sp, sp, #4 ;清除栈中参数 5,本语句执⾏完后sp指向 参数6 ADD sp, sp, #4 ;清除栈中参数 6,本语句执⾏完后sp指向 参数7 ADD sp, sp, #4 ;清除栈中参数 7,本语句执⾏完后sp指向 参数8 ADD sp, sp, #4 ;清除栈中参数 8,本语句执⾏完后sp指向 lr LDR pc, [sp],#4 ;将lr装进pc(返回main函数) END
test_c_args.c
//--------------------------------------------------------------------------------void test_c_args(int a,int b,int c,int d,int e,int f,int g,int h){
printk(\"test_c_args_lots:\\n\");
printk(\"%0x %0x %0x %0x %0x %0x %0x %0x\\n\ a,b,c,d,e,f,g,h);}main.c
//--------------------------------------------------------------------------------int main(){
test_asm_args(); for(;;);}
这部分的代码和实例1的代码⼤部分是相同的,不同的地⽅是test_c_args的参数个数和test_asm_args的参数传递⽅式。
在test_asm_args中,参数1~参数4还是通过R0~R3进⾏传递,⽽参数5~参数8则是通过把其压⼊堆栈的⽅式进⾏传递,不过要注意这四个⼊栈参数的⼊栈顺序,是以参数8->参数7->参数6->参数5的顺序⼊栈的。直到调⽤test_c_args之前,堆栈内容如下:sp->+----------+ | 参数5 | +----------+ | 参数6 | +----------+ | 参数7 | +----------+ | 参数8 | +----------+ | lr | +----------+
test_c_args执⾏返回后,则设置sp,对之前⼊栈的参数进⾏清除,最后将lr装⼊pc返回main函数,在执⾏ LDR pc,[sp],#4 指令之前堆栈内容如下: +----------+ | 参数5 |
+----------+ | 参数6 | +----------+ | 参数7 | +----------+ | 参数8 |sp->+----------+ | lr | +----------+(⼆)
基于ARM的C语⾔与汇编语⾔混合编程1、C语⾔与汇编语⾔混合编程应遵守的规则
ARM编程中使⽤的C语⾔是标准C语⾔,ARM的开发环境实际上就是嵌⼊了⼀个C语⾔的集成开发环境,只不过这个开发环境与ARM的硬件紧密相关。
在 使⽤C语⾔时,要⽤到和汇编语⾔的混合编程。若汇编代码较为简洁,则可使⽤直接内嵌汇编的⽅法;否则要将汇编程序以⽂件的形式加⼊到项⽬中,按照 ATPCS(ARM/Thumb过程调⽤标准,ARM/Thumb Procedure CallStandard)的规定与C程序相互调⽤与访问。
在C程序和ARM汇编程序之间相互调⽤时必须遵守ATPCS规则。ATPCS规定了⼀些⼦程序间调⽤的基本规则,哪寄存器的使⽤规则,堆栈的使⽤规则和参数的传递规则等。1)寄存器的使⽤规则
⼦程序之间通过寄存器r0~r3来传递参数,当参数个数多于4个时,使⽤堆栈来传递参数。此时r0~r3可记作A1~A4。在⼦程序中,使⽤寄存器r4~r11保存局部变量。因此当进⾏⼦程序调⽤时要注意对这些寄存器的保存和恢复。此时r4~r11可记作V1~V8。
寄存器r12⽤于保存堆栈指针SP,当⼦程序返回时使⽤该寄存器出栈,记作IP。
寄存器r13⽤作堆栈指针,记作SP。寄存器r14称为链接寄存器,记作LR。该寄存器⽤于保存⼦程序的返回地址。寄存器r15称为程序计数器,记作PC。2)堆栈的使⽤规则
ATPCS规定堆栈采⽤满递减类型(FD,Full Descending),即堆栈通过减⼩存储器地址⽽向下增长,堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。3)参数的传递规则
整数参数的前4个使⽤r0~r3传递,其他参数使⽤堆栈传递;浮点参数使⽤编号最⼩且能够满⾜需要的⼀组连续的FP寄存器传递参数。
⼦程序的返回结果为⼀个32位整数时,通过r0返回;返回结果为⼀个64位整数时,通过r0和r1返回;依此类推。结果为浮点数时,通过浮点运算部件的寄存器F0、D0或者S0返回。2、汇编程序调⽤C程序的⽅法
汇编程序的书写要遵循ATPCS规则,以保证程序调⽤时参数正确传递。在汇编程序中调⽤C程序的⽅法为:⾸先在汇编程序中使⽤IMPORT伪指令事先声明将要调⽤的C语⾔函数;然后通过BL指令来调⽤C函数。例如在⼀个C源⽂件中定义了如下求和函数:
int add(int x,int y){return(x+y);}
调⽤add()函数的汇编程序结构如下:IMPORT add ;声明要调⽤的C函数……MOV r0,1MOV r1,2
BL add ;调⽤C函数add……
当进⾏函数调⽤时,使⽤r0和r1实现参数传递,返回结果由r0带回。函数调⽤结束后,r0的值变成3。3、C程序调⽤汇编程序的⽅法
C 程序调⽤汇编程序时,汇编程序的书写也要遵循ATPCS规则,以保证程序调⽤时参数正确传递。在C程序中调⽤汇编⼦程序的⽅法为:⾸先在汇编程序中使⽤ EXPORT伪指令声明被调⽤的⼦程序,表⽰该⼦程序将在其他⽂件中被调⽤;然后在C程序中使⽤extern关键字声明要调⽤的汇编⼦程序为外部函数。例如在⼀个汇编源⽂件中定义了如下求和函数:EXPORT add ;声明add⼦程序将被外部函数调⽤……
add ;求和⼦程序addADD r0,r0,r1MOV pc,lr……
在⼀个C程序的main()函数中对add汇编⼦程序进⾏了调⽤:extern int add (int x,int y); //声明add为外部函数void main(){int a=1,b=2,c;
c=add(a,b); //调⽤add⼦程序……}
当main()函数调⽤add汇编⼦程序时,变量a、b的值会给了r0和r1,返回结果由r0带回,并赋值给变量c。函数调⽤结束后,变量c的值变成3。4、C程序中内嵌汇编语句
在C语⾔中内嵌汇编语句可以实现⼀些⾼级语⾔不能实现或者不容易实现的功能。对于时间紧迫的功能也可以通过在C语⾔中内嵌汇编语句来实现。内嵌的汇编器⽀持⼤部分ARM指令和Thumb指令,但是不⽀持诸如直接修改PC实现跳转的底层功能,也不能直接引⽤C语⾔中的变量。
嵌⼊式汇编语句在形式上独⽴定义的函数体,其语法格式为:__asm
{
指令[;指令]……[指令]}
其中“__asm”为内嵌汇编语句的关键字,需要特别注意的是前⾯有两个下划线。指令之间⽤分号分隔,如果⼀条指令占据多⾏,除最后⼀⾏外都要使⽤连字符“\\”。5、基于ARM的C语⾔与汇编语⾔混合编程举例下⾯给出了⼀个向串⼝不断发送0x55的例⼦:
该⼯程的启动代码使⽤汇编语⾔编写,向串⼝发送数据使⽤C语⾔实现,下⾯是启动代码的整体框架:……
IMPORT Main
AREA Init,CODE,READONLY;ENTRY……
BL Main ;跳转到Main()函数处的C/C++程序……
END ;标识汇编程序结束
下⾯是使⽤C语⾔编写的主函数:
#include \"..\\inc\\config.h\" //将有关硬件定义的头⽂件包含进来unsigned char data; //定义全局变量
void main(void){
Target_Init(); //对⽬标板的硬件初始化Delay(10); //延时
data=0x55; //给全局变量赋值while(1) {
Uart_Printf(\"%x\向串⼝送数Delay(10);}}
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