在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中，目前使用的主要編程語言是C 和匯編，C++已經(jīng)有相應(yīng)的編譯器，但是現(xiàn)在使用還是比較少的。在稍大規(guī)模的嵌入式軟件中，例如含有OS，大部分的代碼都是用C 編寫的，主要是因為C 語言的結(jié)構(gòu)比較好，便于人的理解，而且有大量的支持庫。盡管如此，很多地方還是要用到匯編語言，例如開機(jī)時硬件系統(tǒng)的初始化，包括CPU 狀態(tài)的設(shè)定，中斷的使能，主頻的設(shè)定，以及RAM 的控制參數(shù)及初始化，一些中斷處理方面也可能涉及匯編。另外一個使用匯編的地方就是一些對性能非常敏感的代碼塊，這是不能依靠C 編譯器的生成代碼，而要手工編寫匯編，達(dá)到優(yōu)化的目的。而且，匯編語言是和CPU 的指令集緊密相連的，作為涉及底層的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，熟練對應(yīng)匯編語言的使用也是必須的。

單純的C 或者匯編編程請參考相關(guān)的書籍或者手冊，這里主要討論C 和匯編的混合編程，包括相互之間的函數(shù)調(diào)用。下面分四種情況來進(jìn)行討論，暫不涉及C++。

1．在C 語言中內(nèi)嵌匯編

在C 中內(nèi)嵌的匯編指令包含大部分的ARM 和Thumb 指令，不過其使用與匯編文件中的指令有些不同，存在一些限制，主要有下面幾個方面：

a. 不能直接向PC 寄存器賦值，程序跳轉(zhuǎn)要使用B 或者BL 指令

b. 在使用物理寄存器時，不要使用過于復(fù)雜的C 表達(dá)式，避免物理寄存器沖突

c. R12 和R13 可能被編譯器用來存放中間編譯結(jié)果，計算表達(dá)式值時可能將R0 到R3、R12 及R14

用于子程序調(diào)用，因此要避免直接使用這些物理寄存器

d. 一般不要直接指定物理寄存器，而讓編譯器進(jìn)行分配內(nèi)嵌匯編使用的標(biāo)記是 __asm 或者asm 關(guān)鍵字，用法如下：__asm {

instruction [; instruction]

...

[instruction]

}

asm("instruction [; instruction]");

下面通過一個例子來說明如何在C 中內(nèi)嵌匯編語言，

#include

void my_strcpy(const char *src, char *dest)

{ char ch; __asm {

loop:

ldrb ch, [src], #1

strb ch, [dest], #1

cmp ch, #0

bne loop

}

}

int main()

{ char *a = "forget it and move on!"; char b[64];

my_strcpy(a, b);

printf("original: %s", a); printf("copyed: %s", b);

return 0;

}

在這里C 和匯編之間的值傳遞是用C 的指針來實現(xiàn)的，因為指針對應(yīng)的是地址，所以匯編中也可以訪問。

2．在匯編中使用C 定義的全局變量

內(nèi)嵌匯編不用單獨(dú)編輯匯編語言文件，比較簡潔，但是有諸多限制，當(dāng)匯編的代碼較多時一般放在單獨(dú)的匯編文件中。這時就需要在匯編和C 之間進(jìn)行一些數(shù)據(jù)的傳遞，最簡便的辦法就是使用全局變量。

/* cfile.c

* 定義全局變量，并作為主調(diào)程序

*/ #include int gVar_1 = 12; extern asmDouble(void);

int main()

{ printf("original value of gVar_1 is: %d", gVar_1); asmDouble();

printf(" modified value of gVar_1 is: %d", gVar_1); return 0; }

對應(yīng)的匯編語言文件

;called by main(in C),to double an integer, a global var defined in C is used.

AREA asmfile, CODE, READONLY EXPORT asmDouble

IMPORT gVar_1

asmDouble ldr r0, =gVar_1 ldr r1, [r0] mov r2, #2 mul r3, r1, r2 str r3, [r0] mov pc, lr END

3．在C 中調(diào)用匯編的函數(shù)

在 C 中調(diào)用匯編文件中的函數(shù)，要做的主要工作有兩個，一是在C 中聲明函數(shù)原型，并加extern 關(guān)鍵字；二是在匯編中用EXPORT 導(dǎo)出函數(shù)名，并用該函數(shù)名作為匯編代碼段的標(biāo)識，最后用mov pc, lr 返回。然后，就可以在C 中使用該函數(shù)了。從C 的角度，并不知道該函數(shù)的實現(xiàn)是用C 還是匯編。更深的原因是因為C 的函數(shù)名起到表明函數(shù)代碼起始地址的左右，這個和匯編的label 是一致的。

/* cfile.c

*

in C,call an asm function, asm_strcpy

*

Sep 9, 2004

*/

#include

extern void asm_strcpy(const char *src, char *dest);

int main()

{ const char *s = "seasons in the sun"; char d[32];

asm_strcpy(s, d);

printf("source: %s", s);

printf(" destination: %s",d);

return 0;

}

;asm function implementation

AREA asmfile, CODE, READONLY

EXPORT asm_strcpy

asm_strcpy

loop

ldrb r4, [r0], #1 address increment after read

cmp r4, #0

beq over

strb r4, [r1], #1

b loop

over mov pc, lr

END

在這里，C 和匯編之間的參數(shù)傳遞是通過ATPCS（ARM Thumb Procedure Call Standard）的規(guī)定來進(jìn)行的。簡單的說就是如果函數(shù)有不多于四個參數(shù)，對應(yīng)的用R0-R3 來進(jìn)行傳遞，多于4 個時借助棧，函數(shù)的返回值通過R0 來返回。

4．在匯編中調(diào)用C 的函數(shù)

在匯編中調(diào)用C 的函數(shù)，需要在匯編中IMPORT對應(yīng)的C 函數(shù)名，然后將C 的代碼放在一個獨(dú)立的C 文件中進(jìn)行編譯，剩下的工作由連接器來處理。

;the details of parameters transfer comes from ATPCS

;if there are more than 4 args, stack will be used EXPORT asmfile AREA asmfile, CODE, READONLY IMPORT cFun ENTRY mov r0, #11 mov r1, #22 mov r2, #33 BL cFun END

/*C file, called by asmfile */

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int cFun(int a, int b, int c)

{

return a + b + c; }

在匯編中調(diào)用C 的函數(shù)，參數(shù)的傳遞也是通過ATPCS 來實現(xiàn)的。需要指出的是當(dāng)函數(shù)的參數(shù)個數(shù)大于4 時，要借助stack，具體見ATPCS 規(guī)范。

小結(jié)

以上通過幾個簡單的例子演示了嵌入式開發(fā)中常用的C 和匯編混合編程的一些方法和基本的思路，其實最核心的問題就是如何在C 和匯編之間傳值，剩下的問題就是各自用自己的方式來進(jìn)行處理。以上只是拋磚引玉，更詳細(xì)和復(fù)雜的使用方法要結(jié)合實際應(yīng)用并參考相關(guān)的資料。