第五章 C/C++及汇编语言的混合编程 5.1 ARM C/C++编译器 5.2 在C/C++程序中内嵌汇编指令

5.1 ARM C/C++编译器 ARM集成开发环境中包含的C/C++编译器。 编译器 名称 种类 源文件 类型 后缀 输出目标文件类型 tcc 32位Thumb代码 armcpp C++ C/C++ *.C/*.C++ tcpp

5.1 ARM C/C++编译器 ARM集成开发环境中C/C++语言的库包括： ARM C语言库： ARM C语言库包括标准的C语言函数集。 Rogue Wave C++库：包含标准C++函数及基本C++对象。 支持库: 支持库提供了对不同种类的体系及处理器的支持。

5.2 在C/C++程序中内嵌汇编指令 在C\C++程序中使用内嵌的汇编指令的语法格式： 在ARM C语言程序中，使用关键字__asm来标识一段汇 编指令程序。 __asm { 汇编语言程序 ~~~~~~~~ } 其中：如果一行中有多个汇编指令，指令之间使用分号(;)分开。 在一条指令占多行，要使用续行符号(\).

5.2 在C/C++程序中内嵌汇编指令 在C/C++程序中内嵌汇编指令注意事项： 必须小心使用物理寄存器,如R0~R3,IP,LR 和CPSR 中的N,Z,C,V 标志位.因为计算汇编代码中的C 表达式时,可能会使用这些物理寄存器,并会修改N,Z,C,V标志位。 __asm { MOV R0,x ADD y,R0,x/y //计算x/y 时R0 会被修改 } 在计算x/y 时R0 会被修改,从而影响R0+x/y 的结果.用一个C 程序的变量代替 R0就可以解决这个问题: MOV var,x ADD y,var,x/y 内嵌汇编器探测到隐含的寄存器冲突就会报错.

5.2 在C/C++程序中内嵌汇编指令 在C/C++程序中内嵌汇编指令注意事项： 不要使用寄存器代替变量.尽管有时寄存器明显对应某个变量,但也不能直接使用寄存器代替变量. int bad_f(int x) //x 存放在R0 中 { __asm ADD R0,R0,#1 //发生寄存器冲突,实际上x 的值没有变化 } return(x); 尽管根据编译器的编译规则似乎可以确定R0 对应x,但这样的代码会使内嵌汇编器认为 发生了寄存器冲突.用其他寄存器代替R0 存放参数x,使得该函数将x 原封不动地返回. 这段代码的正确写法如下: int bad_f(intｘ) ADD x,x,#1 return(x)

5.3 从汇编程序中访问C程序变量 在C程序中声明的全局变量可以被汇编程序通过地址间接访问。具体 访问方法如下： 使用IMPORT伪指令声明这个全局变量 使用LDR指令读取该全局变量的内存地址，通常该全局变量的内存地址存放在程序的数据缓冲池中。 根据该数据类型，使用相应的LDR指令读取该全局变量的值；使用相 应的STR指令修改该全局变量的值 AREA globals，CODE，READONLY EXPORT asmsub IMPORT glovbvar；声明外部变量glovbvar asmsub LDR R1，=glovbvar；装载变量地址 LDR R0，[R1] ；读出数据 ADD R0，R0，#1；加1 操作 STR R0，[R1]；保存变量值 MOV PC LR END

5.4 汇编程序、C程序及C++程序相互调用 在C++程序中使用C程序头文件 在C++程序中使用C程序的系统头文件 例：// C++ code //这是一个C++程序 #include <studio>//使用C程序的系统头文件 Int main() //时可以直接调用 { ~~~~~~~ Return 0; }

5.4 汇编程序、C程序及C++程序相互调用 在C++程序中使用C程序头文件 在C++程序中使用C程序的用户定义头文件 // C++ code //这是一个C++程序 Extern { //在C++程序中使用伪指令 extern “C”{} #include “my-cheader1.h” } Int main() { ~~~~~~ Return 0;

5.4 汇编程序、C程序及C++程序相互调用 C 程序调用汇编程序: 汇编程序的设置要遵循ATPCS 规则，保证程序调用时参数的正确传递。 在汇编程序中使用EXPORT 伪指令声明本子程序，使其它程序可以调用此子程序。 在C 语言程序中使用extern 关键字声明外部函数(声明要调用的汇编子程序)，即可调用此汇编子程序。

5.4 汇编程序、C程序及C++程序相互调用 C程序调用汇编程序 调用汇编的C 函数： #include <stdio.h> extern void strcopy(char *d,const char *s) //声明外部函数,即要调用的汇编子程 //序 int main(void) { const char *srcstr=“First string-source”； //定义字符串常量 char dstsrt[] =“Second string-destination”；//定义字符串变量 printf(“Before copying：\n”); printf(“’%s’\n ‘%s\n,”srcstr,dststr); //显示源字符串和目标字符串的内容 strcopy(dststr,srcstr); //调用汇编子程序,R0=dststr,R1=srcstr printf(“After copying：\n”) printf(“’%s’\n ‘%s\n,”srcstr,dststr); //显示strcopy 复制字符串结果 return(0); }

5.4 汇编程序、C程序及C++程序相互调用 C程序调用汇编程序 被调用汇编子程序: AREA SCopy,CODE,READONLY EXPORT strcopy ;声明汇编程序strcopy,以便外部程序引 ;用 strcopy ;R0 为目标字符串的地址 ;R1 为源字符串的地址 ; LDRB R2,[R1],#1 ;读取字节数据,源地址加1 STRB R2,[R0],#1 ;保存读取的1 字节数据,目标地址加1 CMP r2,#0 ;判断字符串是否复制完毕 BNE strcopy ;没有复制完毕,继续循环 MOV pc,lr ;返回 END

5.4 汇编程序、C程序及C++程序相互调用 汇编程序调用C程序 汇编程序的设置要遵循ATPCS 规则,保证程序调用时参数的正确传递. 在汇编程序中使用IMPORT 伪指令声明将要调用的C 程序函数. 在调用C 程序时,要正确设置入口参数,然后使用BL 调用.

5.4 汇编程序、C程序及C++程序相互调用 汇编程序调用C程序 汇编调用C 程序的C 函数： /*函数sum5()返回5 个整数的和*/ int sum5(int a,lit b, int c,int d,int e) { return(a+b+c+d+e); //返回5 个变量的和 }

5.4 汇编程序、C程序及C++程序相互调用 汇编程序调用C程序 汇编调用C 程序的汇编程序 AREA sample, CODE,READONLY IMPORT sum5 ;声明外部标号sum5,即C 函数sum5() CALLSUM STMFD SP! {LR} ;LR 寄存器放栈 ADD R1,R0,R0 ;设置sum5 函数入口参数,R0 为参数a ADD R2,R1,R0 ;R1 为参数b,R2 为参数c ADD R3,R1,R2, STR R3,[SP,# -4]! ;参数e 要通过堆栈传递 ADD R3,R1,R1 ;R3 为参数d BL sum5 ;调用sum5(),结果保存在R0 ADD SP,SP#4 ;修正SP 指针 LDMFD SP,PC ;子程序返回 END

5.5 嵌入式C编程 概述： C语言的优点是运行速度快、编译效率高、移植性好和可读性强。因此在嵌入式程序设计中经常会用到C语言程序设计。 嵌入式C语言程序设计是利用基本的C语言知识，面向嵌入式工程实际应用进行程序设计。也就是说它首先是C语言程序设计，因此必须符合C语言基本语法，只是它是面向嵌入式的应用而设计的程序。

5.5 嵌入式C编程 C语言的“预处理伪指令”在嵌入式程序设计中的应用。 1、文件包含伪指令 格式： #include　<头文件名.h> ；标准头文件 #include　“头文件名.h” ；自定义头文件 2、宏定义伪指令 其格式如下： # define 宏标识符 宏体 例： #define U32 unsigned int #define U16 unsigned short #define S32 int #define S16 short int #define U8 unsigned char #define S8 char

5.5 嵌入式C编程 C语言的“预处理伪指令”在嵌入式程序设计中的应用。 3、条件宏：先测试是否定义过某宏标识符，然后决定如何处理。这样做是为了避免重复定义。 格式： #ifdef 宏标识符 #undef 宏标识符 #define 宏标识符 宏体 #else #endif 例： #ifdef INCLUDE_SERIAL #undef NUM_TTY #define NUM_TTY N_UART_CHANNELS #undef CONSOLE_TTY #define CONSOLE_TTY 0 #undef CONSOLE_BAUD_RATE #define CONSOLE_BAUD_RATE 115200

5.5 嵌入式C编程 C语言的“预处理伪指令”在嵌入式程序设计中的应用 4、条件编译伪指令 格式 #if（条件表达式1） … #elif（条件表达式2） #elif（条件表达式n） #else #endif 这样，编译时，编译器仅对#if（）…#endif之间满足某一条件表达式 的源文件部分进行编译。

5.5 嵌入式C编程 使用寄存器变量 当对一个变量频繁被读写时，需要反复访问内存，从而花费大量的存取时 间。为此，C语言提供了一种变量，即寄存器变量。这种变量存放在CPU的寄存 器中，使用时，不需要访问内存，而直接从寄存器中读写，从而提高效率。寄存 器变量的说明符是register。对于循环次数较多的循环控制变量及循环体内反复 使用的变量均可定义为寄存器变量，而循环计数是应用寄存器变量的最好候选者。 例： /* 求1+2+3+….+n的值 */ WORD Addition(BYTE n) { 　register i，s=0；　for(i=1；i<=n；i++) 　{ 　　s=s+i； 　} 　return s； }

5.5 嵌入式C编程 活用位操作 使用C语言的位操作可以减少除法和取模的运算。在计算机程序中数 据的位是可以操作的最小数据单位，理论上可以用“位运算”来完成所有的 运算和操作，因而，灵活的位操作可以有效地提高程序运行的效率 。 例： /* 方法1 */ int i,j; i = 879 / 16; j = 562 % 32; /* 方法2 */ int i,j; i = 879 >> 4; j = 562 - (562 >> 5 << 5);

5.5 嵌入式C编程 活用位操作 C语言位运算除了可以提高运算效率外，在嵌入式系统 的编程中，它的另一个最典型的应用，而且十分广泛地正在 活用位操作 　 C语言位运算除了可以提高运算效率外，在嵌入式系统 的编程中，它的另一个最典型的应用，而且十分广泛地正在 被使用着的是位间的（&）、（|）、非（~）操作，这跟嵌 入式系统的编程特点有很大关系。 例： rGPCDAT=(rGPCDAT&0xFFFFFFF0)|0x0E rINTMSK&=~(BIT_TIMER1)

5.5 嵌入式C编程 数据指针 在嵌入式系统的编程中，常常要求在特定的内存单元读写内容，汇编有对应 的MOV指令，而除C/C++以外的其它编程语言基本没有直接访问绝对地址的能 力。在嵌入式系统的实际调试中，多借助C语言指针所具有的对绝对地址单元内 容的读写能力。以指针直接操作内存多发生在如下几种情况： 某I/O芯片被定位在CPU的存储空间而非I/O空间，而且寄存器对应于 某特定地址； 两个CPU之间以双端口RAM通信，CPU需要在双端口RAM的特定单 元（称为mail box）书写内容以在对方CPU产生中断； 读取在ROM或FLASH的特定单元所烧录的汉字和英文字模。 例： int *p = (int *)0xF000FF00 ； *p=0xABCD； #define rGPACON (*(volatile unsigned *)0x56000000)； rGPACON＝0x1234；

5.5 嵌入式C编程 关键字volatile 一般这个修饰符用来告知编译器，被修饰的变量是个“易 都不会被优化。 用法 1、中断服务程序中修改的供其它程序检测的变量需要加volatile。 2、多任务环境下各任务间共享的标志应该加volatile。 3、存储器映射的硬件寄存器通常也要加volatile说明，因为每次对它的读写都可能由不同意义。