College of Computer Science & Technology

Presentation on theme: "College of Computer Science & Technology"— Presentation transcript:

1 College of Computer Science & Technology
第三章 ARM9汇编编程 College of Computer Science & Technology

2 第三章 ARM9汇编编程 ARM汇编程序结构 ARM指令寻址方式 ARM9指令集 ARM汇编语言伪操作与伪指令
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY ARM汇编程序结构 ARM指令寻址方式 ARM9指令集 ARM汇编语言伪操作与伪指令

3 汇编语言优点 直接操作底层硬件，有利于底层控制 代码效率高 汇编语言缺点 与硬件联系紧密，移植性差 非结构化，代码不易理解，可维护性差
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 汇编语言优点 直接操作底层硬件，有利于底层控制 代码效率高 汇编语言缺点 与硬件联系紧密，移植性差 非结构化，代码不易理解，可维护性差 改善 高级语言

4 应用程序 实时操作系统RTOS Kernel BSP板极支持包/HAL硬件抽象层
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 应用程序 C，C++,Java API 用户图形接口 文件系统 TCP/IP协议 高级语言C 实时操作系统RTOS Kernel BSP板极支持包/HAL硬件抽象层 汇编语言 硬件

5 第三章 ARM9汇编编程 ARM汇编程序结构 ARM指令寻址方式 ARM9指令集 ARM汇编语言伪操作与伪指令
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY ARM汇编程序结构 ARM指令寻址方式 ARM9指令集 ARM汇编语言伪操作与伪指令 ARM汇编语言与C语言混编程序

6 ARM汇编语言与C/C++语言混合编程 C语言程序内嵌汇编语句 C语言中调用汇编函数 汇编语言中调用C函数
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY C语言程序内嵌汇编语句 C语言中调用汇编函数 汇编语言中调用C函数

7 内嵌式汇编语句 函数-实现结果为64位的乘法 C语言函数 内嵌汇编函数 long long smull(int x, int y) {
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 函数-实现结果为64位的乘法 long long smull(int x, int y) { return (long long) x * y; } C语言函数 内嵌汇编函数 long long smull(int x, int y) { long long res; __asm { SMULL ((int*)&res)[0], ((int*)&res)[1], x, y } return res; }

8 内嵌汇编（Inline-assembler）
I.C语言程序中内嵌汇编指令 鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 内嵌汇编（Inline-assembler） 通过嵌入汇编语句，实现高级语言相同的功能 可以优化编程，提高编程效率。 ①怎样嵌入汇编语句 汇编语言 高级语言C 内嵌汇编 内嵌汇编 汇编语言 高级语言C 内嵌汇编: C/C++编译器编译 汇编：汇编器直接汇编 突出的不同： 1）汇编语言-大量通过直接通过寄存器名使用寄存器，内嵌汇编- 使用C定义的变量，由编译器分配寄存器，不直接指定物理寄存器号 2）汇编伪指令不好用了，因为不是使用汇编器汇编 3）SWI/BL，需要保存现场，恢复现场，比较麻烦，需要查资料准确确定调用格式 ②内嵌汇编与汇编不同 硬核

9 1.怎样在C中内嵌汇编语句（1） 方法一 内嵌语句形式——C++编译器支持形式
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 方法一 内嵌语句形式——C++编译器支持形式 asm(“instruction[;instrunction]”); 分隔多条语句 long long smull(int x, int y) { long long res; asm ( “SMULL ((int*)&res)[0], ((int*)&res)[1], x, y” ); return res; } C++编译器要求源文件后缀为*.cpp 分号用于分隔语句，故不能加注释

10 怎样在C中内嵌汇编语句（2） 方法二 内嵌程序段形式-C编译器支持 __asm{ instruction [；instruction] …
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 常用 方法二 内嵌程序段形式-C编译器支持 __asm{ instruction [；instruction] … instruction } C语法习惯 两条下划线 long long smull(int x, int y) { long long res; __asm { SMULL ((int*)&res)[0], ((int*)&res)[1], x, y } return res; }

11 示例-内嵌汇编实现strcopy函数 void my_strcpy(const char *src, char *dst) {
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY void my_strcpy(const char *src, char *dst) { int ch; __asm loop: LDRB ch, [src], #1 STRB ch, [dst], #1 CMP ch, #0 BNE loop } 内嵌汇编标号与C相同 ARMASM语句 STRB r2,[r1],#1

12 2.内嵌汇编与汇编语言之间的差异 鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 内嵌汇编语句中操作数尽量不要使用物理寄存器，应使用C常量/局部变量，变量在编译时由编译器分配寄存器，所以相当于操作寄存器； 以免造成冲突 __asm { MOV r0, x ADD y, r0, x / y } X=10 Y=2 Y最后应该=？ 编译器在运算表达式时，使用了r0

13 使用物理寄存器务必谨慎 因为： 计算C表达式的值，将使用R0~R3作为临时寄存器
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 使用物理寄存器务必谨慎 因为： 计算C表达式的值，将使用R0~R3作为临时寄存器 过程调用，将利用R0~R3传递参数 （APCS规则），使用R12（ip）作为临时寄存器，修改R14（lr），存放返回地址 以上操作都有可能更改CPSR 并且不允许直接操作PC（达到转移的效果）

14 既然参数由r0~r3传递，所以直接对r0~r3操 作,认为是对实参进行操作。
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 误区 既然参数由r0~r3传递，所以直接对r0~r3操 作,认为是对实参进行操作。 int bad_f(int x) { __asm ADD r0, r0, #1 } return x; } 传参使用r0,r0=x 编译器认为此处使用的r0并不是实参x 改为：ADD x,x,#1 调用后，X=?

15 内嵌汇编另一作用-直接控制底层硬件 典型应用-使用内嵌汇编开/关中断 inline void enable_IRQ(void) ；开中断函数
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 典型应用-使用内嵌汇编开/关中断 inline void enable_IRQ(void) { int tmp; __asm MRS tmp, CPSR BIC tmp, tmp, #0x80 MSR CPSR_c, tmp } ；开中断函数 ；CPSR-I位清零，开中断

16 __inline void disable_IRQ(void) { int tmp; __asm MRS tmp, CPSR
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY __inline void disable_IRQ(void) { int tmp; __asm MRS tmp, CPSR ORR tmp, tmp, #0x80 MSR CPSR_c, tmp } ；关中断函数 ；CPSR-I位置位，关中断

17 ② ① II . C语言程序中调用汇编函数 C源文件 调用 ASM源文件 调用汇编函数strcpy 内嵌汇编指令到C语言源文件
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY C源文件 调用汇编函数strcpy 内嵌汇编指令到C语言源文件 调用 ② C源文件内调用C函数strcpy strcpy内嵌汇编实现拷贝 ASM源文件 内嵌汇编指令与ARM汇编相比： 发生了很多更改 有了很多限制 效率比ARMASM差 汇编函数strcpy ①

18 汇编函数的编写 标号 -函数名，函数的入口 MOV pc,lr -从函数返回 strcpy strcpy（）{ }
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 汇编函数的编写 标号 -函数名，函数的入口 MOV pc,lr -从函数返回 strcpy LDRB r2, [r1],#1 ; 取出一个字符，修改地址 STRB r2, [r0],#1 ; 向字符串2存入该字符，修改地址 CMP r2, # ; 测试字符是不是\0 BNE strcopy ; 如果不是，继续传送 MOV pc,lr ；返回 strcpy（）{ }

19 死循环！ ？ start LDR r1,=str2 LDR r2,=str1 BL strcpy 运行结果为： 返回BL下一条 strcpy
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY start LDR r1,=str2 LDR r2,=str1 BL strcpy 运行结果为： 死循环！ ？ 返回BL下一条 strcpy LDRB r2, [r1],#1 STRB r2, [r0],#1 CMP r2, #0 BNE strcopy MOV pc,lr ；返回 汇编函数应写在主程序之后，以免造成不应该的调用。 stop MOV r0,0x18 LDR r1,=0x20026 SWI 0x123456 strcpy LDRB r2, [r1],#1 STRB r2, [r0],#1 CMP r2, #0 BNE strcopy MOV pc,lr ；返回 stop MOV r0,0x18 LDR r1,=0x20026 SWI 0x123456

20 必须在汇编中用export声明将函数导出 而在C程序中使用extern声明函数原形
II . C语言程序中调用汇编函数 鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 调用问题1： 汇编函数和C程序位于不同的源文件中 要进行函数调用 必须在汇编中用export声明将函数导出 而在C程序中使用extern声明函数原形 AREA SCopy, CODE EXPORT strcopy strcopy …. MOV pc,lr END #include <stdio.h> extern void strcopy(char *d, char *s); int main(){ … }

21 C调用函数使用的实参，根据APCS规则，编译器将按照顺序通过R0~R3寄存器传递给汇编函数。
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 调用问题2： 参数传递 C调用函数使用的实参，根据APCS规则，编译器将按照顺序通过R0~R3寄存器传递给汇编函数。 汇编函数 C调用 func func(arg1,arg2,arg3,arg4) r0 r1 r2 r3

22 #include <stdio.h> extern void strcopy(char *d, char *s);
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY #include <stdio.h> extern void strcopy(char *d, char *s); int main() { char srcstr[] = "First string - source "; char dststr[] = "Second -destination "; strcopy(dststr,srcstr); } AREA SCopy, CODE EXPORT strcopy strcopy LDRB r2, [r1],#1 STRB r2, [r0],#1 CMP r2, #0 BNE strcopy MOV pc,lr END

23 第二种参数传递方法 使用C全局变量进行参数传递 通过内存传递参数，速度慢 汇编函数 C程序
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 第二种参数传递方法 使用C全局变量进行参数传递 通过内存传递参数，速度慢 汇编函数 C程序 import globalvar 定义全局变量globalvar func extern func(void) ldr r0,=globalvar int main() ldr r1,[r0] { … func() } ；声明无形参 ；调用无实参 R1为globalvar的值

24 III.汇编程序中调用C函数 #include <stdio.h>
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY #include <stdio.h> char srcstr[] = "First string - source "; char dststr[] = "Second -destination "; extern void strcopy(void); int main() { strcopy(); } char型8位 int型16位 AREA SCopy, CODE EXPORT strcopy IMPORT srcstr IMPORT dststr strcopy LDR r0,=dststr LDR r1,=srcstr LDRB r2, [r1],#1 STRB r2, [r0],#1 CMP r2, #0 BNE strcopy MOV pc,lr END

25 III.汇编语言中调用C函数 系统启动过程： 系统启动->0x00000000地址 0x00000000单元 B reset
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 系统启动过程： 系统启动->0x 地址 0x 单元 B reset 复位异常处理程序为汇编语言程序对系统部分初始化 将控制权交给C语言编写的启动程序，继续对包括RAM，Cache在内的系统器件进行初始化

26 III.汇编语言中调用C函数 调用方法: IMPORT函数名，BL函数名 C函数 汇编程序 IMPORT 函数名 …
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY 调用方法: IMPORT函数名，BL函数名 C函数 汇编程序 IMPORT 函数名 … r0 r1 r2 r3 BL 函数名 func(arg1,arg2,arg3,arg4) 传参 调用

27 int sum(int a, int b, int c) { return a + b + c; }
鲁东大学 LUDONG UNIVERSITY AREA f, CODE, READONLY IMPORT sum ENTRY start MOV r1,#1 MOV r2,#2 MOV r3,#3 BL sum END int sum(int a, int b, int c) { return a + b + c; }