[嵌入式]【嵌入式06】STM32的C与汇编语言混合编程

一、题目要求

修改代码，要求将原汇编语言 Init_1函数的类型改为 int Init_1(init) ，此函数功能修改为传入一个整型数x，函数运行后返回整型数 x+100。 请编程实现，并仿真跟踪调试；
如果要求在汇编函数中调用一个 C语言写的函数，应该如何修改汇编代码？

二、项目创建

打开Keil ARM，Project->New μVision Project->选择STM32F103ZE

添加main.c和Func.s文件

Func.s

	AREA	MY_FUNCTION,CODE,READONLY
	EXPORT 	Init_1  ; 与在c文件中定义的Init_1函数关联起来


; 高级语言中的声明和使用变量其实是对板子寄存器的使用，所以我们只需要直接使用寄存器即可

Init_1

	MOV R1,#0     ; 设R1寄存器为i
	MOV R2,#0	  ; 设R2寄存器为j
	
LOOP	; 写在最左边的是程序段的段名，执行跳转程序时用到
	CMP R1,#10	  ; 比较R1和10的大小
	BHS LOOP_END  	  ; 如果R1大于等于10，则跳转到LOOP_END程序段，反之忽略该语句，直接执行下面的语句
	ADD R2,#1	  ; j++
	ADD R1,#1     ; i++
	B LOOP		  ; 循环
	
LOOP_END
	NOP	
	
	END  ; 必须空格后再写END,不然会被认为是段名，表示程序结束

main.c

# include<stdio.h>

extern void	Init_1(void);

int main(){
	
	Init_1();
	
	return 0;
}

三、C语言调用汇编-无参数调用

1、仿真设置

打开魔法棒，选择Debug，勾选Use Simulator
将左侧的Dialog DLL中的内容改为DARMSTM.DLL，将Parameter的内容改为-pSTM32F103C8

2、设置断点

在目标行前侧点击，生成小红点，即完成断点设置

3、编译并调试

编译build或rebuild后，进行调试

在左上角点击step或step over或Run To Cursor Line
观察R1、R2的寄存器值的变化
可以发现其由0逐步加到10

四、C语言调用汇编语言-有参数调用

1、修改 三 中代码

Func.s

 
	AREA	MY_Function,CODE,READONLY
	EXPORT 	Init_1  ; 与在c文件中定义的Init_1函数关联起来


; 高级语言中的声明和使用变量其实是对板子寄存器的使用，所以我们只需要直接使用寄存器即可

Init_1
	ADD R0,#100     ; 将传入的值+100
	MOV PC,LR		; 返回R0
	
	
LOOP	; 写在最左边的是程序段的段名，执行跳转程序时用到
	CMP R1,#10	  ; 比较R1和10的大小
	BHS LOOP_END  	  ; 如果R1大于等于10，则跳转到LOOP_END程序段，反之忽略该语句，直接执行下面的语句
	ADD R2,#1	  ; j++
	ADD R1,#1     ; i++
	B LOOP		  ; 循环
	
LOOP_END
	NOP	
	
	
	END  ; 必须空格后再写END,不然会被认为是段名，表示程序结束

main.c

# include<stdio.h>

extern int Init_1(int x);

int main(){
	
	int xx = Init_1(10);
	printf("%d", xx);
	
	return 0;
}

在Keil中，子函数的参数值传递按顺序存放到了R0、R1、R2、R3中，超过四个参数值传递放栈帧里。

由此，Init_1(10)传入的10放到了R0中，由MOV PC,LR返回110.

2、设置断点

3、编译并调试

操作同上


此时值为6E即110，调用成功！

五、汇编语言调用C语言函数

1、修改 四 中代码

Func.s

	AREA	MY_Function,CODE,READONLY
	EXPORT 	Init_1  ; 与在c文件中定义的Init_1函数关联起来
	IMPORT  get5    ; 声明get5 为外部引用


; 高级语言中的声明和使用变量其实是对板子寄存器的使用，所以我们只需要直接使用寄存器即可

Init_1

	MOV R1,#0     ; 设R1寄存器为i
	MOV R2,#0	  ; 设R2寄存器为j
	
LOOP	; 写在最左边的是程序段的段名，执行跳转程序时用到
	CMP R1,#10	  ; 比较R1和10的大小
	BHS LOOP_END  	  ; 如果R1大于等于10，则跳转到LOOP_END程序段，反之忽略该语句，直接执行下面的语句
	ADD R2,#1	  ; j++
	ADD R1,#1     ; i++
	BL get5  	  ; 调用get5，返回的值传入R0
	B LOOP		  ; 循环
	
LOOP_END
	NOP	
	
	
	END  ; 必须空格后再写END,不然会被认为是段名，表示程序结束

main.c

# include<stdio.h>

extern void	Init_1(void);

int get5(void);

int main(){
	
	printf("Begin...\n");
	Init_1();

	
	return 0;
}

int get5(){
	return 5;
}

2、设置断点

3、编译并调试

执行get5后，R0变为了5，调用成功！

六、其他

1、C与汇编之间函数调用ATPCS简介

• ARM-Thumb 过程调用标准 ATPCS（ARM-Thumb Procedure Call Standard）
• ATPCS 标准既是ARM 编译器使用的函数调用规则，也是设计可被 C 程序调用的汇编函数的编写规则
• ATPCS 规定，ARM 的数据堆栈为 FD 型堆栈，即满递减堆栈
• 函数是通过寄存器和堆栈来传递参数和返回函数值的，形参和返回值都应定义在具有暂存性质的寄存器和堆栈中

2、参数如何传递

汇编程序调用C函数时，函数的入口参数使用栈来传送,参数的传递顺序是从右到左。即函数最后（最右边的）一个参数先入栈，而最左边的第一个参数最后入栈，然后执行 CALL 指令去调用C函数。

3、参数的清除

在C函数返回后，汇编程序需要把先前压入栈中的函数参数清除掉，即调用者负责清除参数占用的栈空间。

4、C语言与汇编语言混合程序

在C程序中内联或嵌入式汇编代码，以提高程序的效率

内联汇编

• 在 C 程序中直接编写汇编程序段而形成一个语句块，这个语句块可以使用除了 BX 和 BLX之外的全部ARM指令来编写
• 可以使程序实现一些不能从C获得的底层功能
• 汇编语句块中，如果有两条指令占据了同一行，那么必须用分号“ ；”将它们分隔
• 如果一条指令需要占用多行，那么必须用反斜线符号“ \ ”作为续行符
• 可以在内联汇编语言块内的任意位置使用C/C++格式的注释
• 内联汇编代码中定义的标号可被用作跳转或C/C++ goto 语句的目标，同样，在C/C++代码中定义的标号，也可被用作内联汇编代码跳转指令的目标
• 在内联汇编语句块中最好使用 C 或 C++ 变量作为操作数
• 状态寄存器 PSR ，任何对 PSR 的引用总是执行指向物理 PSR

void enable_IRQ(void)
{
int tmp;
_ _asm //声名内联汇编代码
{
MRS tmp, CPSR
BIC tmp, tmp, #0x80
MSR CPSR_c, tmp
}
}

• 内联汇编的限制
  • 它不支持 Thumb 指令；除了程序状态寄存器 PSR 之外，不能直接访问其他任何物理寄存器
  • 如果在内联汇编程序指令中出现了以某个寄存器名称命名的操作数，那么它被叫做虚拟寄存器，而不是实际的物理寄存器。编译器在生成和优化代码的过程中，会给每个虚拟寄存器分配实际的物理寄存器，但这个物理寄存器可能与在指令中指定的不同。
  • 在内联汇编代码中不能使用寄存器 PC（R15）、LR（R14）和SP（R13）
  • 处理器模式会禁止使用 C 操作数或对已编译 C 代码的调用，直到将处理器模式恢复为原设置之后

嵌入式汇编

• 嵌入式汇编程序是一个编写在C程序外的单独汇编程序，该程序段可以像函数那样被 C 程序调用
• 嵌入式汇编具有真实汇编的所有特性，数据交换符合 ATPCS 标准，同时支持 ARM 和Thumb，所以它可以对目标处理器进行不受限制的低级访问
• 不能直接引用 C/C++ 的变量
• 参数名只允许使用在参数列表中，不能用在嵌入式汇编函数体内
• 在 C 程序中调用嵌入式汇编程序的方法与调用 C 函数的方法相同

定义一个嵌入式汇编函数的语法格式为：
_ _asm return–type function–name(parameter-list)
{
汇编程序段
}

return–type：函数返回值类型，C语言中的数据类型
function–name：函数名
parameter-list：函数参数列表

七、总结

ARM在C语言中调用汇编函数的方法
在C中调用汇编文件中的函数，要做的主要工作有两个：
一是在C中声明函数原型，并加extern关键字；
二是在汇编中用EXPORT导出函数名，并用该函数名作为汇编代码段的标识，最后用mov pc, lr返回。然后，就可以在C中使用该函数了。

参考：
[1] https://blog.csdn.net/longintchar/article/details/79511747
[2] https://blog.csdn.net/sinat_27421407/article/details/78829508