MIPS GCC 嵌入式汇编（龙芯适用）

 

1. GCC 内嵌汇编的基本格式

asm("assembly code");

如：

	asm("syscall");	//触发一个系统调用


如果有多条指令，则需在指令尾部添加'/t'和'/n'，如：

	asm("li	v0, 4011/t/n" "syscall");


括号里的字符串 GCC 前端不作分析，直接传给汇编器 as ，故而相联指令间需插入换行符。

'/t' 加入只为排版对齐一些而已，可以使用 gcc -S tst.c -o tst.s 查看生成的 tst.s

因为 GCC 并不对 asm 后括号中的指令作分析，故而如果指令修改一些的寄存器的值，GCC是
不知道的，这个会引入一些问题。

另外 asm 可以替换为 __asm__ ，效果等价。__asm__ 一般用于头文件中，防止关键字 asm 
可能与一些变量、函数名冲突。	

内嵌汇编如何与 C 变量交换数据？


2. GCC 内嵌汇编扩展格式

asm ( 	
		"assembly code" 
		: output_operand			/* 输出参数列表 */ 
		: input_operand				/* 输入参数列表 */ 
		: clobbered_operand			/* 被改变的操作对象列表 */ 
	);


以一个例子来说明：

如果我们要读取CP0 25 号硬件计数寄存器的值，并返回之，可以这样：

int get_counter()
{
	int rst;

	asm(							/* mfc0 为取cp0 寄存器值的指令 */
		"mfc0	%0, $25/t/n"		/* %0 表示列表开始的第一个寄存器 */
		: "=r" (rst)				/* 告诉gcc 让rst对应一个通用寄存器 */
		);

	return rst;
}


"=r" 中，'=' 为修饰符，表示该操作对象只写，一般用于修饰输出参数列表中。'r' 表示任意
一个通用寄存器。

由于我们只要取得一个值，故而只用到了输出列表。代码中也没修改一些寄存器的值gcc不知道，
（输出、输入列表中的寄存器gcc是知道的）故而被改变的操作对象列表亦可省去。


如果我们要重设CP0 24 号硬件计数器之控制寄存器的值，则：

    unsigned int op = 0x80f;

	asm volatile(
					"mtc0 %0, $24"
					:				/* 没有输出，列表为空 */
					:"r"(op)		/* 输入参数，告诉gcc 让op对应一个通用寄存器 */
				);


volatile 关键字表示让GCC优化生成代码时，不要移动、删除我们的汇编码。
另外 __volatile__与其含义相同，引入的目的与__asm__是一样的。


如果我们重设后，立即读取CP0 24号寄存器的值，则：

	unsigned int rst;
    unsigned int op = 0x80f;

	asm volatile(
					"mtc0	%1, $24/t/n"	/* %1 表示 op 对应的寄存器 */
					"mfc0	%0, $25/t/n"	/* %0 表示 rst 对应的寄存器 */
					: "=r" (rst)
					: "r" (op)
				);



如果我们要操作的对象位于存储器中，我们可以使用 'm' 来修饰输入输出参数，如：

unsigned short data[] = {
    0x0, 0x0, 0x0, 0x0,
    0x1, 0x3, 0x5, 0x7,
    0x1, 0x3, 0x5, 0x7,
};

void pmullh()
{
	asm volatile
	  (
		".set mips3/n/t"
		".set noreorder/n/t"

		"ldc1 $f0, %1/n/t"		/* 取 data+4 处的四个数组元素值到 f0 中 */
		"ldc1 $f2, %2/n/t"		/* 对应输入列表的 *(data+8)	*/
						/* %2 编译后会替换成类似 16($12) 的形式 */


		"pmullh $f2, $f2, $f0/n/t"	/* 按16位为单位数据相乘，取结果的低位 */

		"sdc1 $f2, %0/n/t"		/* 将结果写入data的前四个位置 */

		".set reorder/n/t"
		".set mips0/n/t"

		: "=m"(*data)
		: "m"(*(data+4)), "m"(*(data+8))
		: "$f0", "$f2", "memory"
	  );
}


注意到使用'm'修饰的操作数，后面括号里跟的不是指针，而是开始的第一个元素值。
%0，%1, %2 依次对应输出列表的一个，输入列表的两个操作数，编译后会被gcc替换
成类似 0($12)，8($12)，16($12)的形式，其中$12置数组首地址，即: %0等价于0($12)

由于我们嵌入的代码改变了 $f0, $f2 的值，而他们不在输出、输入列表中，故而要将其陈列
于被改变操作数列表(clobbered operand list)中，以告诉gcc 我们改变了他们的值，以免gcc 误判。

因为代码中我们改变了内存中数据的值，如果此前gcc生成的代码读取了该内存处的值，并保
存于寄存器中的话，由于我们更新了这段数据，所以需要告诉gcc在后面要重新加载数据，这
个需要在被改变操作数列表中(clobbered operand list)写入 "memory"。


3. 修饰符

= 	只写，常用于修饰所有输出操作数	
+ 	只读
& 	只用于输出，一般和'='一起用，如："=&r" (val)


4. 其他对输入、输出对象的操作符

d General-purpose integer register
f Floating-point register (if available)
h ‘Hi’ register
ll ‘Lo’ register
x ‘Hi’ or ‘Lo’ register
y General-purpose integer register
z Floating-point status register
I Signed 16-bit constant (for arithmetic instructions)
J Zero
K Zero-extended 16-bit constant (for logic instructions)
L Constant with low 16 bits zero (can be loaded with lui)
M 32-bit constant which requires two instructions to load (a constant which is not ‘I’, ‘K’, or ‘L’)
N Negative 16-bit constant
O Exact power of two
P Positive 16-bit constant
G Floating point zero
Q Memory reference that can be loaded with more than one instruction (‘m’ is preferable for asm statements)
R Memory reference that can be loaded with one instruction (‘m’ is preferable for asm statements)
S Memory reference in external OSF/rose PIC format (‘m’ is preferable for asm statements)