ARM中C和汇编混合编程及示例
在嵌入式系统开发中，目前使用的主要编程语言是C和汇编，C++已经有相应的编译器，但是现在使用还是比较少的。在稍大规模的嵌入式软件中，例如含有OS，大部分的代码都是用C编写的，主要是因为C语言的结构比较好，便于人的理解，而且有大量的支持库。
尽管如此，很多地方还是要用到汇编语言，例如开机时硬件系统的初始化，包括CPU状态的设定，中断的使能，主频的设定，以及RAM的控制参数及初始化，一些中断处理方面也可能涉及汇编。另外一个使用汇编的地方就是一些对性能非常敏感的代码块，这是不能依靠C编译器的生成代码，而要手工编写汇编，达到优化的目的。而且，汇编语言是和CPU的指令集紧密相连的，作为涉及底层的嵌入式系统开发，熟练对应汇编语言的使用也是必须的。
单纯的C或者汇编编程请参考相关的书籍或者手册，这里主要讨论C和汇编的混合编程，包括相互之间的函数调用。下面分四种情况来进行讨论，暂不涉及C++。
1． 在C语言中内嵌汇编
在C中内嵌的汇编指令包含大部分的ARM和Thumb指令，不过其使用与汇编文件中的指令有些不同，存在一些限制，主要有下面几个方面：
a. 不能直接向PC寄存器赋值，程序跳转要使用B或者BL指令
b. 在使用物理寄存器时，不要使用过于复杂的C表达式，避免物理寄存器冲突
c. R12和R13可能被编译器用来存放中间编译结果，计算表达式值时可能将R0到R3、R12及R14用于子程序调用，因此要避免直接使用这些物理寄存器
d. 一般不要直接指定物理寄存器，而让编译器进行分配
内嵌汇编使用的标记是 __asm或者asm关键字，用法如下：
__asm
{
instruction [; instruction]
…
[instruction]
}
asm(“instruction [; instruction]”);
下面通过一个例子来说明如何在C中内嵌汇编语言，
#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;
}
在这里C和汇编之间的值传递是用C的指针来实现的，因为指针对应的是地址，所以汇编中也可以访问。
2． 在汇编中使用C定义的全局变量
内嵌汇编不用单独编辑汇编语言文件，比较简洁，但是有诸多限制，当汇编的代码较多时一般放在单独的汇编文件中。这时就需要在汇编和C之间进行一些数据的传递，最简便的办法就是使用全局变量。
/* cfile.c
* 定义全局变量，并作为主调程序
*/
#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;
}
对应的汇编语言文件
;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中调用汇编的函数
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。从C的角度，并不知道该函数的实现是用C还是汇编。更深的原因是因为C的函数名起到表明函数代码起始地址的左右，这个和汇编的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
在这里，C和汇编之间的参数传递是通过ATPCS（ARM Thumb Procedure Call Standard）的规定来进行的。简单的说就是如果函数有不多于四个参数，对应的用R0-R3来进行传递，多于4个时借助栈。函数的返回值通过R0来返回。
4． 在汇编中调用C的函数
在汇编中调用C的函数，需要在汇编中IMPORT 对应的C函数名，然后将C的代码放在一个独立的C文件中进行编译，剩下的工作由连接器来处理。
;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 */
int cFun(int a， int b， int c)
{
return a + b + c;
}
在汇编中调用C的函数，参数的传递也是通过ATPCS来实现的。需要指出的是当函数的参数个数大于4时，要借助stack，具体见ATPCS规范。
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《深入浅出》中写到：用户模式不能直接切换到其他模式，只能通过SWI进入特权模式。
当运行在用户模式时，企图通过调用IRQ开关函数来控制中断的开关，但是没有成功。程序如下：
void IRQ_En( void )
{
unsigned int temp;
__asm
{
MRS temp， CPSR
BIC temp， temp， #0x80
MSR CPSR_c， temp
}
}
跟踪发现当执行到MSR CPSR_c， temp时，CPSR_c的内容并不改变。书上只是说不能改变模式，并没有说不可以改变其他标志位。是不是CPSR_c是作为一个整体，在用户模式下不能被修改？
如果在其他模式下，例如系统模式，运用上面的函数可以正常开启IRQ中断。
==》》
1、 首先，请明确：ARM处理器具有七种模式，按权限来区别，有用户模式和特权模式之分，而CPSR为七种模式共用的状态寄存器，由ARM内核来监视它与控制内部操作的。顾名思义，除了6种特权模式，在用户模式下用户程序是没有权限来修改CPSR的相关控制位，即I、F、T和模式设置位的。
2、 而一般情况下，程序是运行在用户模式下的。如果发生了软中断，即SWI中断，则将进入对应的管理模式（特权模式）。此时，才可以进行控制位的修改。
3、 此外，CPSR_c表示状态寄存器的控制位域。系统模式虽然与用户模式共用一套寄存器，但它属于特权模式，因此可以进行CPSR_c控制位的修改，进行正常开户IRQ中断。
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可执行映象文件的格式: *.axm、 *.bin、 *.elf、 *.hex
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 ;2 个下划线
{
汇编语言程序
~~~~~~~~
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(/).
在C/C++程序中内嵌汇编指令注意事项：
o 必须小心使用物理寄存器，如R0~R3、SP、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:
__asm
{
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.
o 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)
{
__asm
{
ADD x，x，#1
}
return(x)
}
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：
o 使用IMPORT伪指令声明这个全局变量。
o 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。
o 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
C程序与汇编程序互相调用规则
寄存器的使用规则：“子程序间”通过寄存器R0～R3来传递参数。在“子程序中”，使用寄存器R4～R11来保存局部变量。
- 寄存器R12用于子程序间scratch寄存器(用于保存SP，在函数返回时使用该寄存器出桟），记作IP。
- 寄存器R13用于数据栈指针，记作SP。寄存器SP在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。
- 寄存器R14称为链接寄存器，记作LR。它用于保存子程序的返回地址。
- 寄存器R15是程序计数器，记作PC
*.axf (下载到sdram 里面调试(AXD))
ARM fromelf(转化) ----> *.bin、*.elf、*.hex、*.i32 烧写到flash里面保存 。
1. 将映象文件(*.axf)下载到SDRAM内调试，工具为JTAG 板 或者仿真器.
RO BASE: 设置SDRAM内的地址，可以设置SDRAM 的首地址，或者是靠近首地址值的地址值，RO BASE的值一定要按照字对齐.
RW BASE: 也可以不设置，如果要设置，RW BASE –RO BASE >映象文件的大下最好不设置， 值一定要按照字对齐.
2. 将映象文件(*.bin *.hex) 烧写到nor flash 内
RO BASE: 设置flash 首地址(0x00000000)， 值一定要按照字对齐.
RW BASE: 一定要设置，设置的地址值在SD RAM 内， 值一定要按照字对齐.
IMAGE ENTRY POINT: 可以不设置，如果设置就和RO BASE的值.
PLACE AT BEGINNING OF IMAGE：Object/Symbol:填写映象文件中，第一个要执行的源文件的目标文件.
(异常中断的跳转函数)