【ARM 嵌入式 C 入门及渐进 6 -- 使用asm在C语言中内嵌汇编代码 】

内嵌汇编使用场景

C 内嵌汇编主要用于实现一些高级操作或者利用汇编代码的性能优势来提高程序的效率。以下是一些常见的使用场景：

• 优化代码性能：由于汇编代码可以直接访问处理器的寄存器和指令集，因此可以实现高效的代码执行，从而提高程序的性能。例如，在对图像进行处理时，可以使用汇编代码来加速算法的执行。

• 访问硬件资源：内嵌汇编还可以用于访问硬件资源，例如，通过汇编代码来直接控制硬件设备的寄存器，以实现对硬件设备的控制和操作。

• 实现特定功能：有些功能可能需要使用汇编代码来实现，例如，字符串操作、位操作、内存访问等。

1.1 C 内嵌汇编语法介绍

使用 GCC 编译器在 C 语言程序中嵌入汇编代码的方法与使用 GCC 编译器时类似。具体实现方法如下：

asm [volatile] (AssemblerTemplate : OutputOperands [ : InputOperands [ : Clobbers ]]); 

其中，各个参数的含义与使用 GCC 编译器时相同。需要注意的是，在 ARM 架构中，汇编代码的语法与 x86 架构有所不同，需要使用 ARM 汇编语言。

下面是一个简单的示例，演示如何在 C 语言程序中使用嵌入式汇编代码实现将两个整数相加的功能：

#include 

int main(void) 
{ 
	int a = 1, b = 2, c; 
	asm volatile ("add %[a], %[b], %[c]" : [c] "=r" (c) : [a] "r" (a), [b] "r" (b));
	
	printf("result: %d\n", c); return 0; 
 }

在上述示例中，使用了 ARM 汇编代码模板 “add %[a], %[b], %[c]”，表示将操作数 a 和 b 相加，并将结果保存到 c 中。其中，占位符 %[a]、%[b] 和 %[c] 分别表示输入操作数 a、b 和输出操作数 c。

在输入操作数列表中，使用了修饰符 “r”，表示将变量 a 和 b 存储在通用寄存器中。在输出操作数列表中，使用了修饰符 “=r”，表示将变量 c 存储在通用寄存器中，并且需要在计算后返回给 C 语言程序。
需要注意的是，在使用嵌入式汇编代码时，需要确保代码的正确性和安全性，避免出现未定义的行为和安全漏洞。

1.1.1 关键字 asm

在 GCC 编译器中，关键字 asm 用于在 C 或 C++ 语言程序中嵌入汇编代码。通过嵌入汇编代码，可以实现一些高级的操作或者利用汇编代码的性能优势来提高程序的效率。

使用 asm 关键字时，需要按照一定的语法规则编写汇编代码，并指定输入操作数、输出操作数和使用的寄存器等信息。具体的使用方法可以参考前面提到的 Linux ARM GCC 在 C 语言中内嵌汇编的示例代码。

1.1.2 C 内嵌 MRS/MSR指令

以ARMv8 架构下读取CPU ID的操作作为例子：

static uint64_t get_cpu_id(void)
{
        uint64_t mpidr_el1;

        asm volatile("mrs %0, mpidr_el1" : "=r" (mpidr_el1));

        return mpidr_el1;
}

如果要是向 armv8 系统寄存器写值可以使用下面代码：

        //reg_val = 0x000018c1;
        reg_val = 0x000018d9;
        asm volatile("msr TRCCONFIGR, %0" : : "r" (reg_val));
        asm volatile("isb");

如果每一条指令都要使用一句 "asm volatile(“xxx”)显得过于麻烦，可以将多条汇编指令写到一块，如下：

        asm volatile (
                // Configure HCR_EL2
                "orr w0, wzr, #(1 << 3)\n"
                "orr x0, x0, #(1 << 4)\n"
                "orr x0, x0, #(1 << 31)\n"
                "msr HCR_EL2, x0\n"
        );