STM32的C与汇编语言混合编程

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一、实验要求

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在第三周STM32汇编语言编程与仿真调试的基础上，继续学习Keil下STM32的C与汇编语言混合编程。任务：
（1）参考附件资料，完成C语言调用汇编函数；
（2）修改参考代码，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；
（3）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？

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二、实验过程及结构

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1、创建项目

1）打开工程
点击 Project ——> Open Project，打开之前实验“STM32汇编语言编程与仿真调试”创建的工程。

配置环境如下：
① 工程的目标环境设置为STM32F103C8；
② CMSIS下选择CORE，Device下选择Startup；
③ Output 中勾选 Create HEX File 生成 hex 文件；
④ Debug中选择“Use Simulator”，设置Dialog DLL项为“DARMSTM.DLL”，parameter项为“-pSTM32F103C8”。

2）添加文件
右击 Source Group 1 ，点击 Add New Item to Group；点击 Asm Files (.s)创建汇编文件Func.s 和C Flie(.c)创建C语言文件main.c，输入文件名。

2、C语言调用汇编函数

1）源码

Func.s程序：

	
	AREA	My_Function,CODE,READONLY ;这一行必要的除了My_Function可以自己取名以外，其他的都是模板
	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程序：

#include

extern void Init_1(void);

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

2）编译调试

① 编译（设置断点）
Func.s程序：

main.c程序：

② 调试

程序进入循环，R1与R2不断加1。

最后，R1与R2均由0加到10。

3、修改代码并跟踪调试

1）源码

Func.s程序：

	
	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		; LR（R14）保存返回地址，PC（R15）是当前地址，把LR给PC就是从子程序返回，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程序：

# include

extern int Init_1(int x);

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

① 在ARM编程里，函数调用过程中，子函数的参数值传递按顺序存放在R0，R1，R2，R3里，超过4个参数值传递放栈帧里。
② MOV PC,LR的作用：LR（R14）保存返回地址，PC（R15）是当前地址，把LR给PC就是从子程序返回。
因此：Init_1(10)传入的10放到R0中，由MOV PC,LR返回110。

2）编译调试

① 编译（设置断点）
Func.s程序：

main.c程序：

② 调试
此时，Init_1(10)的10被自动传入R0。

此时，xx的值为0x6E，即110，调用成功。

3）ARM中参数的传递和使用

① C语言调用函数传递参数的方法

C语言调用函数时，在32位程序中使用栈传递，而在64位程序中，传递方式和参数个数有关，当参数个数小于等于6个时，参数会使用寄存器被传递，当参数大于6个时，6个寄存器被分配后，会利用栈来传递多余的参数，且参数的传递都是从右到左压栈或是存入寄存器。

② ARM中寄存器用法

寄存器 R0-R3 用作传入函数参数，传出函数返回值。在子程序调用之间，可以将 R0-R3 用于任何用途。被调用函数在返回之前不必恢复 R0-R3。如果调用函数需要再次使用 R0-R3 的内容，则它必须保留这些内容。
寄存器 R4-R11 被用来存放函数的局部变量。如果被调用函数使用了这些寄存器，它在返回之前必须恢复这些寄存器的值。R11 是栈帧指针 fp。
寄存器 R12 是内部调用暂时寄存器 ip。它在过程链接胶合代码（例如，交互操作胶合代码）中用于此角色。在过程调用之间，可以将它用于任何用途。被调用函数在返回之前不必恢复R12。
寄存器 R13 是栈指针 sp。它不能用于任何其它用途。sp 中存放的值在退出被调用函数时必须与进入时的值相同。
寄存器 R14 是链接寄存器 lr。如果您保存了返回地址，则可以在调用之间将 r14 用于其它用途，程序返回时要恢复
寄存器 R15 是程序计数器 pc。它不能用于任何其它用途。

4、汇编函数调用C语言

1）源码

Func.s程序：

	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  transfer8    ; 声明transfer8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 transfer8  	  ; 调用transfer8，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程序：

# include

extern void	Init_1(void);

int transfer8(void)
{
     return 8;
}
int main()
{
	Init_1();
	
	return 0;
}

2）编译调试

① 编译（设置断点）

Func.s程序：

main.c程序：

② 调试


执行transfer8后，R0变为8，成功调用。

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三、实验总结

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在本次实验过程中，我遇到了许多问题，例如：如何利用汇编语言编写程序，如何在汇编语言中调用一个C语言写的函数，以及如何跟踪调试出正确答案，虽然在单片机的课程中学习过汇编语言的编写和keil软件的使用，但是我对汇编语言依然不甚了解，在实验过程中出现了编译错误和跟踪调试不出结果等问题，最终还是通过上网查询相关资料和询问同学，我才解决了出现的问题，完成了此次实验内容。

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四、参考资料

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1、keil：C语言里面调用汇编程序.pdf链接
2、arm编程，关于函数调用形参实参在通用寄存器和栈帧里的对应关系。用汇编透视c语法操作链接
3、C语言在ARM中函数调用时，栈是如何变化的？链接
4、C语言调用函数时参数是使用栈还是寄存器链接
5、ADS1.2 在汇编代码中调用C函数链接
6、STM32下C语言与汇编语言混合编程链接