Cortex-M3中C与汇编的交互

      以下内容摘自《ARM Cortex-M3权威指南》

 

      概览

      在CM3 上编程，既可以使用C 也可以使用汇编。可能还有其它语言的编译器，但是大多数人还是会在C 与汇编的世界里游弋。C 与汇编都有尺短寸长，不能互相取代。使用C 能开发大型程序，而汇编则用于执行特种任务。

 

      什么时候使用汇编? 

      如果工程比较小，使用纯汇编常常是可行的，而且你能随心欲地优化和控制程序。不过，你的开发周期会变长。尤其是当工程变大，需要处理比较复杂的数据结构，以及要管理函数库时，你将发现汇编会使工作量激增。各种地址和间接引用千头万绪；bug 劈头盖脸；甚至好几天都改不完，简直就是自虐。当然，如果你想成为系统开发的大虾，就必须以“我不下地狱谁下地狱”的决心，去勇敢面对，后天下乐而乐。

      不论如何，时间宝贵。我们应该以C 来实现程序的大框架，而本着好钢用在刀刃上的原则来使用汇编，因为只有在不多的特殊场合是非使用汇编语言不可的，它们是：

      无法用 C 写成的函数，如操作特殊功能寄存器，以及实施互斥访问。
      在危急关头执行处理的子程（如，NMI 服务例程）。
      存储器极度受限，只有使用汇编才可能把程序或数据挤进去。
      执行频率非常高的子程，如操作系统的调度程序。
      与处理器体系结构相关的子程，如上下文切换。
      对性能要求极高的应用，如防空炮的火控系统

 

      C中如何嵌入汇编?

      尽管在使用了C后，大大加速了开发，但是底层的系统控制往往还需要汇编代码。很多编译器都允许你直接在C代码中插汇编，称为“内联汇编”；另外还允许你写独立的汇编模块，与编译后的C模块一起连接。以往，使用内联汇编的作法比较多，但是在ARM编译器中，不支持对Thumb‐2指令的内联汇编。取而代之的，是从RealView C编译器的3.0版开始，新增了所谓“嵌入式汇编”的功能，它支持Thumb‐2指令。它让你可以在C程序中插入使用汇编语言编写的函数，例如：

__asm void SetFaultMask(unsigned int new_value)
{
//在这里使用汇编代码实现本函数
MSR FAULTMASK, new_value // 把new_value写入FAULTMASK中
BX LR // 返回主程序（不可省略）
}

      RealView C 编译器对嵌入式汇编的详细论述，在《RVCT 3.0 Compiler and Library Guide(Ref6)》中给出。

 

      汇编与C 的接口

      在很多情况下，都需要让C 程序模块与汇编程序模块互相交互，它们包括：
      在 C 代码中使用了嵌入式汇编（或者是在GNU 工具下，使用了内联汇编）
      C 程序呼叫了汇编程序，这些汇编程序是在独立的汇编源文件中实现的
      汇编程序调用了C程序

      在这些情况下，必须知晓参数是如何传递的，以及值是如何返回的，才能在主调函数与子程序之间协同工作。这些交互的机制在ARM中有明确的规定，由文档《ARM Architecture Procedure Call Standard(AAPCS, Ref5)》给出。

      不过，在大多数场合下的情况都比较简单：当主调函数需要传递参数（实参）时，它们使用R0‐R3。其中R0传递第一个，R1传递第2个……在返回时，把返回值写到R0中。在子程序中，可以随心所欲地使用R0‐R3，以及R12（回顾第9章，想想为什么会PUSH它们）。但若使用R4‐R11，则必须在使用之前先PUSH它们，使用后POP回来。

      可见，汇编程序使用R0‐R3, R12时会很舒服。但是如果换个立场——汇编要呼叫C函数，则考虑问题的方式就有所不同：必须意识到子程序可以随心所欲地改写R0‐R3, R12，却决不会改变R4‐R11。因此，如果在调用后还需要使用R0‐R3,R12，则在调用之前，必须先PUSH，从C函数返回后再POP它们，对R4‐R11则不用操心。在本章的示例程序中，绝大多数只是调用汇编子程序，它们只影响少量寄存器，或者会在返回前恢复寄存器的内容，所以往往没有严格遵守AAPCS。这主要是为了突出其它重点，简化程序，请读者不要钻牛角尖。