Cortex-M系列：在C文件中插入汇编

最新推荐文章于 2024-10-16 15:47:03 发布

NoDistanceY

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分类专栏：嵌入式文章标签： Thumb汇编 const SP相关寻址排他访问

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本文深入探讨在Cortex-M系列CPU的C文件中嵌入汇编程序的方法，包括嵌入汇编、内联汇编等技巧，并通过实际C函数示例，如基本运算、数组处理等，展示如何优化程序执行效率。

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本文旨在阐述如何在Cortex-M系列CPU的C文件中插入汇编程序。通过观察C语言生成的汇编程序，在必要时刻知道如何写更为复杂的汇编代码。通过学习ARM工具链生成的汇编程序，可实现较高效的汇编指令学习，更重要的在于知道程序有多大的优化空间。特别地，理解数组处理方式，能更深刻地理解数组越界到底会有怎样的影响；理解文本池访问的方式，能更直观地知道常量以及const关键字在汇编中是如何体现的。

本文承接参考链接[3]和[7],故对一些概念没有再具体讲解。

1 Cortex-M7程序生成

编译的整个过程为：预编译、编译、汇编、链接

1.1 基本概念

格式：

[标号] <指令|条件|S> <操作数>;[注释]

注：指令指伪指令或汇编指令；条件和S见“表5.3 Cortex-M 汇编语言的后缀”[1]。

1、在ARM工具链和GNU工具链的伪指令是不同的，即不同的编译器GNU的伪指令可能不同。一般GNU工具链的伪指令以“.”为开头。下面我将在Keil5中使用ARM工具链测试一些汇编指令，都是在.c文件中编写和调用。

2、汇编指令到具体CPU手册找，如[2]

2、操作数可以是下表的寄存器，也可以是立即数“#0x01”,或是定义的常量（在ARM工具链中，用“EQU”定义，用“=常量名”引用），或是指针的本质用法（"[R3]"）。

寄存器	__asm中的字符串
APSR	"apsr"
BASEPRI	"basepri"
BASEPRI_MAX	"basepri_max"
CONTROL	"control"
EAPSR(EPSR+APSR)	"eapsr"
EPSR	"epsr"
FAULTMASK	"faultmask"
IAPSR(IPSR+APSR)	"iapsr"
IEPSSR(IPSR+EPSR)	"iepsr"
IPSR	"ipsr"
MSP	"msp"
PRIMASK	"primask"
PSP	"psp"
PSR	"psr"
r0~r12	"r0"~"r12"
r13	"r13"或“sp”
r14	"r14"或"lr"
r15	"r15"或“oc”
XPSR	"xpsr"

1.2 书写规范[6]

a\所有标号必须在一行的顶格书写

b\所有的指令均不能顶格书写

c\标识符大小写敏感

d\ARM指令、伪指令、寄存器名可以全部大写字母，也可以全部小写字母，但不要大小写混合使用。

（如可以"BX lr”,但不能“Bx lr”）

e\语句间可以插入空行，也可以某行只有标号，以使得源代码的可读性更好。

1.3 嵌入汇编

__asm uint8_t myADD( uint8_t lhs,uint8_t rhs )
{
	MOV r2,r0
	ADDS r0,r2,r1
	UXTB r0,r0
	BX lr
}

注：容易出现“表面语法错误”，编译后并不会报错。

嵌入汇编提供一个汇编函数的空壳子，提供个入口，里面的所有操作都有程序员自己写，尤其是lhs和rhs不能在汇编中直接使用。在调用者调用时，lhs存在r0,rhs存在r1[7]。需要返回的值应该写在r0上。函数的返回也需要将LR写入CP寄存器来返回。中间的过程再补充一下就行。

调用者使用的C语言及发生的汇编如下：

remp = testAdd(10,20);

想要在汇编中直接使用lhs和rhs可用下一方法。

1.4 内联汇编

内联汇编的框架有C函数搭建，在内联汇编里即可以使用寄存器名，也可以使用“可见”的C变量。

uint8_t myADD1( uint8_t lhs,uint8_t rhs)
{
	uint8_t rslt;
	__asm
	{
		ADD rslt,lhs,rhs
	}
	return rslt;
}

uint8_t myADD2( uint8_t lhs,uint8_t rhs)
{
	uint8_t rslt;
	__asm("ADDS rslt,lhs,rhs");
	return rslt;
}

两个函数的汇编结果相同，结果如下所示：