<think>我们有一个Cortex-M0的C代码片段,需要将其转换为汇编代码。由于Cortex-M0使用Thumb指令集,我们将使用ARM汇编语言(Thumb模式)进行转换。
注意:由于不同的编译器生成的汇编可能不同,这里我们根据代码逻辑手动转换,并尽量保持功能一致。
给定的C代码包括三个函数:xMBPortTimersInit, vMBPortTimersEnable, vMBPortTimersDisable,以及一个中断服务程序prvvTIMERExpiredISR。
我们假设:
- 寄存器使用:遵循AAPCS(ARM Architecture Procedure Call Standard),函数调用时,参数通过r0, r1等传递,返回值在r0中。
- 中断服务程序需要保存和恢复上下文。
由于prvvTIMERExpiredISR是一个中断服务程序,我们需要在汇编中正确保存和恢复寄存器,并正确返回。
另外,代码中使用了外设寄存器(如TIM1)和一些标准外设库函数(如std_rcc_apb2_clk_enable, std_tim_init等),这些在汇编中需要替换为直接操作寄存器。
由于外设寄存器操作的具体地址取决于具体的微控制器,这里我们使用宏定义来代替具体的寄存器地址。在实际应用中,需要根据数据手册定义这些地址。
由于代码较长,我们将分函数进行转换。
首先,我们定义一些必要的寄存器地址和位定义(根据STM32F0系列或其他Cortex-M0芯片的TIM1和RCC寄存器定义):
- RCC_APB2ENR 地址(假设为0x40021018),其中TIM1时钟使能位(第11位)
- TIM1相关寄存器:CR1, CR2, SMCR, DIER, SR, CNT, PSC, ARR, EGR等。
但是,由于原代码使用了库函数,我们有两种选择:
1. 在汇编中调用C库函数(不推荐,因为这样汇编代码仍然依赖库)。
2. 将库函数展开为直接操作寄存器。
这里我们选择第二种方法,但是需要知道库函数的具体操作。由于原代码中库函数的具体实现未知,我们将根据函数名和参数推测其操作。
我们按照函数逐个转换:
1. xMBPortTimersInit( USHORT usTim1Timerout50us )
参数:usTim1Timerout50us(16位)在r0中传递。
返回值:BOOL(TRUE=1)在r0中返回。
步骤:
a. 使能TIM1时钟:设置RCC_APB2ENR寄存器的TIM1EN位(第11位)。
b. 计算预分频值:tmp_psc_value = (SystemCoreClock / 10000) - 1;
这里SystemCoreClock是系统时钟频率,假设为48MHz,则tmp_psc_value = (48000000/10000)-1 = 4799。
但是注意,代码中计算tmp_psc_value是作为ARR(自动重装载值)使用的,而参数usTim1Timerout50us被赋值给了预分频器(PSC)。
实际上,原代码中:
basic_init_struct.prescaler = usTim1Timerout50us; // 预分频器
basic_init_struct.period = tmp_psc_value; // 自动重装载值
c. 初始化TIM1:设置TIM1的PSC和ARR等寄存器。
d. 配置NVIC:设置TIM1中断的优先级并使能。
e. 清除更新事件标志和使能更新中断。
f. 禁用定时器。
注意:由于Cortex-M0的NVIC寄存器是内存映射的,我们需要访问NVIC的寄存器。
2. vMBPortTimersEnable: 使能定时器,包括清除标志、使能中断、计数器清零、使能计数器。
3. vMBPortTimersDisable: 禁用定时器,包括清除标志、禁用中断、计数器清零、禁用计数器。
4. prvvTIMERExpiredISR: 中断服务程序,调用pxMBPortCBTimerExpired函数(函数指针),然后中断返回。
由于汇编代码较长,我们只写出关键步骤,并尽量使用伪代码(使用EQU定义寄存器地址)和注释。
注意:在中断服务程序中,我们需要保存和恢复寄存器(除了PC, PSR外,还需要保存r0-r3, r12, lr),因为C函数调用会修改这些寄存器。但是,Cortex-M0在进入中断时自动保存了部分寄存器(R0-R3, R12, LR, PC, PSR),而我们在中断服务程序中调用的函数可能会修改其他寄存器(r4-r11),所以如果使用了这些寄存器,则需要手动保存。然而,我们的中断服务程序很简单,只调用了一个函数,该函数可能会修改r0-r3, r12, lr,所以我们需要手动保存r4-r11吗?实际上,根据AAPCS,被调用的函数会保存r4-r11,所以中断服务程序本身不需要额外保存,但为了安全,我们保存r0-r3和r12以及lr(因为lr在中断服务程序中有特殊用途)。
然而,在Cortex-M中,中断服务程序使用一个特殊的返回指令(bx lr)并不正确,应该使用中断返回指令(通常使用汇编器提供的宏)。在汇编中,我们可以直接使用“bx lr”返回,但需要将lr设置为特殊的值(0xFFFFFFFx)。实际上,在进入中断时,硬件将lr设置为特殊的值(EXC_RETURN),所以我们不能破坏lr。因此,在中断服务程序中,我们只需要保存可能被修改的寄存器(r0-r3, r12)以及lr(因为lr中保存了EXC_RETURN),然后调用函数,最后恢复这些寄存器并使用bx lr返回。
但是,根据AAPCS,函数调用会破坏r0-r3和r12,所以我们只需要保存这些寄存器以及lr(即EXC_RETURN)。注意,在中断服务程序中,lr在进入时已经被设置为一个特殊值(例如0xFFFFFFF9),所以我们需要保存它。
步骤:
保存r0-r3, r12, lr到栈中。
调用pxMBPortCBTimerExpired(函数指针,假设该函数指针在某个全局变量中,或者它是一个已知的函数?)
恢复r0-r3, r12, lr。
使用bx lr返回。
然而,pxMBPortCBTimerExpired是一个函数指针,我们需要知道它的地址。假设它的地址保存在一个全局变量中,比如`pxMBPortCBTimerExpired`。
但是,原代码中调用方式为:`( void )pxMBPortCBTimerExpired( );`,说明pxMBPortCBTimerExpired是一个无参数、无返回值的函数指针。
在汇编中,我们可以这样调用:
ldr r0, =pxMBPortCBTimerExpired ; 将函数指针的地址加载到r0
ldr r0, [r0] ; 加载函数指针的值到r0
blx r0 ; 调用函数
由于我们保存了lr(EXC_RETURN),在调用函数后,我们恢复lr,然后返回。
现在,我们开始编写汇编代码。由于代码量很大,我们只写出关键部分的伪代码,并假设寄存器地址已定义。
注意:我们使用ARM汇编语法(GNU汇编器)。
定义寄存器地址:
RCC_BASE: 0x40021000
RCC_APB2ENR: 0x18 (相对于RCC_BASE的偏移)
TIM1_BASE: 0x40012C00
TIM_CR1: 0x00
TIM_CR2: 0x04
TIM_SMCR: 0x08
TIM_DIER: 0x0C
TIM_SR: 0x10
TIM_EGR: 0x14
TIM_CNT: 0x24
TIM_PSC: 0x28
TIM_ARR: 0x2C
NVIC_ISER: 0xE000E100 // 中断使能寄存器
NVIC_IPR0: 0xE000E400 // 中断优先级寄存器0(因为TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQn的中断号可能是17,所以优先级寄存器偏移为17*4/4=17,但每个优先级寄存器有4个字节对应一个中断?实际上每个优先级寄存器是32位,每8位一个中断优先级,所以一个寄存器可以容纳4个中断。因此中断号17的优先级在NVIC_IPR4的字节1(因为17/4=4余1))
但是,由于直接操作NVIC寄存器比较复杂,而且原代码使用了NVIC_SetPriority和NVIC_EnableIRQ函数,我们也可以调用这两个函数(如果我们在汇编中保留C库函数调用)或者展开它们。
为了简化,我们假设在汇编中直接操作寄存器,并假设TIM1中断号为17(具体根据芯片而定,例如STM32F0中TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQn为17)。
设置中断优先级:NVIC_SetPriority(TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQn, NVIC_PRIO_0);
NVIC_PRIO_0为0,所以优先级寄存器中对应位设为0。
中断使能:NVIC_EnableIRQ(TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQn) -> 设置NVIC_ISER寄存器的第17位。
由于代码较长,我们只转换第一个函数xMBPortTimersInit作为示例,其他函数类似。
注意:由于汇编代码很长,我们只写出函数体,并假设一些常量。
我们使用以下寄存器映射:
r0: 参数和临时值
r1, r2, r3, r4: 临时寄存器
开始编写xMBPortTimersInit的汇编代码:</think>### Cortex-M0 C代码转汇编程序
以下是将提供的C代码转换为Cortex-M0汇编语言的实现。Cortex-M0使用Thumb指令集,所有指令都是16位的。转换过程涉及寄存器操作、内存访问和中断处理。
```assembly
; 假设寄存器地址定义
; RCC_APB2ENR = 0x40021018
; TIM1_CR1 = 0x40012C00
; TIM1_DIER = 0x40012C0C
; TIM1_SR = 0x40012C10
; TIM1_CNT = 0x40012C24
; NVIC_ISER = 0xE000E100
; NVIC_IPR0 = 0xE000E400
; BOOL xMBPortTimersInit(USHORT usTim1Timerout50us)
xMBPortTimersInit:
PUSH {R4-R7, LR} ; 保存寄存器
MOVS R4, R0 ; 保存参数 usTim1Timerout50us 到 R4
; 使能 TIM1 时钟 (RCC_APB2ENR |= (1 << 11))
LDR R0, =0x40021018 ; RCC_APB2ENR 地址
LDR R1, [R0]
MOVS R2, #0x800 ; 第11位掩码 (1 << 11)
ORRS R1, R1, R2
STR R1, [R0]
; 计算 tmp_psc_value = (SystemCoreClock/10000) - 1
; 假设 SystemCoreClock = 48000000 (48MHz)
LDR R5, =4799 ; (48000000/10000)-1 = 4799
; 配置 TIM1 寄存器 (伪代码简化)
; std_tim_init(TIM1, &basic_init_struct)
LDR R0, =0x40012C00 ; TIM1_CR1 地址
MOVS R1, #0 ; 向上计数模式
STR R1, [R0, #0x00] ; CR1
STR R4, [R0, #0x28] ; PSC = usTim1Timerout50us
STR R5, [R0, #0x2C] ; ARR = tmp_psc_value
; 设置 NVIC 优先级和使能
; TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQn = 17
LDR R0, =0xE000E400 ; NVIC_IPR0
MOVS R1, #0 ; 最高优先级
STRB R1, [R0, #17] ; 设置优先级
LDR R0, =0xE000E100 ; NVIC_ISER
MOVS R1, #0x00020000 ; 第17位
STR R1, [R0]
; 清除标志和禁用定时器
LDR R0, =0x40012C10 ; TIM1_SR
MOVS R1, #0
STR R1, [R0] ; 清除更新标志
LDR R0, =0x40012C0C ; TIM1_DIER
STR R1, [R0] ; 禁用更新中断
MOVS R0, #1 ; 返回 TRUE
POP {R4-R7, PC} ; 恢复寄存器并返回
; void vMBPortTimersEnable()
vMBPortTimersEnable:
LDR R0, =0x40012C10 ; TIM1_SR
MOVS R1, #0
STR R1, [R0] ; 清除标志
LDR R0, =0x40012C0C ; TIM1_DIER
MOVS R1, #1
STR R1, [R0] ; 使能更新中断
LDR R0, =0x40012C24 ; TIM1_CNT
STR R1, [R0] ; 计数器清零
LDR R0, =0x40012C00 ; TIM1_CR1
MOVS R1, #1
STR R1, [R0] ; 使能定时器
BX LR
; void vMBPortTimersDisable()
vMBPortTimersDisable:
LDR R0, =0x40012C10 ; TIM1_SR
MOVS R1, #0
STR R1, [R0] ; 清除标志
LDR R0, =0x40012C0C ; TIM1_DIER
STR R1, [R0] ; 禁用更新中断
LDR R0, =0x40012C24 ; TIM1_CNT
STR R1, [R0] ; 计数器清零
LDR R0, =0x40012C00 ; TIM1_CR1
STR R1, [R0] ; 禁用定时器
BX LR
; 中断服务程序
TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQHandler:
PUSH {R0-R3, LR} ; 保存上下文
LDR R0, =0x40012C10 ; TIM1_SR
MOVS R1, #0
STR R1, [R0] ; 清除中断标志
BL pxMBPortCBTimerExpired ; 调用回调函数
POP {R0-R3, PC} ; 恢复上下文并返回
```
### 代码解释:
1. **寄存器使用**:
- `R0-R3`:用于参数传递和临时计算
- `R4-R7`:保存长期变量(如函数参数)
- `LR`:链接寄存器,保存返回地址
2. **关键操作**:
- **时钟使能**:通过设置`RCC_APB2ENR`寄存器的第11位来使能TIM1时钟
- **定时器配置**:设置预分频器(PSC)和自动重装载值(ARR)
- **NVIC配置**:设置中断优先级并启用TIM1中断
- **中断处理**:保存上下文→清除中断标志→调用回调函数→恢复上下文
3. **中断处理流程**:
- 中断发生时自动跳转到`TIM1_BRK_UP_TRG_COM_IRQHandler`
- 使用`PUSH`/`POP`保存和恢复寄存器
- 必须手动清除中断标志位
4. **优化特点**:
- 使用`STR`/`LDR`直接操作寄存器提高效率
- 最小化栈操作(仅保存必要寄存器)
- 利用立即数加载优化常数操作