嵌入式系统/ARM技术中的ARM中C和汇编混合编程及示例

在嵌入式系统开发中，目前使用的主要编程语言是C和汇编，C++已经有相应的编译器，但是现在使用还是比较少的。在稍大规模的嵌入式软件中，例如含有OS，大部分的代码都是用C编写的，主要是因为C语言的结构比较好，便于人的理解，而且有大量的支持库。        尽管如此，很多地方还是要用到汇编语言，例如开机时硬件系统的初始化，包括CPU状态的设定，中断的使能，主频的设定，以及RAM的控制参数及初始化，一些中断处理方面也可能涉及汇编。另外一个使用汇编的地方就是一些对性能非常敏感的代码块，这是不能依靠C编译器的生成代码，而要手工编写汇编，达到优化的目的。而且，汇编语言是和CPU的指令集紧密相连的，作为 在嵌入式系统开发中，C语言和汇编语言的混合编程是常见的实践，尤其是在ARM架构的嵌入式系统上。C语言因其结构清晰、易读性好且拥有丰富的库支持，成为编写大部分代码的首选。然而，在某些特定场景下，如硬件初始化、中断处理或性能敏感的代码段，汇编语言的优势就显现出来，它能够直接操控CPU状态、设置中断、调整主频，甚至进行精细的内存管理。 汇编语言与CPU指令集紧密相关，能提供对硬件的直接访问，对于优化性能至关重要。在嵌入式系统中，特别是在有操作系统的环境中，C语言用于编写高级逻辑，而汇编则用于实现低级任务。此外，由于C编译器生成的代码无法满足某些性能要求，开发者需要直接编写汇编代码来达到最佳效果。 C和汇编混合编程主要分为以下四种情况： 1. **在C语言中内嵌汇编**： 使用`__asm`或`asm`关键字可以将汇编指令插入C代码中。不过，内嵌汇编有一些限制，比如不能直接修改程序计数器（PC），必须使用B或BL指令跳转；应避免使用复杂的C表达式来防止物理寄存器冲突；并且通常应让编译器自动分配寄存器。例如，上述示例展示了如何在C函数中使用内嵌汇编实现字符串复制。 2. **在汇编中使用C定义的全局变量**： 当内嵌汇编不足以满足需求时，可以将汇编代码写入独立的汇编文件。在这种情况下，通过C语言的全局变量实现数据传递。C文件定义全局变量，汇编文件可以访问并修改它们。例如，一个C函数调用汇编函数来修改全局变量的值。 3. **C函数调用汇编函数**： C程序可以调用用汇编语言编写的函数，这通常涉及到函数声明和参数传递。在汇编文件中，需要使用`EXPORT`关键字声明函数，并正确地处理参数和返回值。 4. **汇编函数调用C函数**： 汇编函数可以调用C函数，但需要明确声明C函数的入口点。在汇编代码中，通过`.global`指令导出C函数，并使用适当的指令调用之。 混合编程的关键在于理解和管理不同语言之间的接口，包括参数传递、寄存器使用和内存管理。在实际应用中，需要平衡效率和可维护性的关系，适时利用C语言的抽象和汇编语言的控制能力。 C和汇编混合编程在嵌入式系统开发中发挥着至关重要的作用，特别是在ARM平台的低层功能实现和性能优化方面。开发者需要熟悉两种语言的特性和交互方式，以便在不同的层次上有效地解决问题。