GCC 内联汇编(GCC内嵌ARM汇编规则)

发布者:HeavenlySunset最新更新时间:2024-08-30 来源: cnblogs关键字:GCC  内联汇编  ARM 手机看文章 扫描二维码
随时随地手机看文章

有时为了高效,有时为了直接控制硬件,有些模块我们不得不直接用汇编语言来编写,并且对外提供调用的接口,隐藏细节,这其实就是内联汇编。如何使用内联汇编?我们就以 GCC 为例,一窥其中奥秘!

一、关键字
如何让 GCC 知道代码中内嵌的汇编呢? 借助关键字!来看下面的例子:

__asm__ __volatile__('hlt');

__asm__ 表示后面的代码为内嵌汇编,asm 是 __asm__ 的别名。__volatile__ 表示编译器不要优化代码,后面的指令保留原样,volatile 是它的别名。括号里面是汇编指令。

二、示例分析
使用内嵌汇编,要先编写汇编指令模板,然后将 C 语言表达式与指令的操作数相关联,并告诉 GCC 对这些操作有哪些限制条件。示例如下:

__asm__ __violate__ ('movl %1,%0' : '=r' (result) : 'm' (input));

movl %1,%0 是指令模板;%0 和 %1 代表指令的操作数,称为占位符,内嵌汇编靠它们将C 语言表达式与指令操作数相对应。

指令模板后面用小括号括起来的是 C 语言表达式,本例中只有两个:result 和 input ,他们按照出现的顺序分别与指令操作数 %0 、%1 对应;注意对应顺序:第一个 C 表达式对应 %0 ;第二个表达式对应 %1 ,依次类推,操作数至多有10 个,分别用 %0, %1 …. %9 表示。

在每个操作数前面有一个用引号括起来的字符串,字符串的内容是对该操作数的限制或者说要求。result 前面的限制字符串是 =r ,其中 = 表示 result 是输出操作数, r 表示需要将 result 与某个通用寄存器相关联,先将操作数的值读入寄存器,然后在指令中使用相应寄存器,而不是 result 本身,当然指令执行完后需要将寄存器中的值存入变量 result ,从表面上看好像是指令直接对 result 进行操作,实际上 GCC 做了隐式处理,这样我们可以少写一些指令。 input 前面的 r 表示该表达式需要先放入某个寄存器,然后在指令中使用该寄存器参加运算。

C 表达式或者变量与寄存器的关系由 GCC 自动处理,我们只需使用限制字符串指导 GCC 如何处理即可。限制字符必须与指令对操作数的要求相匹配,否则产生的汇编代码将会有错,读者可以将上例中的两个 r,都改为 m (m表示操作数放在内存,而不是寄存器中),编译后得到的结果是:

movl input, result

很明显这是一条非法指令,因此限制字符串必须与指令对操作数的要求匹配。例如指令 movl 允许寄存器到寄存器,立即数到寄存器等,但是不允许内存到内存的操作,因此两个操作数不能同时使用 m 作为限定字符。
内嵌汇编语法如下:

__asm__(汇编语句模板: 输出部分: 输入部分: 破坏描述部分)

共四个部分:汇编语句模板,输出部分,输入部分,破坏描述部分,各部分使用“:”格开,汇编语句模板必不可少,其他三部分可选,如果使用了后面的部分,而前面部分为空,也需要用“:”格开,相应部分内容为空。例如:

__asm__ __volatile__('cli': : :'memory')

具体这几部分都有什么限制呢?这得从细处着手!

三、语法细节
1、汇编语句模板
汇编语句模板由汇编语句序列组成,语句之间使用“;”、“n” 或 “nt” 分开。指令中的操作数可以使用占位符引用 C 语言变量,操作数占位符最多10 个,名称如下:%0,%1,…,%9。指令中使用占位符表示的操作数,总被视为 long 型(4个字节),但对其施加的操作根据指令可以是字或者字节,当把操作数当作字或者字节使用时,默认为低字或者低字节。对字节操作可以显式的指明是低字节 还是次字节。方法是在 % 和序号之间插入一个字母,b 代表低字节,h 代表高字节,例如:%h1。

2、输出部分
输出部分描述输出操作数,不同的操作数描述符之间用逗号格开,每个操作数描述符由限定字符串和 C 语言变量组成。每个输出操作数的限定字符串必须包含“=”表示他是一个输出操作数。 例如:

__asm__ __volatile__('pushfl ; popl %0 ; cli':'=g' (x) )

描述符字符串表示对该变量的限制条件,这样 GCC 就可以根据这些条件决定如何分配寄存器,如何产生必要的代码处理指令操作数与 C 表达式或 C 变量之间的联系。

3、输入部分
输入部分描述输入操作数,不同的操作数描述符之间使用逗号格开,每个操作数描述符由限定字符串和 C 语言表达式或者 C 语言变量组成。 示例如下:

例 1 :
__asm__ __volatile__ ('lidt %0' : : 'm' (real_mode_idt));

例 2:
Static __inline__ void __set_bit(int nr, volatile void * addr)
{
__asm__(
'btsl %1,%0'
:'=m' (ADDR)
:'Ir' (nr));
}

后例功能是将 (*addr) 的第 nr 位设为 1。第一个占位符 %0 与 C 语言变量 ADDR 对应,第二个占位符 %1 与 C语言变量 nr 对应。因此上面的汇编语句代码与下面的伪代码等价:btsl nr, ADDR,该指令的两个操作数不能全是内存变量,因此将 nr 的限定字符串指定为“Ir”,将 nr 与立即数或者寄存器相关联,这样两个操作数中只有ADDR 为内存变量。

4、限制字符
限制字符有很多种,有些是与特定体系结构相关,此处仅列出常用的限定字符和i386中可能用到的一些常用的限定符。它们的作用是指示编译器如何处理其后的 C 语言变量与指令操作数之间的关系。


分类
限定符
描述
通用寄存器
“a”
将输入变量放入eax
“b”
将输入变量放入ebx
“c”
将输入变量放入ecx
“d”
将输入变量放入edx
“s”
将输入变量放入esi
“d”
将输入变量放入edi
“q”
将输入变量放入eax,ebx,ecx,edx中的一个
“r”
将输入变量放入通用寄存器,即eax,ebx,ecx,edx,esi,edi之一
“A”
把eax和edx合成一个64 位的寄存器(use long longs)
内存
“m”
内存变量
“o”
操作数为内存变量,但其寻址方式是偏移量类型, 也即基址寻址
“V”
操作数为内存变量,但寻址方式不是偏移量类型
“ ”
操作数为内存变量,但寻址方式为自动增量
“p”
操作数是一个合法的内存地址(指针)
寄存器或内存
“g”
将输入变量放入eax,ebx,ecx,edx之一,或作为内存变量
“X”
操作数可以是任何类型
立即数
“I”
0-31之间的立即数(用于32位移位指令)
“J”
0-63之间的立即数(用于64位移位指令)
“N”
0-255之间的立即数(用于out指令)
“i”
立即数
“n”
立即数,有些系统不支持除字以外的立即数,则应使用“n”而非 “i”
匹配
“ 0 ”
表示用它限制的操作数与某个指定的操作数匹配
“1” ...
也即该操作数就是指定的那个操作数,例如“0”
“9”
去描述“%1”操作数,那么“%1”引用的其实就是“%0”操作数,注意作为限定符字母的0-9 与指令中的“%0”-“%9”的区别,前者描述操作数, 后者代表操作数。
&
该输出操作数不能使用过和输入操作数相同的寄存器
操作数类型
“=”
操作数在指令中是只写的(输出操作数)
“+”
操作数在指令中是读写类型的(输入输出操作数)
浮点数
“f”
浮点寄存器
“t”
第一个浮点寄存器
“u”
第二个浮点寄存器
“G”
标准的80387浮点常数
%
该操作数可以和下一个操作数交换位置,例如addl的两个操作数可以交换顺序(当然两个操作数都不能是立即数)
#
部分注释,从该字符到其后的逗号之间所有字母被忽略
*
表示如果选用寄存器,则其后的字母被忽略


5、破坏描述部分
破坏描述符用于通知编译器我们使用了哪些寄存器或内存,由逗号格开的字符串组成,每个字符串描述一种情况,一般是寄存器名;除寄存器外还有 “memory”。例如:“%eax”,“%ebx”,“memory” 等。


关键字:GCC  内联汇编  ARM 引用地址:GCC 内联汇编(GCC内嵌ARM汇编规则)

上一篇:uboot环境变量与内核MTD分区关系
下一篇:ARM体系下的GCC内联汇编

推荐阅读最新更新时间:2024-11-02 12:47

英伟达收购Arm交易面临更严格审查
据报道,英国最高反垄断机构表示,他们每周都会与美国监管机构联邦贸易委员会(FTC)讨论英伟达对Arm的竞标,这表明这笔大规模交易将面临严格的审查。在此之前这笔交易就引发了很大的争议。    英国市场首席执行官安德雷·科斯切利(Andrea Coscelli)表示,这笔交易在很多方面都存在监管风险,关于这笔交易的对话,表明了他们与美国FTC以及由玛格丽特·维斯塔格(Margrethe Vestager)领导的欧盟委员会反垄断部门的合作。    科斯切利在接受采访的时候表示:“我们正在进行许多的合作,合作的数量可能比人们从外界了解到的个别案例更多。”    对此,美国联邦贸易委员会的发言人拒绝发表评论。 此前,就有竞争对手和芯片客
[半导体设计/制造]
使用J-Flash 对ARM烧录HEX程序
安装J-link的驱动之后,在开始/程序(或者是'所有程序')/SEGGER/J-linkARM V4.10下,点击J-Flash ARM图标,就可以用这个软件方便的烧录程序。 对于第一次使用的芯片可以使用如下步骤写程序。 a. 打开J-Flash ARM后,首先点击File-OpenProject...,从中选择STM32F103RB.jflash。 b. 点击File-Open data file...选择要烧录的可执行文件。 c. 选择烧录文件后,点击Target-connect,链接一下硬件是否通。如果能够连接成功会了LOG窗口最后一行显示“Connected successfully”。 d.
[单片机]
日本软银拟以234亿英镑收购ARM
7月18日消息,作为移动处理器行业全球领先的半导体设计方案提供商,目前全世界95%的移动设备都在使用ARM架构处理器,从诞生到现在为止基于ARM技术的芯片有600亿颗 。ARM架构处理器具有性能高、成本低和能耗省的特点。在智能机、平板电脑、嵌入控制、多媒体数字等处理器领域拥有主导地位。 据多家外媒报道,软银已同意以234亿英镑收购芯片巨头ARM。软银将为每股ARM股票现金支付17英镑,较ARM上周收盘价溢价43%。 这是英国退欧公投之后首个大型交易。尽管公投引发外界对英国企业经营环境的担忧,但ARM作为芯片行业领导者,其收入主要以美元形式存在,公投对其影响甚微。 ARM从事低费用、低功耗、高性能芯片研发
[单片机]
基于ARM与MEMS器件的微惯性测量装置设计
   摘要 开发一种生物运动微惯性测量装置,以基于ARM7的LPC2129为核心处理单元,采用MEMS陀螺和MEMS加速度计为测量传感器。该装置实现了对SPC-III机器鱼尾鳍拍动参数的精确测量,为活体鱼尾鳍拍动参数测量实验打下了基础。    关键词 微惯性测量 LPC2129 MEMS器件 尾鳍拍动   在仿生推进机理的研究中,精确测量鱼类尾鳍拍动参数对于鱼类仿生推进机理研究及工程应用具有重要的意义;然而,目前研究者大多采用分析高速摄像机拍摄的图像获得参数的观测方法。这种方法受到环境与设备的限制,结果精确度较差。本设计是一种基于MEMS器件的生物运动微惯性测量装置。利用该装置实现了对SPC-III机器鱼尾鳍拍动参数的精确测量
[工业控制]
ARM高级产品经理:ARM GPU发展蓝图
日前,ARM高级产品经理Anand Patel分享了ARM在GPU以及多媒体IP上的的发展,同时也介绍了新发布的Mali-G71的产品特性,以下是发言详情。 我们在去年有7.5亿基于Mali GPU的设备出货,目前我们的市场占有率在DTV这块超过了75%,平板这块超过50%,智能手机这块超过40%,所以Mali现在是世界第一出货量的GPU产品。 在介绍Mali-G71之前,我想先介绍一下我们多媒体的产品组合。除了刚提到的GPU以外,我们还有视频处理器,包括视频编解码器、video IP、display等IP。三个IP组合起来构成了一个多媒体的小型的系统,基于这样的一个系统,我们去优化我们的驱动,能够得到一个最好的多媒体用户
[手机便携]
<font color='red'>ARM</font>高级产品经理:<font color='red'>ARM</font> GPU发展蓝图
传英特尔将涉足ARM芯片制造 供给苹果
消息人爆料,英特尔将会涉足ARM芯片的制造。目前,英特尔正在和苹果公司进行接触,希望为苹果配置ARM架构芯片,以满足苹果部分移动产品的需要。当前,双方并没有真正达成意见。英特尔和苹果均未对此消息置评。 业内人士对记者表示,一直以来,三星公司是苹果产品中ARM芯片的主要供应商。但近年来,双方官司不断,均希望通过种种方式遏制对方的产业发展。而来自苹果的订单,又能大力扶持三星的发展。这样微妙的关系,让二者一直处于尴尬境地。为此,苹果决定寻找能够取代三星的芯片制造商。 传英特尔将首次涉足ARM芯片 供给苹果 毋庸置疑,英特尔拥有芯片产业中最好的技术和强大的产能。与苹果合作能够为双方带来巨大的利益。但唯一需要考虑的一点是,英
[单片机]
Nvidia、Arm CEO在2020开发者大会上都说了什么
综合编译自HPC与Techcrunch 不知是否巧合,十一期间,Nvidia和Arm都前后举行了开发者大会,Nvidia CEO黄仁勋前脚刚参加完GTC的主题演讲后,又与Arm CEO Simon Segars在Arm开发者大会上尽情畅谈,包括AI、数据中心、并购以及其他等等。 黄仁勋:Nvidia与Arm结合为了人工智能和超级计算的创新 黄仁勋承诺将保留Arm在剑桥的总部,同时将投资5200万美元打造英国最强大的超级计算机,他补充说:“两家公司合并后将产生新的创新,这对市场有利,并推动创新向前发展。” 黄仁勋特别强调:“我们喜欢Arm的商业模式。我们要保护它。” 双方还表示,合并后的芯片巨头将汇集推进人工智能
[半导体设计/制造]
μC/OS-II在ARM平台上移植的深入探讨
    μC/OS-II在ARM平台的移植是一个重要的学习过程,有助于提高对RTOS的认识与理解,从而提高嵌入式工作者的理论与技术水平。μC/OS-II是一个小的实时内核,源代码公开,有详尽的解释。正是因为其内核小,才便于研究、理解和掌握。另外,参照TCP/IP协议、标准和一些公开的图书,在μC/OS-II上增加TCP/IP协议栈,蓝牙通信软件、红外通信协议也十分方便,商业价值得到了认可。     随着科技的发展,嵌入式应用的复杂性越来越高,同时ARM体系处理器的价格越来越低,ARM平台 + 实时操作系统的架构体系的使用会越来越广泛。有鉴于此,本文对μC/OS-II在ARM平台下的移植进行了深入探讨。 1 操作系统μC/O
[嵌入式]
小广播
设计资源 培训 开发板 精华推荐

最新单片机文章
何立民专栏 单片机及嵌入式宝典

北京航空航天大学教授,20余年来致力于单片机与嵌入式系统推广工作。

 
EEWorld订阅号

 
EEWorld服务号

 
汽车开发圈

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号-1 电信业务审批[2006]字第258号函 京公网安备 11010802033920号 Copyright © 2005-2024 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved