单片机原理及接口技术

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，作为涉及底层的嵌入式系统开发，熟练对应汇编语言的使用也是必须的。

单纯的C或者汇编编程请参考相关的书籍或者手册，这里主要讨论C和汇编的混合编程，包括相互之间的函数调用。C与汇编的函数调用时涉及参数传递问题，需要按照ATPCS（ARM Thumb Procedure Call Standard）的规定来进行。ATPCS规定，如果函数有不多于4个参数，则对应的用R0～R3来进行传递，多于4个时借助栈。函数的返回值通过R0来返回。ATPCS规则体现了一种模块化设计的思想，其基本内容是C模块（函数）和汇编模块（函数）相互调用的一套规则。ATPCS规则内容如下。

（1）寄存器的使用规则

①子程序之间通过寄存器r0～r3来传递参数，当参数个数多于4个时，使用堆栈来传递参数。此时r0～r3可记作A1～A4。

②在子程序中，使用寄存器r4～r11保存局部变量。因此当进行子程序调用时要注意寄存器的保存和恢复。此时r4～r11可记作V1～V8。

③寄存器r12用于保存堆栈指针SP，当子程序返回时使用该寄存器出栈，记作IP。

④寄存器r13用作堆栈指针，记作SP。寄存器r14称为链接寄存器，记作LR。该寄存器用于保存子程序的返回地址。(www.xing528.com)

⑤寄存器r15称为程序计数器，记作PC。

（2）堆栈的使用规则

ATPCS规定堆栈采用满递减类型（FD，Full Descending），即堆栈通过减小存储器地址而向下增长，堆栈指针指向内含有效数据项的最低地址。

（3）参数的传递规则

①整数参数的前4个使用r0～r3传递，其他参数使用堆栈传递；浮点参数使用编号最小且能够满足需要的一组连续的FP寄存器传递参数。

②子程序的返回结果为一个32位整数时，通过r0返回；返回结果为一个64位整数时，通过r0和r1返回；依此类推。结果为浮点数时，通过浮点运算部件的寄存器F0、D0或者S0返回。

下面分4种情况来讨论C与汇编的混合编程。