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ARM3.（汇编函数和c语言相互调用及ARM裸机开发环境搭建）

news 2025/9/17 6:25:06

1.汇编语言调用c语言函数

首先我们编写一个简单的c语言函数并声明：


extern int c_add(void);
int c_add(void)
{return 10;
}

在汇编语言中用bl指令调用：

	preserve8;栈指针按照8字节对齐area reset,	code, readonly		code32entry;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;调用c语言函数
mainldr sp, =0x40001000import c_add;导入c语言函数stmfd sp!, {r0-r12,lr};带！栈帧移动，不带不移动,将r0-r12,lr压栈bl c_addldmfd sp!, {r0-r12,lr};与压栈列表对应，否则会产生错位，将r0-r12,lr弹出
;finish
;	b finishend

          需要注意的是：汇编语言在调用c函数时需要在最开始加上伪指令preserve8，保证你的汇编代码会维护 8 字节栈对齐的规则。这样才能准确跳转并返回。并且需要用import指令在汇编文件中“声明”一个外部函数，相当于 C 语言中的 extern void c_add(void);

1.1汇编语言调用c函数传参

写一个简单的c语言代码：


extern int c_add(int a, int b);
int c_add(int a, int b)
{return a + b;
}

我们通过通用寄存器r0，r1，r2，r3进行传参，参数不能超过4个。

	preserve8;栈指针按照8字节对齐area reset,	code, readonly		code32entry;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;调用c语言函数
mainldr sp, =0x40001000import c_add;导入c语言函数stmfd sp!, {r0-r12,lr};带！栈帧移动，不带不移动,将r0-r12,lr压栈mov r0, #100mov r1, #200bl c_add			  ;调用c语言函数ldmfd sp!, {r0-r12,lr};与压栈列表对应，否则会产生错位，将r0-r12,lr弹出
finishb finishend

可以看出a和b的值被r0，r1赋予。返回值默认存储到r0。

如果参数超过四个，该怎么解决呢？

写一个简单的c语言函数：


extern int c_add(int a, int b, int c, int d, int e);
int c_add(int a, int b, int c, int d, int e)
{return a + b + c + d + e;
}

传递5个参数：

	preserve8;栈指针按照8字节对齐area reset,	code, readonly		code32entry;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
mainldr sp, =0x40001000import c_add;导入c语言函数stmfd sp!, {r0-r12,lr};带！栈帧移动，不带不移动,将r0-r12,lr压栈mov r0, #1mov r1, #2mov r2, #3mov r3, #4mov r4, #5bl c_add			  ;调用c语言函数ldmfd sp!, {r0-r12,lr};与压栈列表对应，否则会产生错位，将r0-r12,lr弹出
finishb finishend

可以发现参数超过四个，e没有被赋值：

我们要想传递5个参数，就需要通过压栈操作进行传参。

preserve8;栈指针按照8字节对齐area reset,	code, readonly		code32entrymainldr sp, =0x40001000import c_add;导入c语言函数stmfd sp!, {r0-r12,lr};带！栈帧移动，不带不移动,将r0-r12,lr压栈mov r0, #1mov r1, #2mov r2, #3mov r3, #4mov r4, #5stmfd sp!, {r4}	 ;将r4压入栈中bl c_add  ;调用c语言函数ldmfd sp!, {r4}	 ;将r4弹出	  ldmfd sp!, {r0-r12,lr};与压栈列表对应，否则会产生错位，将r0-r12,lr弹出
finishb finishend

可以看到e被成功赋值了

r0保存的结果正确：

1.2c语言调用汇编函数

汇编函数在被调用时，需要用export指令声明，同时在c语言程序中也需要声明：

preserve8;栈指针按照8字节对齐area reset,	code, readonly		code32entry;c语言调用汇编函数b mainexport asm_maxTwoNum   ;导出汇编函数，类似于声明
asm_maxTwoNumcmp r0, r1movge r3, r0movlt r3, r1mov r0, r3mov pc, lr
mainldr sp, =0x40001000import c_add;导入c语言函数;stmfd sp!, {lr};带！栈帧移动，不带不移动,将lr压栈bl c_add  ;调用c语言函数	  ldmfd sp!, {lr};与压栈列表对应，否则会产生错位，将lr弹出
finishb finishend

extern int c_add(void);
extern int asm_maxTwoNum(int a, int b);
int c_add(void)
{int ret;ret = asm_maxTwoNum(1, 2);  // 参数1通过R0传递，参数2通过R1传递return ret;
}

可以看出ret被正确赋值：

2.ARM裸机开发环境搭建

2.1异常向量表

        ARM架构规定，异常向量表必须位于内存地址0x00000000或0xFFFF0000（高端向量）

因此我们先搭建好异常向量表及处理函数框架

	preserve8;栈指针按照8字节对齐area reset,	code, readonly		code32entry
; 异常向量表 (Exception Vector Table)
; ARM架构规定，异常向量表必须位于内存地址0x00000000或0xFFFF0000（高端向量）
; 每个向量占4字节，包含一条跳转指令ldr pc, =start_hander    ; 复位向量（Reset）         - 0x00: 系统上电或复位时执行ldr pc, =undefine_hander ; 未定义指令异常（Undefined） - 0x04: 遇到无法识别的指令时执行ldr pc, =software_hander ; 软件中断异常（SWI）       - 0x08: 执行SWI指令时触发ldr pc, =prefetch_hander ; 预取指中止（Prefetch Abort）- 0x0C: 指令预取失败时执行ldr pc, =data_hander     ; 数据中止（Data Abort）     - 0x10: 数据访问失败时执行nop                      ; 占位（Reserved地址预留）   - 0x14: ARM保留，未使用ldr pc, =irq_hander      ; 普通中断（IRQ）           - 0x18: 外设中断请求时执行ldr pc, =fiq_hander      ; 快速中断（FIQ）           - 0x1C: 高优先级中断请求时执行undefine_handerb undefine_handersoftware_handerb software_handerprefetch_handerb prefetch_handerdata_handerb data_handerirq_handerb irq_handerfiq_handerb fiq_handerstart_handerldr sp, =0x40001000finishb finishend

再来编写初始化函数，令其处于user模式

此时cpsr的m字段处于0x13（100011）Supervisor工作模式中。

这时我们需要通过MRS指令读取，MSR指令写入来修改M字段从而改变工作状态了。

2.1MRS指令，用于从系统寄存器读取数据到通用寄存器。MSR指令，用于将通用寄存器的数据写入系统寄存器。

	preserve8;栈指针按照8字节对齐area reset,	code, readonly		code32entry
; 异常向量表 (Exception Vector Table)
; ARM架构规定，异常向量表必须位于内存地址0x00000000或0xFFFF0000（高端向量）
; 每个向量占4字节，包含一条跳转指令ldr pc, =start_hander    ; 复位向量（Reset）         - 0x00: 系统上电或复位时执行ldr pc, =undefine_hander ; 未定义指令异常（Undefined） - 0x04: 遇到无法识别的指令时执行ldr pc, =software_hander ; 软件中断异常（SWI）       - 0x08: 执行SWI指令时触发ldr pc, =prefetch_hander ; 预取指中止（Prefetch Abort）- 0x0C: 指令预取失败时执行ldr pc, =data_hander     ; 数据中止（Data Abort）     - 0x10: 数据访问失败时执行nop                      ; 占位（Reserved地址预留）   - 0x14: ARM保留，未使用ldr pc, =irq_hander      ; 普通中断（IRQ）           - 0x18: 外设中断请求时执行ldr pc, =fiq_hander      ; 快速中断（FIQ）           - 0x1C: 高优先级中断请求时执行undefine_handerb undefine_handersoftware_handerb software_handerprefetch_handerb prefetch_handerdata_handerb data_handerirq_handerb irq_handerfiq_handerb fiq_handerstart_handerldr sp, =0x40001000	 ;给Supervisor分配栈指针寄存器
;切换user模式（10000）mrs r0, cpsr				;将cpsr数据读取到r0bic r0, r0, #(0x1f << 0) 	;低5位（m字段）全部清零bic r0, r0, #(1 << 7)		;irq中断模式启动orr r0, r0, #(0x10 << 0)	;第5位置1，切换为user模式msr cpsr_c, r0				;将r0数据写回cpsrldr sp, = 0x40001000 ;给user分配栈指针寄存器sub sp, sp, #1024     ;给Supervisor预留1k大小的栈，在0x40001000-1024处设定user的栈指针寄存器
finishb finishend

这样就完成了user模式的切换。

2.2swi指令，触发一个软件异常，使处理器从用户模式切换到特权模式（Supervisor），并跳转到操作系统预设的异常处理程序

我们试试触发软件中断异常

	preserve8;栈指针按照8字节对齐area reset,	code, readonly		code32entry
; 异常向量表 (Exception Vector Table)
; ARM架构规定，异常向量表必须位于内存地址0x00000000或0xFFFF0000（高端向量）
; 每个向量占4字节，包含一条跳转指令ldr pc, =start_hander    ; 复位向量（Reset）         - 0x00: 系统上电或复位时执行ldr pc, =undefine_hander ; 未定义指令异常（Undefined） - 0x04: 遇到无法识别的指令时执行ldr pc, =software_hander ; 软件中断异常（SWI）       - 0x08: 执行SWI指令时触发ldr pc, =prefetch_hander ; 预取指中止（Prefetch Abort）- 0x0C: 指令预取失败时执行ldr pc, =data_hander     ; 数据中止（Data Abort）     - 0x10: 数据访问失败时执行nop                      ; 占位（Reserved地址预留）   - 0x14: ARM保留，未使用ldr pc, =irq_hander      ; 普通中断（IRQ）           - 0x18: 外设中断请求时执行ldr pc, =fiq_hander      ; 快速中断（FIQ）           - 0x1C: 高优先级中断请求时执行undefine_handerb undefine_hander;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;import software_vecetor;导入c语言函数
software_handerbl software_vecetorbx lr
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
prefetch_handerb prefetch_handerdata_handerb data_handerirq_handerb irq_handerfiq_handerb fiq_handerexport asm_swi_fun
asm_swi_funswi #7	 ;触发一个软件异常，使处理器从用户模式切换到特权模式（Supervisor），并跳转到操作系统预设的异常处理程序(0x08)。bx lrstart_handerldr sp, =0x40001000	 ;给Supervisor分配栈指针寄存器import main ;声明主函数
;切换user模式（10000）mrs r0, cpsr				;将cpsr数据读取到r0bic r0, r0, #(0x1f << 0) 	;低5位（m字段）全部清零bic r0, r0, #(1 << 7)		;irq中断模式启动orr r0, r0, #(0x10 << 0)	;第5位置1，切换为user模式msr cpsr_c, r0				;将r0数据写回cpsrldr sp, = 0x40001000 ;给user分配栈指针寄存器sub sp, sp, #1024     ;给Supervisor预留1k大小的栈，在0x40001000-1024处设定user的栈指针寄存器b main	;进入main函数end

在c语言调用asm_swi_fun：

extern main(void);
extern void asm_swi_fun(void);
extern void software_vecetor(void);
void software_vecetor(void)
{}
int main(void)
{asm_swi_fun();while(1){}return 0;
}

由于swi在触发软件异常的时候会切换为Supervisor模式，因此我们在调用完成后需要重新将模式切换为user模式，也就是进行压栈弹栈操作：

	preserve8;栈指针按照8字节对齐area reset,	code, readonly		code32entry
; 异常向量表 (Exception Vector Table)
; ARM架构规定，异常向量表必须位于内存地址0x00000000或0xFFFF0000（高端向量）
; 每个向量占4字节，包含一条跳转指令ldr pc, =start_hander    ; 复位向量（Reset）         - 0x00: 系统上电或复位时执行ldr pc, =undefine_hander ; 未定义指令异常（Undefined） - 0x04: 遇到无法识别的指令时执行ldr pc, =software_hander ; 软件中断异常（SWI）       - 0x08: 执行SWI指令时触发ldr pc, =prefetch_hander ; 预取指中止（Prefetch Abort）- 0x0C: 指令预取失败时执行ldr pc, =data_hander     ; 数据中止（Data Abort）     - 0x10: 数据访问失败时执行nop                      ; 占位（Reserved地址预留）   - 0x14: ARM保留，未使用ldr pc, =irq_hander      ; 普通中断（IRQ）           - 0x18: 外设中断请求时执行ldr pc, =fiq_hander      ; 快速中断（FIQ）           - 0x1C: 高优先级中断请求时执行undefine_handerb undefine_hander;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;import software_vecetor;导入c语言函数
software_handerstmfd sp!, {r0-r12, lr}bl software_vecetorldmfd sp!, {r0-r12, pc}^;bx lr
;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;
prefetch_handerb prefetch_handerdata_handerb data_handerirq_handerb irq_handerfiq_handerb fiq_handerexport asm_swi_fun
asm_swi_funswi #7	 ;触发一个软件异常，使处理器从用户模式切换到特权模式（Supervisor），并跳转到操作系统预设的异常处理程序(0x08)。bx lrstart_handerldr sp, =0x40001000	 ;给Supervisor分配栈指针寄存器import main ;声明主函数
;切换user模式（10000）mrs r0, cpsr				;将cpsr数据读取到r0bic r0, r0, #(0x1f << 0) 	;低5位（m字段）全部清零bic r0, r0, #(1 << 7)		;irq中断模式启动orr r0, r0, #(0x10 << 0)	;第5位置1，切换为user模式msr cpsr_c, r0				;将r0数据写回cpsrldr sp, = 0x40001000 ;给user分配栈指针寄存器sub sp, sp, #1024     ;给Supervisor预留1k大小的栈，在0x40001000-1024处设定user的栈指针寄存器b main	;进入main函数end


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