汇编函数与C函数的相互调用
2010-08-30 07:22
汇编函数与C函数的相互调用
初看这个标题，也许很多读者会认为很深奥！有这种想法就错了，其实无论是C调用汇
编还是汇编调用C，都没有想象中的那么复杂。上一节1_4例中的delay_nms函数，只要把
delay_nms改为_delay_nms就可以不做其它任何修改而被C函数调用了。是不是很简单？
^_^
之所以要做这样修改，是因为C51的函数转换为汇编的时候，函数名根据实际情况有可
能会改动，这种改动是很有规律而且简单的，只要记下来就行。看下表
--------------------+---------+-------------------------------------
声明 | 符号 | 说明
--------------------+---------+-------------------------------------
void func(void)... | FUNC | 没有参数或参数不通过寄存器传递的
| | 函数名没有改变。函数名改为大写。
void func1(char)... | _FUNC1 | 参数通过寄存器传递的函数，函数名前
| | 有一个下划线'_'。这确定这些函数通过
| | 通过CPU寄存器传递参数。
void func2(void) | _?FUNC2 | 可重入的函数，函数名前有一个字符串
reentrant... | | "_?"。这用来确定可重入函数。
--------------------+---------+-------------------------------------
因为我们的delay_nms函数是通过寄存器传递参数的，根据第二条，自然要在前面加
一个下划线了'_'。
先来看看例子吧，例2-1
/**
* @file 2_1.c
* @author yanfeng <szq106@163.com>
* @date Sat Feb 10 17:04:41 2007
*
* update <Sat Feb 10 17:11:48 2007>
*
* @brief 示例2_1
*
*
*/
/* code */
＃i nclude <reg51.h>
＃i nclude "2_1_delay.h"
#define LED_ON 0
#define LED_OFF 1
sbit LED_IO = P1^0;
#define led_op(op) do { \
LED_IO = op; \
}while(0)
void main(void)
{
while(1) {
led_op(LED_ON);
delay_nms(200);
led_op(LED_OFF);
delay_nms(500);
}
}
/* end */
/* 2_1.c ends here */
;;;
;; file 2_1_delay.asm
;; author yanfeng <szq106@163.com>
;; date Sat Feb 10 10:59:21 2007
;;
;; update <Sat Feb 10 17:14:00 2007>
;;
;; brief 示例2_1
;;
;;
;;
;
;;; code
delay_nms_seg segment code
delay_1ms_seg segment code
public _delay_nms
delay_nms_data segment data
rseg delay_nms_data
delay_reg: ds 2
rseg delay_nms_seg
_delay_nms: ;r6,r7不能同时为0
mov a, r6
mov delay_reg, a
mov a, r7
mov delay_reg+1, a
delay_nms_1:
lcall delay_1ms
djnz delay_reg+1, delay_nms_1
mov a, delay_reg
jz delay_nms_ret
dec delay_reg
sjmp delay_nms_1
delay_nms_ret:
ret
rseg delay_1ms_seg
delay_1ms:
mov r0, #250 ;1ms
delay_200ms_1:
nop
nop
djnz r0, delay_200ms_1
ret
end
;
;;; end
;;; Local variables:
;;; outline-regexp: ";; @+"
;;; eval: (outline-minor-mode 1)
;;; End:
;;; 2_1_delay.asm ends here
/**
* @file 2_1_delay.h
* @author yanfeng <szq106@163.com>
* @date Sat Feb 10 17:03:42 2007
*
* update <Sat Feb 10 17:11:38 2007>
*
* @brief 示例2_1
*
*
*/
/* code */
#ifndef _2_1_DELAY_H
#define _2_1_DELAY_H
extern void delay_nms(unsigned int dly);
#endif
/* end */
/* 2_1_delay.h ends here */
注意到这里增加了一个2_1_delay.h的头文件，是的，因为delay_nms函数是被C函数
调用，提供的接口当然也只能是C语言形式的。
C函数调用汇编函数如此的简单，那汇编函数调用C函数是否就会复杂呢？答案是肯定
的，在1-4例中完全可以把delay_nms及delay_1ms函数用C来实现而保持start函数的汇编形
式。
在实现这个例子之前，先来讨论一些理论的知识，只有充分掌握了知识，才能更好的
完成C函数及汇编函数的相互调用。
正常的，定义一个函数总是希望它完成某些功能，一个毫无用处的函数将毫无意义。
这些功能有常常是更大的功能的一部分，而函数完成这些功能或多或少都要与外界联系
（一个完全不与外界联系的函数也是一个毫无意义的函数）（延时函数也要消耗时间，时
间也属于外界的一种资源），比如要传递一些数据给其处理，处理过后返回处理的结果。
这种数据的传递可以形象的通过两种方式来实现，一种是外界直接把数据给函数，另一种
是函数自己去外界取数据。
先来说第一种，外界直接把数据给函数，这就像您订牛奶，每天早上牛奶工人都固定
把牛奶送到您家的门口，早上起来之后，您只要开门就可取牛奶了，而不需要考虑是谁送
来的。吃完之后，把瓶放回门口，也不用考虑牛奶工人什么时候取走。您跟牛奶公司就通
过您家的门口来联系，您不需要考虑牛奶公司到底在哪里。牛奶公司也不需要知道您家几
口人。^_^！这就是通过参数及返回值来实现的函数的例子。这种方式接口简单，函数不
需要知道外界是谁调用了它，外界也不用知道函数的实现细节。函数很容易实现重入。
再来说第二种，函数自己去外界取数据，这就相当于您知道牛奶店在XX街yy号，每天
早上要喝牛奶，自己就要屁颠屁颠跑到XX街yy号去买，到了店里，有人比您早正在前面买
那（资源占用），咋办？排队呗（等待资源释放）！不行，这队伍也太长了吧。您也抢到
最前面去买，正在买的伙计可不会让您。这下好了，吵起来了（资源竞争）！两家伙吵吵
嚷嚷，牛奶店一时也卖不了牛奶了（资源破坏）。老半天之后，您终于买到了牛奶回家，
喝完之后，又把奶瓶送回店里。这就是通过全局变量来传递数据的函数实现方式（也许应
该叫过程）。这种方式易破坏数据，不具备可重入性。（想起basic了）。
无论那一种模型，都需要有一个地方（及数据存储区）给其传入数，对于第一种模型
来说，大多是通过栈来实现，这是隐性的方式，即调用者并不需要知道这个数据区在哪里。
而第二种模型，就必须开辟一个公共的区域，调用者及被调用者都必须能访问此区域。
由于51的特殊性，堆栈空间很小，进出栈开销大，要实现第一种模型是比较困难的，
因此Keil并没有采用此方法，但是为了函数的可重入性，仍实现了模拟栈，函数可以通过
模拟栈传递参数，但是通过模拟栈来传递参数的开销更大。因此不是特别必要不建议使用。
（由于很多库函数都是可重入的，因此模拟栈还是有必要了解一下，这将在下节介绍。）
正常的C函数，keil就是通过固定数据区来传递参数的，即第二种模型，因此如下两
个函数，在keil c51的环境本质上没有任何区别。
void delay1(int del)
{
while(del);
}
int del;
void delay2(void)
{
while(del);
}
也许读者会怀疑，下面的del是全局，的任何函数都可以访问，而上一个函数的参数
却是局部的，外部函数不能访问。而且调用上也不一样啊，调用delay1直接delay1(200)
就可以了，调用delay2写法上就有诸多不同，del = 200; delay2()。
这就多虑了，delay1的参数del是通过固定数据区传递的，也就是del分配在固定的地
址，如果其它函数不能访问，那其它函数怎么调用delay1函数呢？只不过keil C51编译的
时候把参数del（具体来说应该是参数段）换了一个名而已。至于调用的问题，C51编译的
函数都会在最前面加入一些代码把具体的实参copy到参数区。
了解了这些，下面来看看C51函数的具体传递规则，这些规则在上一节已经有初步的提
及，但是并没有深入。
C51有三种参数传递的方法：
1，通过寄存器传递。（缺省）
2，通过固定存储区传递。
3，通过模拟栈传递。
1，2属于第二种模型，通过寄存器传递的方法只是一种特例，为了加快参数的传递。
在固定存储区仍会为参数分配空间，有时候为了优化，参数区就分配在了寄存器区里
(r0-r7)。 3，前面提及属于第一种模型。
缺省的，C函数在寄存器中最多传递三个参数。余下的参数通过固定存储区传递。可以
用NOREGPARMS命令取消用寄存器传递参数。如果用寄存器传递参数取消，或参数太多，参
数通过固定存储区传递。用寄存器传递参数的函数在生成代码时被Cx51编译器在函数名前
加了一个下划线'_' 的前缀。只在固定存储区传递参数的函数没有下划。
下表定义用来传递参数的寄存器。
--------+----------------+---------------|------------|------------------
参数数目| char,1字节指针 | int,2字节指针 | long,float | 通用指针
--------+----------------+---------------|------------|------------------
1 | R7 | R6-R7 | R4-R7 | R1-R3(存储类型R3,
| | | | MSB-R2,LSB-R1)
2 | R5 | R4-R5 | R4-R7 | R1-R3
3 | R3 | R3-R3 | | R1-R3
--------+----------------+---------------|------------|------------------
对于参数通过固定存储区传递的函数，那么调用函数是如何知道被调用函数的参数区
呢？如果没有一个统一通用的办法，那么编译的实现将很困难，因此Keil c51是使用可重
入段的方法。 参数用段名 ?function_name?BYTE和?function_name?BIT 保存传递给函数
function_name的参数。位参数在调用函数前复制到?function_name?BIT段。别的参数复制
到?function_name?BYTE段。即使通过寄存器传递参数，在这些段中也给所有的参数分配空
间。参数按每个段中的声明的顺序保存。这个段些对其它函数来说是可见的，因此其它函
数就能通过这些段传递参数并调用函数了。而这些段的命名都有统一的格式，依赖与函数
名，因为不允许函数重名，因此这些段名也是唯一的。
段名的定义：
?function_name?BYTE
?function_name?BIT
函数返回值
函数返回值通常用CPU寄存器传递。下表列出了可能的返回值和所用的寄存器。
--------------------+--------+---------------------------------
返回类型 | 寄存器 | 说明
--------------------+--------+---------------------------------
bit | CF | 在CF中返回一个位
char/unsigned char/ | R7 | 在R7返回单个字节类型
1字节指针 | |
int/unsigned int/ | R6-R7 | MSB在R6,LSB在R7
2字节指针 | |
long/unsigned long | R4-R7 | MSB在R4,LSB在R7
float | R4-R7 | 32位IEEE格式
通用指针 | R1-R3 | 存储类型在R3,MSB在R2,LSB在R1
--------------------+--------+---------------------------------
了解了上面的内容之后，则很容易编写出被C函数调用的函数，也很容易通过正确的参
数传递而在汇编函数里调用C函数。现在来把前面所说的例子完成。例2-2。
;;;
;; file 2_2.asm
;; author yanfeng <szq106@163.com>
;; date Sun Feb 11 14:11:59 2007
;;
;; update <Sun Feb 11 14:17:28 2007>
;;
;; brief 示例2_2
;;
;;
;;
;
;;; code
＃i nclude "2_2_delay.inc"
start_seg segment code
#define LED_PIN P1.0
#define ON_OP clr
#define OFF_OP setb
led_op macro ins, pin_io
ins pin_io
endm
cseg at 0
ljmp start
rseg start_seg
start:
led_op ON_OP LED_PIN
mov r7, #200 & 0xff
mov r6, #200 >> 8
lcall _delay_nms
led_op OFF_OP LED_PIN
mov r7, #500 & 0xff
mov r6, #500 >> 8
lcall _delay_nms
sjmp start
end
;
;;; end
;;; Local variables:
;;; outline-regexp: ";; @+"
;;; eval: (outline-minor-mode 1)
;;; End:
;;; 2_2.asm ends here
/**
* @file 2_2_delay.c
* @author yanfeng <szq106@163.com>
* @date Sun Feb 11 14:11:46 2007
*
* update <Sun Feb 11 14:17:59 2007>
*
* @brief 示例2_2
*
*
*/
/* code */
void delay_1ms(void)
{
unsigned char i = 250;
while(--i);
}
void delay_nms(unsigned int del)
{
while(del--) {
delay_1ms();
}
}
/* end */
/* 2_2_delay.c ends here */
;;;
;; file 2_2_delay.inc
;; author yanfeng <szq106@163.com>
;; date Sun Feb 11 14:11:19 2007
;;
;; update <Sun Feb 11 14:17:41 2007>
;;
;; brief 示例2_2
;;
;;
;;
;
;;; code
#ifndef _2_1_DELAY_INC
#define _2_1_DELAY_INC
extrn code (_delay_nms)
#endif
;
;;; end
;;; Local variables:
;;; outline-regexp: ";; @+"
;;; eval: (outline-minor-mode 1)
;;; End:
;;; 2_2_delay.inc ends here
这是编译的结果。
*** WARNING L16: UNCALLED SEGMENT, IGNORED FOR OVERLAY PROCESS
SEGMENT: ?PR?_DELAY_NMS?2_2_DELAY
*** WARNING L10: CANNOT DETERMINE ROOT SEGMENT
Program Size: data=8.0 xdata=0 code=48
这里可以可以发现，出现了两个警告，第一个警告是提示
段?PR?_DELAY_NMS?2_2_DELAY（就是函数delay_nms的代码段名）没有被调用，将不进行数
据覆盖处理。这个问题的引起因为2_2.asm中的段没有按照c51约定的方式命名。第二个警
告提示没有发现root段，这仍然是同一个问题引起的警告。可以不需要理会，如果读者仍
然不放心，可以在工程里把2_2_delay.c文件的option选项properties页面里的Generate
Assembler SRC file及Assemble SRC File两选项选为实钩。再次编译警告即会没有了。
（另一个方法就是修改段名，这将在后面介绍。）
细心的读者也许发现了一个细微的差别，就是这里的data=8.0，而不是像前面的例子
一样data=10.0。这跟C51具体的实现有关，将在最后一节详细介绍这个问题。这里给您一
个小小的提示。把delay_1ms函数的实现放在delay_nms函数的实现的后面，编译后的结果
data=10.0。^_^（知道函数的实现顺序很重要了吧，被调用的函数尽量放在调用函数的前
面实现）
** 数据的覆盖处理
前面很多地方有提及，但却没有详细说明，这里将重点论述。
细想，如果A函数调用了B函数及C函数，而B函数使用了6字节的数据区做为自己的局部
变量及参数数据区，C函数使用了5字节的数据区做为自己的局部变量及参数数据区。（在
名义上，参数及局部变量都是私有的，在C51的实现上却不是，而局部变量区及参数区的实
现几乎是一样的）。是否数据空间就使用了6+5 = 11个字节的空间了呢？如果是这样，51
小小的数据空间几个函数就占用完了。很显然，B函数使用的6字节空间是其私有的，A函数
在调用B函数返回之后，里面就不在存有有效的数据。在A函数继续调用C函数的时候，这
时B函数占用的6字节空间可以给C函数使用，这样将大大的节省空间。
那是否需要自己去分析计算呢？大可不必，Keil 的链接程序提供了覆盖进程，就是完
成这个任务的。只不过在段的命名上有一些规定，当用C来些程序的时候，C51编译器自动
完成把c函数转换为规定的段名格式。如果汇编程序想要加入覆盖进程的处理，段的命名
上就必须按照格式来。（如果不需要它的处理，那么命名就无所谓了，前面的例子没有一
个是按照规定格式写的。^_^）
如果在程序连接和定位过程中运行可覆盖进程，则每个汇编程序需要有一个独立的程
序段。这是必须的，只有这样，在可覆盖进程中，函数间的参考用单独的段参考计算。当
有下面各点时，汇编子程序的数据区可能包含在覆盖分析中：
1. 所有的段名必须用Cx51编译器段命名规则建立。
2. 每个有局部变量的汇编函数必须分配自己的数据段。别的函数只能通过传递参数访
问这数据段。参数必须按顺序传递。
在一个函数体内声明的局部变量也建立段。这些段名遵循上面的惯例，但根据局部变
量所保存的存储区有一个不同的前缀。
现在来看看段命名规则。
Cx51编译器生成的目标代码（程序代码，程序数据和常数数据）保存在代码段或数据
段中。一个段可以是可重定位的或绝对的。每个可重定位段有一个类型和一个名称。本节
说明Cx51编译器命名这些段的惯例。
段名包括一个module_name，它是声明目标的源文件名。为了适应大量的现有的软件和
硬件工具，所有的段名都转换和保存为大写。
每个段名有一个前缀，它对应于段所用的存储类型。前缀用问号(?)为界。下面是一个
标准段名前缀的列表：
-------+--------------+------------------------------
段前缀 | 存储类型 | 说明
-------+--------------+------------------------------
?PR? | program | 可执行的程序代码
?CO? | code | 程序存储区的常数数据
?BI? | bit | 内部数据区的位数据
?BA? | bdata | 内部数据区的可位寻址数据
?DT? | data | 内部数据区
?FD? | far | FAR存储区(RAM空间)
?FC? | const far | FAR存储区(常数ROM空间)
?ID? | idata | 间接寻址内部数据区
?PD? | pdata | 外部数据区的分页数据
?XD? | xdata | XDATA存储区(RAM空间)
?XC? | const xdata | XDATA存储区(常数ROM空间)
-------+--------------+------------------------------
数据目标是在C程序中声明的变量和常数。Cx51编译器对每个声明的变量的存储类型产
生一个独立的段。下表列出了对不同的变量数据目标产生的段名。
------------------+--------------------------------------
段前缀 | 说明
------------------+--------------------------------------
?BA?module_name | 可位寻址数据目标
?BI?module_name | 位目标
?CO?module_name | 常数(字符串和已初始化变量)
?DT?module_name | 在data中声明的目标
?FC?module_name | 在const far(要求OMF2命令)声明的目标
?FD?module_name | 在far(要求OMF2命令)声明的目标
?ID?module_name | 在idata声明的目标
?PD?module_name | 在pdata声明的目标
?XC?module_name | 在const xdata(要求OMF2命令)声明的目标
?XD?module_name | 在xdata声明的目标
------------------+--------------------------------------
程序目标包括由Cx51编译器产生的C程序函数代码。在一个源模块中的每个函数和一个
单独的代码段关联，用?PR?function_name?module_name命名。例如在前面文件
2_2_delay.c中的函数delay_nms的段名的结果是?PR?DELAY_NMS?2_2_DELAY。
在一个函数体内声明的局部变量也建立段。这些段名遵循上面的惯例，但根据局部变
量所保存的存储区有一个不同的前缀。
参数段的定义前面已经提到:
?function_name?BYTE
?function_name?BIT
这节说叙述的内容到此告结束。在这之前所举的例子都不具有实际的意义，最后通过
一个有用的例子结束这一节。
用汇编来开发项目时，最头痛的莫过于复杂的计算，有的MCU连单字节的乘除法都不提
供，更别说是多字节的乘除法。如果说像多字节的加减乘除还算简单，那么像math库里面
的log, exp, sin等函数就不是一时半会可以搞掂的了。最简单有效的办法就是直接使用c
的实现。
这里的示例是演示汇编调用长整型数据相除的函数。它将包含这节前面所提及的大部
分内容。
;;;
;; file 2_3.asm
;; author yanfeng <szq106@163.com>
;; date Sun Feb 11 16:21:01 2007
;;
;; update <Sun Feb 11 16:56:24 2007>
;;
;; brief 示例2-3
;;
;;
;;
;
;;; code
＃i nclude "2_3_div.inc"
?pr?start?2_3 segment code
cseg at 0
ljmp start
rseg ?pr?start?2_3
start:
mov r4, #0x9876 >> 8 ;被除数。 0x98765432
mov r5, #0x9876 & 0xff
mov r6, #0x5432 >> 8
mov r7, #0x5432 & 0xff
mov ?_u32div?byte+4, #0x1234 >> 8;除数。0x12345678
mov ?_u32div?byte+5, #0x1234 & 0xff
mov ?_u32div?byte+6, #0x5678 >> 8
mov ?_u32div?byte+7, #0x5678 & 0xff
lcall _u32div
sjmp start
end
;
;;; end
;;; Local variables:
;;; outline-regexp: ";; @+"
;;; eval: (outline-minor-mode 1)
;;; End:
;;; 2_3.asm ends here
/**
* @file 2_3_div.c
* @author yanfeng <szq106@163.com>
* @date Sun Feb 11 16:20:11 2007
*
* update <Sun Feb 11 16:23:47 2007>
*
* @brief 示例2-3
*
*
*/
/* code */
unsigned long u32div(unsigned long divd, unsigned long divr)
{
return divd/divr;
}
/* end */
/* 2_3_div.c ends here */
;;;
;; file 2_3_div.inc
;; author yanfeng <szq106@163.com>
;; date Sun Feb 11 16:20:38 2007
;;
;; update <Sun Feb 11 16:45:50 2007>
;;
;; brief 示例2-3
;;
;;
;;
;
;;; code
#ifndef _2_3_DIV_INC
#define _2_3_DIV_INC
extrn code (_u32div)
extrn data (?_u32div?byte)
#endif
;
;;; end
;;; Local variables:
;;; outline-regexp: ";; @+"
;;; eval: (outline-minor-mode 1)
;;; End:
;;; 2_3_div.inc ends here
可以看到 2_3_div.c 函数实现了想要的长整数除法。并把结果放在R4-R7内。
2_3_div.inc文件里包含两个声明，extrn code (_u32div)及extrn data
(?_u32div?byte)。因为u32div通过寄存器传递参数，因此它的函数名在汇编文件里需要在
前面加'_'。由于寄存器放不下所有的参数，因此需要通过固定的参数区来传递剩余的参
数，根据命名规则，它的参数区的段名为?_u32div?byte。没有位参数，所以没
有?_u32div?bit段。
2_3.asm内的段名有所改变，改为符合命名规范的格式 ?pr?start?2_3，调用除法函数
前，第一个参数通过r4-r7传递，第二个参数通过?_u32div?byte段传递。需要注意的是，
虽然第一个参数从寄存器传递了，但是在参数区仍然还保留其空间（这例子中就
是?_u32div?byte的0-3字节空间），因此传递第二个参数是要正确的把数据送入第二个参
数的地址空间里（这里就是?_u32div?byte的4-7字节空间）。调用完u32div函数之后，直
接在r4-r7取结果即可。
初看这个标题，也许很多读者会认为很深奥！有这种想法就错了，其实无论是C调用汇
编还是汇编调用C，都没有想象中的那么复杂。上一节1_4例中的delay_nms函数，只要把
delay_nms改为_delay_nms就可以不做其它任何修改而被C函数调用了。是不是很简单？
^_^
之所以要做这样修改，是因为C51的函数转换为汇编的时候，函数名根据实际情况有可
能会改动，这种改动是很有规律而且简单的，只要记下来就行。看下表
--------------------+---------+-------------------------------------
声明 | 符号 | 说明
--------------------+---------+-------------------------------------
void func(void)... | FUNC | 没有参数或参数不通过寄存器传递的
| | 函数名没有改变。函数名改为大写。
void func1(char)... | _FUNC1 | 参数通过寄存器传递的函数，函数名前
| | 有一个下划线'_'。这确定这些函数通过
| | 通过CPU寄存器传递参数。
void func2(void) | _?FUNC2 | 可重入的函数，函数名前有一个字符串
reentrant... | | "_?"。这用来确定可重入函数。
--------------------+---------+-------------------------------------
因为我们的delay_nms函数是通过寄存器传递参数的，根据第二条，自然要在前面加
一个下划线了'_'。
先来看看例子吧，例2-1
/**
* @file 2_1.c
* @author yanfeng <szq106@163.com>
* @date Sat Feb 10 17:04:41 2007
*
* update <Sat Feb 10 17:11:48 2007>
*
* @brief 示例2_1
*
*
*/
/* code */
＃i nclude <reg51.h>
＃i nclude "2_1_delay.h"
#define LED_ON 0
#define LED_OFF 1
sbit LED_IO = P1^0;
#define led_op(op) do { \
LED_IO = op; \
}while(0)
void main(void)
{
while(1) {
led_op(LED_ON);
delay_nms(200);
led_op(LED_OFF);
delay_nms(500);
}
}
/* end */
/* 2_1.c ends here */
;;;
;; file 2_1_delay.asm
;; author yanfeng <szq106@163.com>
;; date Sat Feb 10 10:59:21 2007
;;
;; update <Sat Feb 10 17:14:00 2007>
;;
;; brief 示例2_1
;;
;;
;;
;
;;; code
delay_nms_seg segment code
delay_1ms_seg segment code
public _delay_nms
delay_nms_data segment data
rseg delay_nms_data
delay_reg: ds 2
rseg delay_nms_seg
_delay_nms: ;r6,r7不能同时为0
mov a, r6
mov delay_reg, a
mov a, r7
mov delay_reg+1, a
delay_nms_1:
lcall delay_1ms
djnz delay_reg+1, delay_nms_1
mov a, delay_reg
jz delay_nms_ret
dec delay_reg
sjmp delay_nms_1
delay_nms_ret:
ret
rseg delay_1ms_seg
delay_1ms:
mov r0, #250 ;1ms
delay_200ms_1:
nop
nop
djnz r0, delay_200ms_1
ret
end
;
;;; end
;;; Local variables:
;;; outline-regexp: ";; @+"
;;; eval: (outline-minor-mode 1)
;;; End:
;;; 2_1_delay.asm ends here
/**
* @file 2_1_delay.h
* @author yanfeng <szq106@163.com>
* @date Sat Feb 10 17:03:42 2007
*
* update <Sat Feb 10 17:11:38 2007>
*
* @brief 示例2_1
*
*
*/
/* code */
#ifndef _2_1_DELAY_H
#define _2_1_DELAY_H
extern void delay_nms(unsigned int dly);
#endif
/* end */
/* 2_1_delay.h ends here */
注意到这里增加了一个2_1_delay.h的头文件，是的，因为delay_nms函数是被C函数
调用，提供的接口当然也只能是C语言形式的。
C函数调用汇编函数如此的简单，那汇编函数调用C函数是否就会复杂呢？答案是肯定
的，在1-4例中完全可以把delay_nms及delay_1ms函数用C来实现而保持start函数的汇编形
式。
在实现这个例子之前，先来讨论一些理论的知识，只有充分掌握了知识，才能更好的
完成C函数及汇编函数的相互调用。
正常的，定义一个函数总是希望它完成某些功能，一个毫无用处的函数将毫无意义。
这些功能有常常是更大的功能的一部分，而函数完成这些功能或多或少都要与外界联系
（一个完全不与外界联系的函数也是一个毫无意义的函数）（延时函数也要消耗时间，时
间也属于外界的一种资源），比如要传递一些数据给其处理，处理过后返回处理的结果。
这种数据的传递可以形象的通过两种方式来实现，一种是外界直接把数据给函数，另一种
是函数自己去外界取数据。
先来说第一种，外界直接把数据给函数，这就像您订牛奶，每天早上牛奶工人都固定
把牛奶送到您家的门口，早上起来之后，您只要开门就可取牛奶了，而不需要考虑是谁送
来的。吃完之后，把瓶放回门口，也不用考虑牛奶工人什么时候取走。您跟牛奶公司就通
过您家的门口来联系，您不需要考虑牛奶公司到底在哪里。牛奶公司也不需要知道您家几
口人。^_^！这就是通过参数及返回值来实现的函数的例子。这种方式接口简单，函数不
需要知道外界是谁调用了它，外界也不用知道函数的实现细节。函数很容易实现重入。
再来说第二种，函数自己去外界取数据，这就相当于您知道牛奶店在XX街yy号，每天
早上要喝牛奶，自己就要屁颠屁颠跑到XX街yy号去买，到了店里，有人比您早正在前面买
那（资源占用），咋办？排队呗（等待资源释放）！不行，这队伍也太长了吧。您也抢到
最前面去买，正在买的伙计可不会让您。这下好了，吵起来了（资源竞争）！两家伙吵吵
嚷嚷，牛奶店一时也卖不了牛奶了（资源破坏）。老半天之后，您终于买到了牛奶回家，
喝完之后，又把奶瓶送回店里。这就是通过全局变量来传递数据的函数实现方式（也许应
该叫过程）。这种方式易破坏数据，不具备可重入性。（想起basic了）。
无论那一种模型，都需要有一个地方（及数据存储区）给其传入数，对于第一种模型
来说，大多是通过栈来实现，这是隐性的方式，即调用者并不需要知道这个数据区在哪里。
而第二种模型，就必须开辟一个公共的区域，调用者及被调用者都必须能访问此区域。
由于51的特殊性，堆栈空间很小，进出栈开销大，要实现第一种模型是比较困难的，
因此Keil并没有采用此方法，但是为了函数的可重入性，仍实现了模拟栈，函数可以通过
模拟栈传递参数，但是通过模拟栈来传递参数的开销更大。因此不是特别必要不建议使用。
（由于很多库函数都是可重入的，因此模拟栈还是有必要了解一下，这将在下节介绍。）
正常的C函数，keil就是通过固定数据区来传递参数的，即第二种模型，因此如下两
个函数，在keil c51的环境本质上没有任何区别。
void delay1(int del)
{
while(del);
}
int del;
void delay2(void)
{
while(del);
}
也许读者会怀疑，下面的del是全局，的任何函数都可以访问，而上一个函数的参数
却是局部的，外部函数不能访问。而且调用上也不一样啊，调用delay1直接delay1(200)
就可以了，调用delay2写法上就有诸多不同，del = 200; delay2()。
这就多虑了，delay1的参数del是通过固定数据区传递的，也就是del分配在固定的地
址，如果其它函数不能访问，那其它函数怎么调用delay1函数呢？只不过keil C51编译的
时候把参数del（具体来说应该是参数段）换了一个名而已。至于调用的问题，C51编译的
函数都会在最前面加入一些代码把具体的实参copy到参数区。
了解了这些，下面来看看C51函数的具体传递规则，这些规则在上一节已经有初步的提
及，但是并没有深入。
C51有三种参数传递的方法：
1，通过寄存器传递。（缺省）
2，通过固定存储区传递。
3，通过模拟栈传递。
1，2属于第二种模型，通过寄存器传递的方法只是一种特例，为了加快参数的传递。
在固定存储区仍会为参数分配空间，有时候为了优化，参数区就分配在了寄存器区里
(r0-r7)。 3，前面提及属于第一种模型。
缺省的，C函数在寄存器中最多传递三个参数。余下的参数通过固定存储区传递。可以
用NOREGPARMS命令取消用寄存器传递参数。如果用寄存器传递参数取消，或参数太多，参
数通过固定存储区传递。用寄存器传递参数的函数在生成代码时被Cx51编译器在函数名前
加了一个下划线'_' 的前缀。只在固定存储区传递参数的函数没有下划。
下表定义用来传递参数的寄存器。
--------+----------------+---------------|------------|------------------
参数数目| char,1字节指针 | int,2字节指针 | long,float | 通用指针
--------+----------------+---------------|------------|------------------
1 | R7 | R6-R7 | R4-R7 | R1-R3(存储类型R3,
| | | | MSB-R2,LSB-R1)
2 | R5 | R4-R5 | R4-R7 | R1-R3
3 | R3 | R3-R3 | | R1-R3
--------+----------------+---------------|------------|------------------
对于参数通过固定存储区传递的函数，那么调用函数是如何知道被调用函数的参数区
呢？如果没有一个统一通用的办法，那么编译的实现将很困难，因此Keil c51是使用可重
入段的方法。 参数用段名 ?function_name?BYTE和?function_name?BIT 保存传递给函数
function_name的参数。位参数在调用函数前复制到?function_name?BIT段。别的参数复制
到?function_name?BYTE段。即使通过寄存器传递参数，在这些段中也给所有的参数分配空
间。参数按每个段中的声明的顺序保存。这个段些对其它函数来说是可见的，因此其它函
数就能通过这些段传递参数并调用函数了。而这些段的命名都有统一的格式，依赖与函数
名，因为不允许函数重名，因此这些段名也是唯一的。
段名的定义：
?function_name?BYTE
?function_name?BIT
函数返回值
函数返回值通常用CPU寄存器传递。下表列出了可能的返回值和所用的寄存器。
--------------------+--------+---------------------------------
返回类型 | 寄存器 | 说明
--------------------+--------+---------------------------------
bit | CF | 在CF中返回一个位
char/unsigned char/ | R7 | 在R7返回单个字节类型
1字节指针 | |
int/unsigned int/ | R6-R7 | MSB在R6,LSB在R7
2字节指针 | |
long/unsigned long | R4-R7 | MSB在R4,LSB在R7
float | R4-R7 | 32位IEEE格式
通用指针 | R1-R3 | 存储类型在R3,MSB在R2,LSB在R1
--------------------+--------+---------------------------------
了解了上面的内容之后，则很容易编写出被C函数调用的函数，也很容易通过正确的参
数传递而在汇编函数里调用C函数。现在来把前面所说的例子完成。例2-2。
;;;
;; file 2_2.asm
;; author yanfeng <szq106@163.com>
;; date Sun Feb 11 14:11:59 2007
;;
;; update <Sun Feb 11 14:17:28 2007>
;;
;; brief 示例2_2
;;
;;
;;
;
;;; code
＃i nclude "2_2_delay.inc"
start_seg segment code
#define LED_PIN P1.0
#define ON_OP clr
#define OFF_OP setb
led_op macro ins, pin_io
ins pin_io
endm
cseg at 0
ljmp start
rseg start_seg
start:
led_op ON_OP LED_PIN
mov r7, #200 & 0xff
mov r6, #200 >> 8
lcall _delay_nms
led_op OFF_OP LED_PIN
mov r7, #500 & 0xff
mov r6, #500 >> 8
lcall _delay_nms
sjmp start
end
;
;;; end
;;; Local variables:
;;; outline-regexp: ";; @+"
;;; eval: (outline-minor-mode 1)
;;; End:
;;; 2_2.asm ends here
/**
* @file 2_2_delay.c
* @author yanfeng <szq106@163.com>
* @date Sun Feb 11 14:11:46 2007
*
* update <Sun Feb 11 14:17:59 2007>
*
* @brief 示例2_2
*
*
*/
/* code */
void delay_1ms(void)
{
unsigned char i = 250;
while(--i);
}
void delay_nms(unsigned int del)
{
while(del--) {
delay_1ms();
}
}
/* end */
/* 2_2_delay.c ends here */
;;;
;; file 2_2_delay.inc
;; author yanfeng <szq106@163.com>
;; date Sun Feb 11 14:11:19 2007
;;
;; update <Sun Feb 11 14:17:41 2007>
;;
;; brief 示例2_2
;;
;;
;;
;
;;; code
#ifndef _2_1_DELAY_INC
#define _2_1_DELAY_INC
extrn code (_delay_nms)
#endif
;
;;; end
;;; Local variables:
;;; outline-regexp: ";; @+"
;;; eval: (outline-minor-mode 1)
;;; End:
;;; 2_2_delay.inc ends here
这是编译的结果。
*** WARNING L16: UNCALLED SEGMENT, IGNORED FOR OVERLAY PROCESS
SEGMENT: ?PR?_DELAY_NMS?2_2_DELAY
*** WARNING L10: CANNOT DETERMINE ROOT SEGMENT
Program Size: data=8.0 xdata=0 code=48
这里可以可以发现，出现了两个警告，第一个警告是提示
段?PR?_DELAY_NMS?2_2_DELAY（就是函数delay_nms的代码段名）没有被调用，将不进行数
据覆盖处理。这个问题的引起因为2_2.asm中的段没有按照c51约定的方式命名。第二个警
告提示没有发现root段，这仍然是同一个问题引起的警告。可以不需要理会，如果读者仍
然不放心，可以在工程里把2_2_delay.c文件的option选项properties页面里的Generate
Assembler SRC file及Assemble SRC File两选项选为实钩。再次编译警告即会没有了。
（另一个方法就是修改段名，这将在后面介绍。）
细心的读者也许发现了一个细微的差别，就是这里的data=8.0，而不是像前面的例子
一样data=10.0。这跟C51具体的实现有关，将在最后一节详细介绍这个问题。这里给您一
个小小的提示。把delay_1ms函数的实现放在delay_nms函数的实现的后面，编译后的结果
data=10.0。^_^（知道函数的实现顺序很重要了吧，被调用的函数尽量放在调用函数的前
面实现）
** 数据的覆盖处理
前面很多地方有提及，但却没有详细说明，这里将重点论述。
细想，如果A函数调用了B函数及C函数，而B函数使用了6字节的数据区做为自己的局部
变量及参数数据区，C函数使用了5字节的数据区做为自己的局部变量及参数数据区。（在
名义上，参数及局部变量都是私有的，在C51的实现上却不是，而局部变量区及参数区的实
现几乎是一样的）。是否数据空间就使用了6+5 = 11个字节的空间了呢？如果是这样，51
小小的数据空间几个函数就占用完了。很显然，B函数使用的6字节空间是其私有的，A函数
在调用B函数返回之后，里面就不在存有有效的数据。在A函数继续调用C函数的时候，这
时B函数占用的6字节空间可以给C函数使用，这样将大大的节省空间。
那是否需要自己去分析计算呢？大可不必，Keil 的链接程序提供了覆盖进程，就是完
成这个任务的。只不过在段的命名上有一些规定，当用C来些程序的时候，C51编译器自动
完成把c函数转换为规定的段名格式。如果汇编程序想要加入覆盖进程的处理，段的命名
上就必须按照格式来。（如果不需要它的处理，那么命名就无所谓了，前面的例子没有一
个是按照规定格式写的。^_^）
如果在程序连接和定位过程中运行可覆盖进程，则每个汇编程序需要有一个独立的程
序段。这是必须的，只有这样，在可覆盖进程中，函数间的参考用单独的段参考计算。当
有下面各点时，汇编子程序的数据区可能包含在覆盖分析中：
1. 所有的段名必须用Cx51编译器段命名规则建立。
2. 每个有局部变量的汇编函数必须分配自己的数据段。别的函数只能通过传递参数访
问这数据段。参数必须按顺序传递。
在一个函数体内声明的局部变量也建立段。这些段名遵循上面的惯例，但根据局部变
量所保存的存储区有一个不同的前缀。
现在来看看段命名规则。
Cx51编译器生成的目标代码（程序代码，程序数据和常数数据）保存在代码段或数据
段中。一个段可以是可重定位的或绝对的。每个可重定位段有一个类型和一个名称。本节
说明Cx51编译器命名这些段的惯例。
段名包括一个module_name，它是声明目标的源文件名。为了适应大量的现有的软件和
硬件工具，所有的段名都转换和保存为大写。
每个段名有一个前缀，它对应于段所用的存储类型。前缀用问号(?)为界。下面是一个
标准段名前缀的列表：
-------+--------------+------------------------------
段前缀 | 存储类型 | 说明
-------+--------------+------------------------------
?PR? | program | 可执行的程序代码
?CO? | code | 程序存储区的常数数据
?BI? | bit | 内部数据区的位数据
?BA? | bdata | 内部数据区的可位寻址数据
?DT? | data | 内部数据区
?FD? | far | FAR存储区(RAM空间)
?FC? | const far | FAR存储区(常数ROM空间)
?ID? | idata | 间接寻址内部数据区
?PD? | pdata | 外部数据区的分页数据
?XD? | xdata | XDATA存储区(RAM空间)
?XC? | const xdata | XDATA存储区(常数ROM空间)
-------+--------------+------------------------------
数据目标是在C程序中声明的变量和常数。Cx51编译器对每个声明的变量的存储类型产
生一个独立的段。下表列出了对不同的变量数据目标产生的段名。
------------------+--------------------------------------
段前缀 | 说明
------------------+--------------------------------------
?BA?module_name | 可位寻址数据目标
?BI?module_name | 位目标
?CO?module_name | 常数(字符串和已初始化变量)
?DT?module_name | 在data中声明的目标
?FC?module_name | 在const far(要求OMF2命令)声明的目标
?FD?module_name | 在far(要求OMF2命令)声明的目标
?ID?module_name | 在idata声明的目标
?PD?module_name | 在pdata声明的目标
?XC?module_name | 在const xdata(要求OMF2命令)声明的目标
?XD?module_name | 在xdata声明的目标
------------------+--------------------------------------
程序目标包括由Cx51编译器产生的C程序函数代码。在一个源模块中的每个函数和一个
单独的代码段关联，用?PR?function_name?module_name命名。例如在前面文件
2_2_delay.c中的函数delay_nms的段名的结果是?PR?DELAY_NMS?2_2_DELAY。
在一个函数体内声明的局部变量也建立段。这些段名遵循上面的惯例，但根据局部变
量所保存的存储区有一个不同的前缀。
参数段的定义前面已经提到:
?function_name?BYTE
?function_name?BIT
这节说叙述的内容到此告结束。在这之前所举的例子都不具有实际的意义，最后通过
一个有用的例子结束这一节。
用汇编来开发项目时，最头痛的莫过于复杂的计算，有的MCU连单字节的乘除法都不提
供，更别说是多字节的乘除法。如果说像多字节的加减乘除还算简单，那么像math库里面
的log, exp, sin等函数就不是一时半会可以搞掂的了。最简单有效的办法就是直接使用c
的实现。
这里的示例是演示汇编调用长整型数据相除的函数。它将包含这节前面所提及的大部
分内容。
;;;
;; file 2_3.asm
;; author yanfeng <szq106@163.com>
;; date Sun Feb 11 16:21:01 2007
;;
;; update <Sun Feb 11 16:56:24 2007>
;;
;; brief 示例2-3
;;
;;
;;
;
;;; code
＃i nclude "2_3_div.inc"
?pr?start?2_3 segment code
cseg at 0
ljmp start
rseg ?pr?start?2_3
start:
mov r4, #0x9876 >> 8 ;被除数。 0x98765432
mov r5, #0x9876 & 0xff
mov r6, #0x5432 >> 8
mov r7, #0x5432 & 0xff
mov ?_u32div?byte+4, #0x1234 >> 8;除数。0x12345678
mov ?_u32div?byte+5, #0x1234 & 0xff
mov ?_u32div?byte+6, #0x5678 >> 8
mov ?_u32div?byte+7, #0x5678 & 0xff
lcall _u32div
sjmp start
end
;
;;; end
;;; Local variables:
;;; outline-regexp: ";; @+"
;;; eval: (outline-minor-mode 1)
;;; End:
;;; 2_3.asm ends here
/**
* @file 2_3_div.c
* @author yanfeng <szq106@163.com>
* @date Sun Feb 11 16:20:11 2007
*
* update <Sun Feb 11 16:23:47 2007>
*
* @brief 示例2-3
*
*
*/
/* code */
unsigned long u32div(unsigned long divd, unsigned long divr)
{
return divd/divr;
}
/* end */
/* 2_3_div.c ends here */
;;;
;; file 2_3_div.inc
;; author yanfeng <szq106@163.com>
;; date Sun Feb 11 16:20:38 2007
;;
;; update <Sun Feb 11 16:45:50 2007>
;;
;; brief 示例2-3
;;
;;
;;
;
;;; code
#ifndef _2_3_DIV_INC
#define _2_3_DIV_INC
extrn code (_u32div)
extrn data (?_u32div?byte)
#endif
;
;;; end
;;; Local variables:
;;; outline-regexp: ";; @+"
;;; eval: (outline-minor-mode 1)
;;; End:
;;; 2_3_div.inc ends here
可以看到 2_3_div.c 函数实现了想要的长整数除法。并把结果放在R4-R7内。
2_3_div.inc文件里包含两个声明，extrn code (_u32div)及extrn data
(?_u32div?byte)。因为u32div通过寄存器传递参数，因此它的函数名在汇编文件里需要在
前面加'_'。由于寄存器放不下所有的参数，因此需要通过固定的参数区来传递剩余的参
数，根据命名规则，它的参数区的段名为?_u32div?byte。没有位参数，所以没
有?_u32div?bit段。
2_3.asm内的段名有所改变，改为符合命名规范的格式 ?pr?start?2_3，调用除法函数
前，第一个参数通过r4-r7传递，第二个参数通过?_u32div?byte段传递。需要注意的是，
虽然第一个参数从寄存器传递了，但是在参数区仍然还保留其空间（这例子中就
是?_u32div?byte的0-3字节空间），因此传递第二个参数是要正确的把数据送入第二个参
数的地址空间里（这里就是?_u32div?byte的4-7字节空间）。调用完u32div函数之后，直
接在r4-r7取结果即可。
