汇编写启动代码之设置栈和调用C语言

1 C语言运行时需要和栈的意义

“C语言运行时（runtime）”需要一定的条件，这些条件由汇编来提供。C语言运行时主要是需要栈。

C语言与栈的关系：C语言中的局部变量都是用栈来实现的。如果我们汇编部分没有给C部分预先设置合理合法的栈地址，那么C代码中定义的局部变量就会落空，整个程序就死掉了。

我们平时在编写单片机程序（譬如51单片机）或者编写应用程序时并没有去设置栈，但是C程序还是可以运行的。原因是：在单片机中由硬件初始化时提供了一个默认可用的栈，在应用程序中我们编写的C程序其实并不是全部，编译器（gcc）在链接的时候会帮我们自动添加一个头，这个头就是一段引导我们的C程序能够执行的一段汇编实现的代码，这个代码中就帮我们的C程序设置了栈及其他的运行时需要。

2 CPU模式和各种模式下的栈

在ARM中37个寄存器中，每种模式下都有自己的独立的SP寄存器（r13），为什么这么设计？

如果各种模式都使用同一个SP，那么就意味着整个程序（操作系统内核程序、用户自己编写的应用程序）都是用一个栈的。你的应用程序如果一旦出错（譬如栈溢出），就会连累操作系统的栈也损坏，整个操作系统的程序就会崩溃。这样的操作系统设计是非常脆弱的，不合理的。

解决方案就是各种模式下用不同的栈。我的操作系统内核使用自己的栈，每个应用程序也使用自己独立的栈，这样各是各的，一个损坏不会连累其他人。

我们现在要设置栈，不可能也懒的而且也没有必要去设置所有的栈，我们先要找到自己的模式，然后设置自己的模式下的栈到合理合法的位置，即可。

注意：系统在复位后默认是进入SVC模式的。

我们如何访问SVC模式下的SP呢？很简单，先把模式设置为SVC，再直接操作SP。但是因为我们复位后就已经是SVC模式了，所以直接设置SP即可。

3 查阅文档并设置栈指针至合法位置

栈必须是当前一段可用的内存（可用的意思是这个地方必须有被初始化过可以访问的内存，而且这个内存只会被我们用作栈，不会被其他程序征用）。

当前CPU刚复位（刚启动），外部的DRRAM尚未初始化，目前可用的内存只有内部的SRAM（因为它不需初始化即可使用）。因此我们只能在SRAM中找一段内存来作为SVC的栈。

栈有四种：满减栈 满增栈 空减栈 空增栈
满栈：进栈：先移动指针再存； 出栈：先出数据再移动指针
空栈：xxx
减栈：进栈：指针向下移动； 出栈：指针向上移动
增栈：xxx

在ARM中，ATPCS（ARM关于程序应该怎么实现的一个规范）要求使用满减栈，所以不出意外都是用满减栈。

结合iROM_application_note中的memory map，可知SVC栈应该设置为0xd0037D80。

4 汇编程序和C程序互相调用

bl cfunction

5 C函数的编写和被汇编调用

在工程中新建并且添加一个C语言源文件（led.c），注意添加时要修改Makefile。

在汇编启动代码中设置好栈后，使用bl xxx的方式来调用C中的函数xxx。

6 使用C语言来访问寄存器的语法

寄存器的地址类似于内存地址（IO与内存统一编址的），所以这里的问题是用C语言读写寄存器，就是用C语言来读写内存地址。用C语言来访问内存，就要用到指针。

    unsigned int *p = (unsigned int *)0x0xE0200240;    *p = 0x11111111;上面这两句其实可以简化为1句：*((unsigned int *)0x0xE0200240) = 0x11111111;

7 神奇的volatile

volatile的作用是让程序在编译时，编译器不对程序做优化。优化有时候是ok的，但是有时候是自作聪明会造成程序不对。如果你的一个变量是易变的，不希望编译器帮我们做优化，就在这个变量定义时加volatile。

加不加有没有差别，取决于编译器。如果编译器做了优化则有差异；如果编译器本身没做优化，那就没有差别。

在我们这里（编译器是arm-2009q3），实际测试加不加效果是一样的。

8 编译报错（实际上是连接阶段报错）：undefined reference to `__aeabi_unwind_cpp_pr1’

解决方法：把错误信息直接贴到baidu搜索（baidu搜索不到找google），根据搜索到的内容一个一个看，一个一个尝试，直到解决。

解决：在编译时添加-nostdlib这个编译选项即可解决。nostdlib就是不使用标准函数库。标准函数库就是编译器中自带的函数库，用-nostdlib可以让编译器链接器优先选择我程序内自己写的函数库。

9 总结

C和汇编函数的互相调用（函数名和汇编标号的真实意义）。
C语法对内存访问的封装方式（使用指针来访问内存的技巧）。
汇编的意义（起始代码&效率关键部位）。

10 代码

// makefileled.bin: start.o led.o    arm-linux-ld -Ttext 0x0 -o led.elf $^    arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin    arm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.dis    gcc mkv210_image.c -o mkx210    ./mkx210 led.bin 210.bin%.o : %.S    arm-linux-gcc -o $@ $< -c -nostdlib%.o : %.c    arm-linux-gcc -o $@ $< -c -nostdlibclean:    rm *.o *.elf *.bin *.dis mkx210 -f

// start.S#define WTCON       0xE2700000#define SVC_STACK   0xd0037d80.global _start                  // 把_start链接属性改为外部，这样其他文件就可以看见_start了_start:    // 第1步：关看门狗（向WTCON的bit5写入0即可）    ldr r0, =WTCON    ldr r1, =0x0    str r1, [r0]    // 第2步：设置SVC栈    ldr sp, =SVC_STACK    // 从这里之后就可以开始调用C程序了    bl led_blink                    // led_blink是C语言实现的一个函数// 汇编最后的这个死循环不能丢    b .

// led.c#define GPJ0CON     0xE0200240#define GPJ0DAT     0xE0200244#define rGPJ0CON    *((volatile unsigned int *)GPJ0CON)#define rGPJ0DAT    *((volatile unsigned int *)GPJ0DAT)void delay(void);// 该函数要实现led闪烁效果void led_blink(void){    // led初始化，也就是把GPJ0CON中设置为输出模式    //volatile unsigned int *p = (unsigned int *)GPJ0CON;    //volatile unsigned int *p1 = (unsigned int *)GPJ0DAT;    rGPJ0CON = 0x11111111;    while (1)    {        // led亮        rGPJ0DAT = ((0<<3) | (0<<4) | (0<<5));        // 延时        delay();        // led灭        rGPJ0DAT = ((1<<3) | (1<<4) | (1<<5));        // 延时        delay();    }}void delay(void){    volatile unsigned int i = 900000;       // volatile 让编译器不要优化，这样才能真正的减    while (i--);                            // 才能消耗时间，实现delay}