MIPS GCC 嵌入式汇编

来源：互联网发布：知乎赞同过的查找编辑：程序博客网时间：2024/04/29 12:15

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1. GCC 内嵌汇编的基本格式

asm("assembly code");

如：

asm("syscall"); //触发一个系统调用

如果有多条指令，则需在指令尾部添加'\t'和'\n'，如：

asm("li v0, 4011\t\n" "syscall");

括号里的字符串 GCC 前端不作分析，直接传给汇编器 as ，故而相联指令间需插入换行符。

'\t' 加入只为排版对齐一些而已，可以使用 gcc -S tst.c -o tst.s 查看生成的 tst.s

因为 GCC 并不对 asm 后括号中的指令作分析，故而如果指令修改一些的寄存器的值，GCC是
不知道的，这个会引入一些问题。

另外 asm 可以替换为 __asm__ ，效果等价。__asm__ 一般用于头文件中，防止关键字 asm
可能与一些变量、函数名冲突。

内嵌汇编如何与 C 变量交换数据？

2. GCC 内嵌汇编扩展格式

asm (
           "assembly code"
           : output_operand                  /* 输出参数列表 */
           : input_operand                        /* 输入参数列表 */
           : clobbered_operand                  /* 被改变的操作对象列表 */
     );

以一个例子来说明：

如果我们要读取CP0 25 号硬件计数寄存器的值，并返回之，可以这样：

int get_counter()
{
int rst;

     asm(                                          /* mfc0 为取cp0 寄存器值的指令 */
           "mfc0      %0, $25\t\n"            /* %0 表示列表开始的第一个寄存器 */
           : "=r" (rst)                        /* 告诉gcc 让rst对应一个通用寄存器 */
           );

return rst;
}

"=r" 中，'=' 为修饰符，表示该操作对象只写，一般用于修饰输出参数列表中。'r' 表示任意
一个通用寄存器。

由于我们只要取得一个值，故而只用到了输出列表。代码中也没修改一些寄存器的值gcc不知道，
（输出、输入列表中的寄存器gcc是知道的）故而被改变的操作对象列表亦可省去。

如果我们要重设CP0 24 号硬件计数器之控制寄存器的值，则：

unsigned int op = 0x80f;

     asm volatile(
                             "mtc0 %0, $24"
                             :                        /* 没有输出，列表为空 */
                             :"r"(op)            /* 输入参数，告诉gcc 让op对应一个通用寄存器 */
                       );

volatile 关键字表示让GCC优化生成代码时，不要移动、删除我们的汇编码。
另外 __volatile__与其含义相同，引入的目的与__asm__是一样的。

如果我们重设后，立即读取CP0 24号寄存器的值，则：

unsigned int rst;
unsigned int op = 0x80f;

     asm volatile(
                             "mtc0      %1, $24\t\n"      /* %1 表示 op 对应的寄存器 */
                             "mfc0      %0, $25\t\n"      /* %0 表示 rst 对应的寄存器 */
                             : "=r" (rst)
                             : "r" (op)
                       );

如果我们要操作的对象位于存储器中，我们可以使用 'm' 来修饰输入输出参数，如：

unsigned short data[] = {
0x0, 0x0, 0x0, 0x0,
0x1, 0x3, 0x5, 0x7,
0x1, 0x3, 0x5, 0x7,
};

void pmullh()
{
     asm volatile
      (
           ".set mips3\n\t"
           ".set noreorder\n\t"

           "ldc1 $f0, %1\n\t"                  /* 取 data+4 处的四个数组元素值到 f0 中 */
           "ldc1 $f2, %2\n\t"                  /* 对应输入列表的 *(data+8)      */
                                                     /* %2 编译后会替换成类似 16($12) 的形式 */

"pmullh $f2, $f2, $f0\n\t" /* 按16位为单位数据相乘，取结果的低位 */

"sdc1 $f2, %0\n\t" /* 将结果写入data的前四个位置 */

".set reorder\n\t"
".set mips0\n\t"

           : "=m"(*data)
           : "m"(*(data+4)), "m"(*(data+8))
           : "$f0", "$f2", "memory"
      );
}

注意到使用'm'修饰的操作数，后面括号里跟的不是指针，而是开始的第一个元素值。
%0，%1, %2 依次对应输出列表的一个，输入列表的两个操作数，编译后会被gcc替换
成类似 0($12)，8($12)，16($12)的形式，其中$12置数组首地址，即: %0等价于0($12)

由于我们嵌入的代码改变了 $f0, $f2 的值，而他们不在输出、输入列表中，故而要将其陈列
于被改变操作数列表(clobbered operand list)中，以告诉gcc 我们改变了他们的值，以免gcc 误判。

因为代码中我们改变了内存中数据的值，如果此前gcc生成的代码读取了该内存处的值，并保
存于寄存器中的话，由于我们更新了这段数据，所以需要告诉gcc在后面要重新加载数据，这
个需要在被改变操作数列表中(clobbered operand list)写入 "memory"。

3. 修饰符

=      只写，常用于修饰所有输出操作数
+      只读
&      只用于输出，一般和'='一起用，如："=&r" (val)

4. 其他对输入、输出对象的操作符

d General-purpose integer register
f Floating-point register (if available)
h ‘Hi’ register
ll ‘Lo’ register
x ‘Hi’ or ‘Lo’ register
y General-purpose integer register
z Floating-point status register
I Signed 16-bit constant (for arithmetic instructions)
J Zero
K Zero-extended 16-bit constant (for logic instructions)
L Constant with low 16 bits zero (can be loaded with lui)
M 32-bit constant which requires two instructions to load (aconstant which is not ‘I’, ‘K’, or ‘L’)
N Negative 16-bit constant
O Exact power of two
P Positive 16-bit constant
G Floating point zero
Q Memory reference that can be loaded with more than oneinstruction (‘m’ is preferable for asm statements)
R Memory reference that can be loaded with one instruction (‘m’ ispreferable for asm statements)
S Memory reference in external OSF/rose PIC format (‘m’ ispreferable for asm statements)