TMS320C24x的C语言与汇编语言的接口技术

T M S 320C 24x 的C 语言与汇编语言的接口技术张文荣,潘俊民,邹勇波(上海交通大学信息与控制工程系,上海200030) 摘　要　对于T MS320C24x 的控制程序的开发,采用C 语言和汇编语言混合编程具有较高的效率。

本文阐述了两种语言的接口方式和接口协议,并给出了采用这种接口技术实现混合编程的几种典型应用实例。

关键词　TM 320C24x C 语言　汇编语言　接口Interface Technology of C and Assemble Language for TMS 320C 24xZhang Wenrong ,et al(Dep t .of I n f or mation and Control Engineering ,S hanghai J iaotong U niver sity ,S hanghai 200030) Abstract It is more effectiv e to use C language together w ith assemble lang uag e w hen developing control prog rams o f T MS320C24x.In this paper,interface w ays and conventions of these tw o prog ram languag es are pr opo sed,and several typical examples using this interface technolo gy are provided .Keywords T M 320C 24x ,C lang uag e ,assemble language ,interface1　引　言TM S320C24x (以下简称C24x )是美国T I 公司推出的高性能16位数字信号处理器(DSP),是专门为电机的数字化控制而设计的。

这种DSP 包括一个定点DSP 内核及一系列微控制器外围电路,将数字信号处理的运算能力与面向电机的高效控制能力集于一体,可以实现对各类电机进行复杂而有效的控制。

对C24x 的软件开发,可以用汇编语言,也可以用C 语言实现。

作为一种低级语言,汇编语言的代码执行效率高、运行速度快,可以充分发挥DSP 处理器的硬件性能,但其开发的工作量大,程序可读性差。

相比之下,C 语言具有可读性强、编程简单、调试方便等优点,适合编写结构和算法比较复杂的程序。

然而,对于电机数字化控制来说,用C 语言开发程序也有其明显的缺点:首先,C 语言代码有冗余,降低了执行效率,对于实时性要求很高的电机控制来说是不符合要求的;其次,C 语言无法实现某些底层的操作。

在实际应用中,可以将C 语言和汇编语言结合起来编程,扬长避短,发挥各自的长处,这样就能够做到既满足实时性要求又能实现所需的功能,同时兼顾程序的可读性和编程效率。

为此,必须了解C 24x 的C 语言与汇编语言的接口技术。

2　C 语言与汇编语言接口的基本方式对于C 24x 系统,C 语言与汇编语言的接口有两种基本方式。

(1)在C 语言中嵌入汇编语句C 24x 的C 语言也支持asm 指令,可以用这条指令将一行汇编代码嵌入C 程序中。

可是这样做要担很大的风险,因为编译器完全不对嵌入的汇编代码进行分析检查,也就是说这些汇编代码很有可能破坏原来的C 语言环境,从而导致不可预料的结果。

在绝大多数情况下,笔者并不推荐用这种方式。

但是,在汇编语言中开中断用setc INTM ,而在C 语言中却找不到简单而有效的方法,这时嵌入asm (“setc INTM ”)就是最佳的选择。

(2)连接独立的C 语言模块和汇编语言模块单独编写C 语言模块和汇编语言模块,将它们分别编译后连接成一个可执行目标文件。

这种方式通常用于以下情况:某段代码要求实时性很高或者涉及底层的硬件,C 语言无能为力,这时用汇编语言将其编写成函数的形式,并由C 语言模块调用,就能满足要求。

使用这种方法时,用户必须遵循相关协张文荣,男,24岁,硕士研究生,主要研究领域:电机变频调速收稿日期:2001-09-16第3期2002年8月微　处　理　机M ICROPROCES SORS No.3Aug.,2002议自行维护模块的入口、出口代码,管理堆栈。

3　C 语言与汇编语言接口约定C 24x 的C 语言支持A NSI C 标准。

由于汇编语言很灵活,而C 语言编程则需要一套完备的工作环境,因此两者混合编程时必须保证汇编语言模块不破坏C 环境,也就是说必须严格遵守以下一系列约定。

3.1　标识符命名约定C24x 的C 语言程序编译后,在所有的标识符(包括变量名和函数名)前自动加一个下划线“_”。

因此,如果需要C 语言模块和汇编语言模块共享同一个标识符,就必须符合以下规则:在汇编语言模块中,标识符要以“_”开头,并声明为全局型,如.bss _var,1　;定义变量.g lobal _var ;声明为全局变量同时在C 语言模块中,以ex tern 修饰该标识符,如extern int var;3.2　寄存器使用约定C24x 系统有8个辅助寄存器(AR0～AR7)可供使用,在C 环境中这些寄存器都有明确的分工。

(1)AR1:Stack po inter (SP)软件栈的栈顶指针C 24x 只提供了大小为8个字的硬件栈,不能满足需要,因此,C 环境定义了一段特殊的存储器空间,作为所谓的软件栈。

软件栈的作用是分配局部变量、传递函数的参数、保存处理器的状态、保存临时结果等。

AR 1正是被用作指向该软件栈栈顶的专用指针。

(2)AR 0:Frame pointer (FP )帧指针AR0指向软件栈中函数局部数据空间的起始处。

(3)AR 2:Lo cal variable pointer (LVP )局部变量指针AR2存放局部变量的偏移量,与AR0(FP)一起对局部变量进行寻址定位。

(4)AR6、AR7:寄存器型变量在C 语言程序中用register 修饰的变量存放在AR 6、AR 7中。

(5)AR3～AR5:自由寄存器AR3～AR5没有特殊的约定,可以由用户自由决定其用途。

3.3　函数调用约定C 语言函数调用有一套严格的规则,要实现汇编语言模块和C 语言模块之间函数的互相调用,必须遵从这些规则。

按照C 语言的规定,函数的参数是按从右到左的次序压栈的。

在C24x 中函数的返回值存放在累加器ACC 中。

对软件栈的维护是函数互调的关键。

函数的参数是通过软件栈传递的,函数的出口地址存放在软件栈里,函数用到的局部变量也是在软件栈中分配的。

图1是一个典型的函数调用时软件栈的分配情况。

调用步骤如下: 在主调函数的局部帧后将被调函数的参数依次压栈; 程序指针(PC )跳转到被调函数的代码段; 保存出口地址;!保存主调函数局部帧指针;∀分配局部变量;#调用结束前将以上所有内容弹出软件栈。

图1　函数调用时软件栈分配情况4　C 语言与汇编语言的应用4.1　C 语言调用汇编语言函数有时用户可能会将一些常数或数据表存放在程序存储器中,而C24x 的C 语言无法直接访问程序存储器。

这时可以用汇编语言编写访问程序存储器的代码,由C 语言来调用。

下面给出具体实现的方法。

在C 模块中调用函数的格式如下:……unsigned a;a =readro m (0x 100);/*函数的参数是要访问的程序存储器地址,返回该地址的数据*/……确定了调用的格式,就能用汇编语言编写访问程序存储器的函数的实现代码了。

.g lobal _r eadrom ;将函数名声明为全局型的标识符_r eadr om:popd *+;将出口地址从硬件栈中弹出,放入软件栈中・31・　3期张文荣等:T M S 320C 24x 的C 语言与汇编语言的接口技术sar AR0,*+;保存主调函数的FPsar AR1,*lar A R0,#2lar AR0,*0+,AR2;分配局部变量的存储单元,并保存新的FP,确定新的栈顶lar AR2,#0fffdh;设置LVP相对与FP的偏移量,这里是-3mar*0+;取得唯一一个参数的绝对地址,保存在A R2(LVP)中lacc*;取出参数lar A R2,#1;mar*0+;LV P定位到局部变量存储单元tblr*;从程序存储器读取数据,保存到局部变量中lacl*,AR1;把返回值存入ACCsbrk3;lar AR0,*-;把FP恢复为主调函数的FP,并将局部变量空间释放pshd*;出口地址重新压入硬件栈ret;函数返回4.2　汇编语言调用C语言函数C24x的汇编语言没有除法指令,可以调用C 语言函数来实现。

做法如下:在C语言模块中编写除法函数。

int division(int a,int b)/*函数的参数是被除数和除数,返回值是商*/{return a/b;}在汇编模块中可以这样调用上面的C函数:.g lobal_div ision;将函数名声明为全局型的标识符stack.set#200h;定义软件栈的起始地址.bss div idend,1;分配被除数存储单元.bss div isor,1;分配除数存储单元.bss quotient,1;分配商的存储单元……lar A R1,#stack;初始化SPmar*,A R1;当前辅助寄存器设为AR1lacl divisor;读取除数sacl*+;除数压栈lacl dividend;读取被除数sacl*+;被除数压栈;注意上面的压栈次序call_division;调用C语言的除法函数sacl quotient;从ACC中取出返回值,即商的值subk2;释放软件栈……4.3　用C语言处理中断C24x提供了多个中断,如INT1～INT6、NM INT等。

程序存储器空间0000h～003Fh是保留给中断向量的,每个中断向量占2字。

一旦发生中断,程序指针(PC)就指向相应的中断向量,并通过中断向量映射到相应的中断服务子程序。

比如, INT1的中断向量在0002h～0003h,在此地址写入一条跳转指令,跳转到IN T1的服务子程序,这样INT1中断产生时,PC指到0002h,执行跳转指令后就进入了服务子程序了。

C24x的C语言有inter rupt修饰符可以用来定义中断服务子程序,如v oid inter rupt INT1_Sevice()/*假设这是INT1的中断服务子程序函数*//*该函数必须用interrupt修饰,返回值类型是void,且不能有参数*/{……}仅仅这样还不够,因为还没有定义INT1的中断向量,所以要另写一个汇编语言模块来定义中断向量,如下.global_INT1_Sevice……0002h:b_INT1_Sevice……将以上的C语言模块和汇编语言模块分别编译后连接,就可以正确响应INT1中断了。