ARM是Advanced RISCMachines的缩写,它是一家微处理器行业的知名企业,该企业设计了大量高性能、廉价、耗能低的精简指令集处理器。我们可以从三个层次理解ARM:一个公司的名字;一类微处理器的通称;一种技术的名字。ARM具有以下技术特点:ARM是一种通用的32位RISC处理器。ARM是一种功耗很低的高性能处理器。ARM是一种可扩展,可移植、可集成的处理器。......
2025-09-30
ARM嵌入式系统：子程序调用规则
【摘要】：ATPCS规定了一些子程序间调用的基本规则,这些规则包括子程序调用过程中寄存器的使用规则,数据栈的使用规则,参数的传递规则。下面详细介绍子程序间调用的基本规则。寄存器SP在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。
在C程序和ARM汇编程序之间相互调用时必须遵守ATPCS(ARM-Thumb Procedure Call Standard)规则。ATPCS规定了一些子程序间调用的基本规则,这些规则包括子程序调用过程中寄存器的使用规则,数据栈的使用规则,参数的传递规则。有了这些规则之后,单独编译的C语言程序就可以和汇编程序相互调用。2025年ARM公司正式推出了AAPCS(ARM Archtecture Procedure Call Standard)标准,AAPCS是ATPCS的改进版,目前AAPCS和ATPCS都是可用的标准。下面详细介绍子程序间调用的基本规则。
1.寄存器的使用规则
寄存器的使用遵守以下规则:
●子程序间通过寄存器R0～R3来传递参数。这时,寄存器R0～R3可记作a0～a3(Argument/scratch register)。被调用的子程序在返回前无需恢复寄存器R0～R3的内容。R0～R3也可以在子程序中保存局部变量。
●在子程序中,使用寄存器R4～R11来保存局部变量。这时,R4～R11可以记作v1～v8(Variable-register)。如果在子程序中使用了这些寄存器,则子程序进入时必须保存这些寄存器的值,在返回前必须恢复这些寄存器的值。在Thumb程序中,通常只能使用R4～R7来保存局部变量。
●寄存器R12(IP)用作内部过程调用中间临时寄存器,在子程序之间的连接代码段中常常有这种使用规则。
●寄存器R13(SP)用作堆栈指针,在子程序中R13不能用作其他用途。寄存器SP在进入子程序时的值和退出子程序时的值必须相等。
●链接寄存器R14(LR)用于保存子程序的返回地址。如果在子程序中保存了返回地址,寄存器R14则可以用作其他用途。
●寄存器R15(PC)是程序计数器,不能用作其他用途。
2.堆栈使用规则
堆栈的使用遵守以下规则:
●AAPCS(ATPCS)规定堆栈为FD(full-descending)类型,即满递减堆栈,并且对堆栈的操作是8字节对齐。
●对于汇编程序来说,如果目标文件中包含了外部调用,则必须满足下列条件:外部接口的堆栈必须是8字节对齐的。在汇编程序中使用PRESERVE8伪指令告诉连接器,本汇编程序数据是8字节对齐的。(https://www.chuimin.cn)
3.参数传递规则
根据参数个数是否固定,可以将子程序分为参数个数固定的子程序和参数个数可变化的子程序。这两种子程序的参数传递规则是不一样的。
●对于参数个数可变的子程序,当参数个数不超过4个时,可以使用寄存器R0～R3来传递参数;当参数超过4个时,还可以使用堆栈来传递参数。
●在传递参数时,将所有参数看作是存放在连续的存储字单元的字数据。然后,依次将各字数据传递到寄存器R0,R1,R2和R3中。如果参数多于4个,则将剩余的字数据传递到堆栈中。入栈的顺序与参数传递顺序相反,即最后一个字数据先入栈。
●对于参数个数固定的子程序,例如,系统包含浮点运算的硬件部件,浮点参数将按照下面的规则传递:各个浮点参数按顺序处理;为每个浮点参数分配FP寄存器;分配的方法是,满足该浮点参数需要的且编号最小的一组连续的FP寄存器。第一个整数参数通过寄存器R0～R3来传递,其他参数通过数据栈传递。
4.子程序结果返回规则
子程序的返回遵守以下规则:
●结果为一个32位整数时,可以通过寄存器R0返回。
●结果为一个64位整数时,可以通过寄存器R0和R1返回。
●结果为一个浮点数时,可以通过浮点运算部件的寄存器f0、d0或s0来返回。
●结果为复合型浮点数(如复数)时,可以通过寄存器f0～fn或d0～dn来返回。
●对于位数更多的结果,需要通过存储器来传递。
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