MSP430 单片机C语言和汇编语言混合编程

vipjph

摘要：为了发挥C语言和汇编语言各自的优点，二者需要相互调用函数。本文首先介绍了MSP430单片机的C语言函数的参数传递规则，然后对C语言和汇编语言的混合编程进行了详细描述，最后给出应用实例。

关键字：MSP430单片机
IAR C语言
汇编语言混合编程

中图分类号：TP368.1        
文献标识码：A

Abstract:In order to play the vritues of c and assembler language,they need to call each other’s function. This paper describes the rules of C-Compiler for passing variables between functions, mixing c and assembler with MSP430 in details,then gives an application example.

Keyword:MSP430 MCU;IAR C-Compiler;Assembler Language;Mixing Programming

MSP430是一款16位的单片机，它具有超低功耗、丰富的片内外围模块、多样的可选型号、软件对硬件的灵活控制能力等优点。因此特别适合于以电池为电源的应用场合或手持设备，目前在国内主要应用于三表系统和消防设备方面。MSP430单片机的开发软件较常用的是IAR公司的IAR Embedded Workbench集成开发环境，它可以编辑、汇编和编译汇编语言和C语言源文件，并且其C语言和汇编语言具有相同格式的头文件，给开发带来了灵活性。C语言具有编程简单，可以移植等优点，但是产生代码较长，对硬件的直接控制能力相对较弱；汇编语言产生的代码较小，控制硬件灵活，但是可读性差，移植困难，因此为了发挥各自优点，产生高速度、高效率的代码混合编程是最好的选择。

1
IAR C语言编译器的参数传递规则

1.1
寄存器应用

C语言编译器把单片机的寄存器分成两组来使用：

（1）高速暂存器（R12－R15），这组寄存器专门用作参数传递，因此调用时不需要保护。

（2）其它普通寄存器（R4－R11），这组寄存器主要用作寄存器变量和保存中间结果，因此调用时必需保护，这一点C语言编译器是自动处理的。

1.2
堆栈结构和参数传递

除最左边的两个参数外，其余参数入栈传递

中断返回地址

被保护的寄存器

高地址

堆栈指针

堆栈

低地址

每一次函数调用会创建一个如图所示的堆栈结构

一个调用者函数传递给被调用函数的参数按照从右到左的顺序传递的，换句话说就是除了最左边的两个参数用寄存器传递外，其余参数用堆栈传递，并按从右到左的顺序入栈。若最左边的两个参数属于结构或联合类型，那么它们也用堆栈传递。函数的返回结果根据其类型存放在R12或R13:R12寄存器对，若返回结果属于结构或联合类型，那么R12中存放的是指向返回结果的指针。

1.3
中断函数

C语言编译器编译中断函数时会自动保护所有用到的寄存器（包括R12－R15在内），状态寄存器SR的保护是中断处理过程自动完成的。中断函数中用到的任何寄存器都会用PUSH Rxx指令保护，中断服务结束用后POP Rxx指令恢复；RETI指令会自动恢复状态寄存器SR和从中断返回。

2
对汇编语言函数的约定

一个能被C语言函数调用的汇编语言函数必须做到以下几点：

（1）符合C语言编译器的参数传递规则。

（2）具有PUBLIC入口标号。

（3）对C语言调用者函数声明为外部函数，并且允许参数类型检查和提升（可选）。

2.1
局部存储分配

如果汇编语言函数需要局部存储空间，有两种分配方法：

（1）分配在硬件堆栈

（2）分配在静态空间，但是函数不能重入。

2.2
中断函数

因为中断可能发生在程序执行的任何期间，所以调用约定并不适用于中断函数。因此必需注意以下几点：

（1）必须保护所有用到的寄存器。

（2）必须用RETI返回。

（3）把SR中各标志位当做未定义来使用。

（4）中断向量定义在INTVEC段

3
混合编程

明确了以上约定，混合编程就非常容易。基本做法是：

（1）C语言源文件用‘extren’关键字导入被汇编语言源文件导出的标号。

（2）汇编语言源文件用‘PUBLIC’关键字把标号导出给C语言源文件。

（3）汇编语言源文件用‘EXTREN’关键字导入被C语言源文件导出的标号。

（4）C语言源文件把标号导出给汇编语言文件，则不需要关键字。

（5）把写好的C语言源文件和汇编语言源文件加入工程，并用各自调用函数的指令调用即可。

4
应用实例

4.1
C
语言函数和汇编语言函数相互调用

在这个示例中C语言函数main（）调用汇编语言函数get_rand()以得到一个随机数；汇编语言函数get_rand()首先调用C语言的标准库函数rand（）得到一个整型随机值，然后用调用C语言函数mult()的方法把这个随机值乘以main()函数传递给自己的实参，并把乘积值返回给main()函数。

4.1.1
C语言源文件

#include <MSP430x14x.h>   

extern unsigned long get_rand(unsigned char seed);   

void main( void )

{

   
unsigned char seed;  

   
unsigned long value;

// ===
系统初始化
==========================================

   
IFG1 = 0;   

   
WDTCTL = WDTPW+WDTHOLD;  

   
P1DIR = 0xff;

// ===
系统初始化结束========================================

   

   
seed = 0x55;

   
value = get_rand(seed);

   
while(1);  

}

// ===
主程序结束
==================================================

unsigned long mult(int x , int y)

{

   
return (x *y);
  

}

// ===
乘法子程序结束
================================================

4.1.2
汇编语言源程序

; ******************************************************************

;
文件名: asm_source.s43

; C语言和汇编语言混合编程，汇编语言源程序

;
这段源程序调用两个C语言函数，标准库函数rand()和用户自定义函数mult()

; *******************************************************************

      
#include "msp430x14x.h"   
;
头文件

      
NAME asmfile

      

      
EXTERN rand              
  ; C语言标准库函数rand()

      
EXTERN mult               
; c_source.c中用户自定义函数   

      

;====================================================================

; get_rand

;====================================================================

      
PUBLIC get_rand            
;
导出函数名给C语言函数

      
RSEG CODE

get_rand;

      
push R11                  &