core_cm3是ARM公司推出来的统一规定,这是对下游芯片厂商的统一规定,因此可以再Cortex-M3(CM3)之间进行移植。此文件中定义了一些对特殊功能寄存器的C语言形式的操作,本质上是内敛汇编和嵌入式汇编。本文均已μC/OS-II移植为例进行举例。
那么先通过几个例子介绍下内敛汇编和嵌入式汇编的形式吧,,因为下面要用到,看完这几个例子就能看懂了,但是如果需要详细学习,请参考文末的参考资料,因为与真正的汇编还是有不少区别的,比如在内敛汇编中我们操作的都是虚拟寄存器(那么它是如何转到真正的寄存器的呢?不晓得,⊙﹏⊙b汗),“pc(r15)、lr(r14) 和 sp(r13) 寄存器根本不能访问。访问这些寄存器时,会产生错误消息。”等等。
1. 单行内敛汇编
 C++ Code 

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#define OS_ENTER_CRITICAL()         
__asm(
"CPSID   I")


#define OS_EXIT_CRITICAL()          
__asm(
"CPSIE   I")

主要是小括号+双引号。

2.多行内敛汇编
 C++ Code 

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__asm

{

    
//原汁原味的汇编语句
}

用大括号取代了小括号,并且不需要双引号了,直接加上就可以了。不过要是用到R0寄存器不声明的话,会有个warning,可以在前面int R0声明下。
这里用的时候我产生了一个小疑问,当我用到R0,R1这些寄存器的时候,需不需要先PUSH,用完之后在POP呢?看完《编译器用户指南》之后,它说了,
不用,编译器帮我们做了。

3.嵌入式汇编
 C++ Code 

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__asm uint32_t __get_PSP(
void)

{

  mrs r0, psp

  bx lr

}

在前面加上__asm关键字即可。不过要注意的是需要在最后加上
bx lr显式返回,我之前就忘了返回,然后就HardFault_Handler了。


直接看代码:
 编译器厂商宏定义选择

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/* define compiler specific symbols */


#if defined ( __CC_ARM   )

  
#define __ASM            
__asm                                      
/*!< asm keyword for ARM Compiler          */

  
#define __INLINE         
__inline                                   
/*!< inline keyword for ARM Compiler       */

#elif defined ( __ICCARM__ )

  
#define __ASM           
__asm                                       
/*!< asm keyword for IAR Compiler          */

  
#define __INLINE        
inline                                      
/*!< inline keyword for IAR Compiler. Only avaiable in High optimization mode! */

#elif defined   (  __GNUC__  )

  
#define __ASM            
__asm                                      
/*!< asm keyword for GNU Compiler          */

  
#define __INLINE         
inline                                     
/*!< inline keyword for GNU Compiler       */

#elif defined   (  __TASKING__  )

  
#define __ASM            
__asm                                      
/*!< asm keyword for TASKING Compiler      */

  
#define __INLINE         
inline                                     
/*!< inline keyword for TASKING Compiler   */

#endif

就我所知,对ARM芯片进行编程,市面上大抵有三款编译器可供选择:ARM自家的ARM Compiler,第三方的IAR Compiler和GNU针对ARM的Compiler。最后一个木有见过,
TASKING Compiler

  Embedded software development tools
)?
不同的编译器具有的不同关键字形式,不过貌似就ARM自家的内敛关键字的前面多两个下划线,但是人家形式看上去更加统一一点,这对于有“强迫症”的工程师是不错的。

然后就是针对不同编译器的函数定义,也是通过与以上形式一致的方式来实现的,给出个框架先。用哪个编译器就用编译相对应的代码即可。
 core_cm3.c

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/* ###################  Compiler specific Intrinsics  ########################### */

#if defined ( __CC_ARM   ) 
/*------------------RealView Compiler -----------------*/


/* ARM armcc specific functions */

#elif (defined (__ICCARM__)) 
/*------------------ ICC Compiler -------------------*/


/* IAR iccarm specific functions */

#elif (defined (__GNUC__)) 
/*------------------ GNU Compiler ---------------------*/

#elif (defined (__TASKING__)) 
/*------------------ TASKING Compiler ---------------------*/


/* TASKING carm specific functions */

/*
 * The CMSIS functions have been implemented as intrinsics in the compiler.
 * Please use "carm -?i" to get an up to date list of all instrinsics,
 * Including the CMSIS ones.
 */

#endif



然后针对ARM Compiler形式的函数进行讨论,即对
/* ARM armcc specific functions */讨论下。
 进程堆栈:获取PSP和设置PSP

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/**
 * @brief  Return the Process Stack Pointer
 *
 * @return ProcessStackPointer
 *
 * Return the actual process stack pointer
 */

__ASM uint32_t __get_PSP(
void)

{

  mrs r0, psp

  bx lr

}

/**
 * @brief  Set the Process Stack Pointer
 *
 * @param  topOfProcStack  Process Stack Pointer
 *
 * Assign the value ProcessStackPointer to the MSP 
 * (process stack pointer) Cortex processor register
 */

__ASM 
void __set_PSP(uint32_t topOfProcStack)

{

  msr psp, r0

  bx lr

}

这里的两个函数都是用R0的原因是ARM有默认的规定,传入的参数从左至右依次放入R0-R4中,这里也就是写C函数的时候,输入的参数不要过多,不然得PUSH到栈中,速度就下来;如果有返回值,则将R0的值返回。
这里放一个自己发现的此函数的一个小例子,在CM3上移植μC/OS-II时,需要移植首次启动时-OSStart函数中最后调用的OSStartHighRdy,一般采用汇编编写,如下所示,不想看的直接跳过看下面的中文描述也可:
 os_cpu_a.asm:
OSStartHighRdy

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;定义几个常量,类似C语言中的#define预处理指令。     

NVIC_INT_CTRL       EQU     0xE000ED04  ; 中断控制寄存器

NVIC_SYSPRI14       EQU     0xE000ED22  ; PendSV优先级寄存器的地址

NVIC_PENDSV_PRI     EQU     0x000000FF  ; PendSV中断的优先级为255(最低)

NVIC_PENDSVSET      EQU     0x10000000  ; 触发软件中断的值,位28为1.

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

;                                         START MULTITASKING

;                                      
void OSStartHighRdy(
void)

;

; Note(s) : 
) This function triggers a PendSV exception (essentially, causes a context 
switch) to cause

;              the first task to start.

;

;           
) OSStartHighRdy() MUST:

;              a) Setup PendSV exception priority to lowest;

;              b) Set initial PSP to 
, to tell context switcher 
this is first run;

;              c) Set the main stack to OSRunning

;              d) Trigger PendSV exception;

;              e) Enable interrupts (tasks will run with interrupts enabled).

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

OSStartHighRdy

        ;设置PendSV中断的优先级

        LDR     R4, =NVIC_SYSPRI14      ; set the PendSV exception priority

        LDR     R5, =NVIC_PENDSV_PRI

        STR     R5, [R4]

        ;设置PSP为0

        MOV     R4, #0                 ; set the PSP to 
 
for initial context 
switch call

        MSR     PSP, R4

        ;设置OSRunning为TRUE

        LDR     R4, =OSRunning         ; OSRunning = TRUE

        MOV     R5, #1

        STRB    R5, [R4]

;触发PendSV中断

        LDR     R4, =NVIC_INT_CTRL     ;rigger the PendSV exception (causes context 
switch)

        LDR     R5, =NVIC_PENDSVSET

        STR     R5, [R4]

CPSIE   I                      ;enable interrupts at processor level

        ;死循环,应该不会到这里

OSStartHang

        B       OSStartHang            ;should never get here

转换成中文描述过程如下:
1. 设置PendSV优先级
2. 设置PSP为0
3. 设置系统的运行状态
4. 开始执行最高优先级任务
5. 开中断

补充说明下:关于第1点,参考权威指南讨论PendSV即可;关于第2点,其实不设置也是可以的,它的作用是
省掉第一次上下文切换时候的R4-R11的入栈保护,仅此而已,这是事实没错,但是这个考虑会增加代码的编写,体现在此处和PendSV中断函数的编写上,不过这也表明作者的多OS过程的认识,思维的严谨。关于第5点,显示声明中断要开着,没有也没关系,因为本来中断就是开着的,只要你不蛋疼的去把它关掉。

改成C语言形式如下:
 os_cpu_c.c

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#define  NVIC_INT_CTRL              *((OS_CPU_SR *)0xE000ED04)  
//中断控制寄存器ICSR

#define  NVIC_PENDSVSET             0x10000000  
//触发软件中断的值,位28为1.

#define  OS_TASK_SW()               NVIC_INT_CTRL = NVIC_PENDSVSET


#define  OSIntCtxSw()               NVIC_INT_CTRL = NVIC_PENDSVSET

#define OS_ENTER_CRITICAL()         
__asm(
"CPSID   I");


#define OS_EXIT_CRITICAL()          
__asm(
"CPSIE   I");

#define NVIC_SYSPRI14               *((OS_CPU_SR *)0xE000ED22)  
//PendSV优先级寄存器的地址

#define NVIC_PENDSV_PRI             0x000000FF                  
//PendSV中断的优先级为255(最低)

#define SET_PENDSV_FF()             NVIC_SYSPRI14=NVIC_PENDSV_PRI

void OSStartHighRdy(
void)

{   

    SET_PENDSV_FF();         
//这里写FF是因为把它的中断优先级设置为最低255
    __set_PSP(
);

    OSRunning = 
;

    OS_TASK_SW();

    OS_EXIT_CRITICAL();

}


怎么样,优雅多了吧,而且也比较明了。此处我把它
放在os_cpu_c.c文件中,当然一般的宏定义还是会放在头文件oc_cpu.h中的。
要是与会变形式的再像一点,在最后加上死循环while(1);则完全一致了,只不过不会在这里的,因为它马上就去优先级最高的任务那里去了。
这里还要说一下,在我们板子启动的时候,使用的MSP,要是我们使用前后台的形式来开发程序,不管在用户程序还是中断程序里面,我们就用一个MSP就ok了,因为就相当于一个线程在那里不停的跑。而当我们使用RTOS,如μC/OS-II,那么我们在所有的用户任务中,使用的
PSP,这也是我之前没注意的地方,

扯远了,看下一个:
 主堆栈:获取MSP和设置MSP

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/**
 * @brief  Return the Main Stack Pointer
 *
 * @return Main Stack Pointer
 *
 * Return the current value of the MSP (main stack pointer)
 * Cortex processor register
 */

__ASM uint32_t __get_MSP(
void)

{

  mrs r0, msp

  bx lr

}

/**
 * @brief  Set the Main Stack Pointer
 *
 * @param  topOfMainStack  Main Stack Pointer
 *
 * Assign the value mainStackPointer to the MSP 
 * (main stack pointer) Cortex processor register
 */

__ASM 
void __set_MSP(uint32_t mainStackPointer)

{

  msr msp, r0

  bx lr

}

使用尚待开发。


 反转无符号16位值和有符号16位值

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/**
 * @brief  Reverse byte order in unsigned short value
 *
 * @param   value  value to reverse
 * @return         reversed value
 *
 * Reverse byte order in unsigned short value
 */

__ASM uint32_t __REV16(uint16_t value)

{

  rev16 r0, r0

  bx lr

}

/**
 * @brief  Reverse byte order in signed short value with sign extension to integer
 *
 * @param   value  value to reverse
 * @return         reversed value
 *
 * Reverse byte order in signed short value with sign extension to integer
 */

__ASM int32_t __REVSH(int16_t value)

{

  revsh r0, r0

  bx lr

}

使用尚待开发。


 C++ Code 

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/**
 * @brief  Remove the exclusive lock created by ldrex
 *
 * Removes the exclusive lock which is created by ldrex.
 */

__ASM 
void __CLREX(
void)

{

  clrex

}

/**
 * @brief  Return the Base Priority value
 *
 * @return BasePriority
 *
 * Return the content of the base priority register
 */

__ASM uint32_t  __get_BASEPRI(
void)

{

  mrs r0, basepri

  bx lr

}

/**
 * @brief  Set the Base Priority value
 *
 * @param  basePri  BasePriority
 *
 * Set the base priority register
 */

__ASM 
void __set_BASEPRI(uint32_t basePri)

{

  msr basepri, r0

  bx lr

}

/**
 * @brief  Return the Priority Mask value
 *
 * @return PriMask
 *
 * Return state of the priority mask bit from the priority mask register
 */

__ASM uint32_t __get_PRIMASK(
void)

{

  mrs r0, primask

  bx lr

}

/**
 * @brief  Set the Priority Mask value
 *
 * @param  priMask  PriMask
 *
 * Set the priority mask bit in the priority mask register
 */

__ASM 
void __set_PRIMASK(uint32_t priMask)

{

  msr primask, r0

  bx lr

}

/**
 * @brief  Return the Fault Mask value
 *
 * @return FaultMask
 *
 * Return the content of the fault mask register
 */

__ASM uint32_t  __get_FAULTMASK(
void)

{

  mrs r0, faultmask

  bx lr

}

/**
 * @brief  Set the Fault Mask value
 *
 * @param  faultMask  faultMask value
 *
 * Set the fault mask register
 */

__ASM 
void __set_FAULTMASK(uint32_t faultMask)

{

  msr faultmask, r0

  bx lr

}

/**
 * @brief  Return the Control Register value
 * 
 * @return Control value
 *
 * Return the content of the control register
 */

__ASM uint32_t __get_CONTROL(
void)

{

  mrs r0, control

  bx lr

}

/**
 * @brief  Set the Control Register value
 *
 * @param  control  Control value
 *
 * Set the control register
 */

__ASM 
void __set_CONTROL(uint32_t control)

{

  msr control, r0

  bx lr

}

以上的嵌入汇编可以拿来对照权威指南学习,看看寄存器的变化过程以及造成的影响,主要是P14页的”特殊功能寄存器“中的那些个特殊功能寄存器。使用尚待开发。




如果文中有描述不清楚或者错误的地方,请参考《编译器用户指南》和《ARM Cortex-M3权威指南》,并以此为准。

另外,虽然μC/OS-II的移植已经被讲烂了,但是看了这个还是有点搞头的,新版的正在紧张改写中,它更加简洁明了。
To Be Continued~~

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