S5PV210开发板用汇编设置栈和调用C语言

Posted 2023-02-18 Lewin～

使用C语言前为什么要先用汇编设置栈？
C语言程序运行时需要栈，因为C语言中的局部变量都是用栈来实现的，如果没有设置栈就使用C语言，局部变量就会落空，程序就会死掉，所以在使用C语言前，我们需要先在汇编编写的启动代码中设置栈。

为什么使用51单片机和Ubuntu编写应用程序时我们没有设置栈依然能使用C语言？
原因是在单片机中已经由硬件设置提供了一个默认可用的栈，而在应用程序中我们编写的C程序其实并不是全部，编译器（gcc）在链接时会帮我们自动添加一个头，这个头就是一段引导C程序能够执行的汇编代码，在这个代码中就帮我们的C程序设置了栈及其他的运行时需要。

为什么不同CPU模式下都有各自独立的sp寄存器？
如果各个模式都使用同一个sp，意味着整个程序（操作系统内核程序，用户应用程序）都使用同一个栈，这样做，一旦用户程序编写出错（栈溢出），将会影响操作系统的正常运行，操作系统会崩溃，同时运行在操作系统上的其他应用程序也会崩溃。所以各个模式下要使用不同的sp，使用不同的栈，操作系统有自己的栈，每个应用程序也有自己的栈，互不干扰。

怎么设置栈？
我们要设置栈，并不是设置所有CPU模式下的栈，而是设置当前CPU模式下的栈，因为这个程序可能只用到一种CPU模式。S5PV210复位后默认是进入SVN模式下的，我们设置当前模式下的栈，只需直接操作sp即可。
需要注意的是，栈必须是当前一段可用的内存（可用的意思是这个地方是有被初始化过的可以访问的内存，而且这个内存只会被我们用作栈，不会被其他程序征用）
当前CPU刚复位（刚启动），外部的DDR尚未初始化，需要我们后续对其初始化，所以目前可用的内存只有内部的SRAM（因为它不需初始化即可使用）。因此我们只能在SRAM中找一段内存来作为SVC的栈。

在ARM中，ATPCS（ARM关于程序应该怎么实现的一个规范）要求使用满减栈，结合iROM_application_note中的memory map，可知SVC栈应该设置为0xD0037D80。
示例代码：
start.S

#define WTCON   0xE2700000

#define SVN_STACK 0xD0037D80
.global _start
_start:
	/*关看门狗*/
	ldr r0, =0
	ldr r1, =WTCON
	str r0, [r1]
	/*设置SVN栈*/
	ldr sp, =SVN_STACK
	/*开/关icache*/
	mrc p15,0,r0,c1,c0,0;			// 读出cp15的c1到r0中
	//bic r0, r0, #(1<<12)			// bit12 置0  关icache
	orr r0, r0, #(1<<12)			// bit12 置1  开icache
	mcr p15,0,r0,c1,c0,0;			// 把r0写到cp15的c1中
	/*流水灯*/
    bl led_blink
	
	b .

led.c

#define GPJ0CON 0xE0200240
#define GPJ0DAT	0xE0200244
#define rGPJ0CON *((volatile unsigned int*)GPJ0CON)
#define rGPJ0DAT *((volatile unsigned int*)GPJ0DAT)
void delay(void);
void led_blink(void)

	rGPJ0CON = 0x11111111; 
	while(1)
	
		rGPJ0DAT = ~(1<<3);
		delay();
		rGPJ0DAT = ~(1<<4);
		delay();
		rGPJ0DAT = ~(1<<5);
		delay();
	


void delay(void)

	volatile unsigned int i = 3000000;
	while(i--);

/* volatile的作用是防止编译器优化我们的变量，有时候编译器会认为我们对这个变量的操作是无意义的，例如对一个数+1然后-1，有些编译器会直接保持原值不变
，这样做的结果可能导致我们的程序不对，所以为了不受编译器的这个影响，加上
volatile会使程序更加稳定，一般对易变的变量都加上volatile，至于加不加volatile结果会不会有什么不同，取决于编译器，一些编译器不会对此优化，一些则会。 */

Makefile

led.bin: start.o led.o
	arm-linux-ld -Ttext 0x0 -o led.elf $^
	arm-linux-objcopy -O binary led.elf led.bin
	arm-linux-objdump -D led.elf > led_elf.dis
	gcc mkv210_image.c -o mkx210
	./mkx210 led.bin 210.bin
	
%.o : %.S
	arm-linux-gcc -o $@ $< -c -nostdlib

%.o : %.c
	arm-linux-gcc -o $@ $< -c -nostdlib
	#这里要加-nostdlib，作用是不使用编译器自带的标准函数库文件
	#因为led.c文件中的delay函数与编译器自带的标准函数库中的delay重名
	#默认会去使用编译器自带的，我们要使用自己定义的话就会报错
	#相当于你一个C程序定义了两个同名函数
clean:
	rm *.o *.elf *.bin *.dis mkx210 -f