c - 将 GCC 内联汇编与采用立即值的指令一起使用

Question

问题

我正在为 ARM Cortex-M3 处理器开发自定义操作系统。要与我的内核交互，用户线程必须生成一个 SuperVisor Call (SVC) 指令(以前称为 SWI，用于软件中断)。这条指令在ARM ARM中的定义是:

这意味着该指令需要一个立即数 参数，而不是寄存器值。

这让我很难以可读的方式构建我的界面。它需要如下代码:

asm volatile( "svc #0");

当我更喜欢类似的东西时

svc(SVC_YIELD);

但是，我无法构造这个函数，因为 SVC 指令需要立即参数，而当值通过寄存器传入时我无法提供。

内核:

作为背景，svc指令在内核中解码如下

#define SVC_YIELD   0
// Other SVC codes

// Called by the SVC interrupt handler (not shown)
void handleSVC(char code)
{
  switch (code) {

    case SVC_YIELD:
      svc_yield();
      break;
    // Other cases follow

这个案例陈述很快就失控了，但我看不出有什么办法可以解决这个问题。欢迎提出任何建议。

我尝试过的

带有寄存器参数的 SVC

我最初考虑过

__attribute__((naked)) svc(char code)
{
    asm volatile ("scv r0"); 
}

但这当然行不通，因为 SVC 需要寄存器参数。

蛮力

解决问题的蛮力尝试如下所示:

void svc(char code)
  switch (code) {
    case 0:
      asm volatile("svc #0");
      break;
    case 1:
      asm volatile("svc #1");
      break;
    /* 253 cases omitted */
    case 255:
      asm volatile("svc #255");
      break;
  }
}

但是那有一股难闻的代码味道。这当然可以做得更好。

动态生成指令编码

最后的尝试是在 RAM 中生成指令(其余代码从只读闪存运行)然后运行它:

void svc(char code)
{
  asm volatile (
      "orr r0, 0xDF00  \n\t" // Bitwise-OR the code with the SVC encoding
      "push {r1, r0}   \n\t" // Store the instruction to RAM (on the stack)
      "mov r0, sp      \n\t" // Copy the stack pointer to an ordinary register
      "add r0, #1      \n\t" // Add 1 to the address to specify THUMB mode
      "bx r0           \n\t" // Branch to newly created instruction
      "pop {r1, r0}    \n\t" // Restore the stack
      "bx lr           \n\t" // Return to caller
      );
}

但这也感觉不对。此外，它不起作用 - 我在这里做错了什么；也许我的指令没有正确对齐，或者我没有设置处理器以允许在此位置从 RAM 运行代码。

我该怎么办？

我必须处理最后一个选项。但是，感觉我应该能够做类似的事情:

__attribute__((naked)) svc(char code)
{
    asm volatile ("scv %1"
         : /* No outputs */
         : "i" (code)    // Imaginary directive specifying an immediate argument
                         // as opposed to conventional "r"
          ); 
}

但我没有在文档中找到任何此类选项，而且我无法解释如何实现此类功能，因此它可能不存在。我应该怎么做？

Answer 1

您想使用约束来强制将操作数分配为 8 位立即数。对于 ARM，这是约束 I。所以你想要

#define SVC(code) asm volatile ("svc %0" : : "I" (code) )

有关所有约束的摘要，请参阅 GCC 文档——您需要查看特定于处理器的注释以了解特定平台的约束。在某些情况下，您可能需要查看 gcc 源中体系结构的 .md(机器描述)文件以获取完整信息。

还有一些很好的特定于 ARM 的 gcc 文档 here .在“输入和输出操作数”标题下的几页中，它提供了所有 ARM 约束的表格