c - 内联汇编中的结构偏移

Question

我正在做一个项目，其中一些中断服务必须在汇编程序中处理。从中断 vector 包装器调用处理函数。处理程序主体是用汇编程序编写的，它在特定寄存器中接收单个(指针)参数。

代码目标是 MSP430，它必须同时使用 MSP430-gcc 和 TI 编译器进行编译。我已经有了 MSP430-gcc 的工作解决方案，它看起来像这样:

static void __attribute__((naked)) _shared_vector_handler(Timer_driver_t *driver) {

__asm__(
    "   MOVX.W %c[iv_register_offset](R12),R14 ; \n"
    "   ADD @R14,PC ; \n"
    "   RETA ; \n"
    "   JMP CCIFG_1_HND ; Vector 2 \n"
    "   JMP CCIFG_2_HND ; Vector 4 \n"
    "   JMP CCIFG_3_HND ; Vector 6 \n"
    "   JMP CCIFG_4_HND ; Vector 8 \n"
    "   JMP CCIFG_5_HND ; Vector 10 \n"
    "   JMP CCIFG_6_HND ; Vector 12 \n"
    "TIFG_HND: \n"
    "   MOVX.A %c[overflow_handle_offset](R12),R14 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_param_offset](R14),R12 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_offset](R14),R14 ; \n"
    "   CALLA R14 ; \n"
    "   RETA ; \n"
    "CCIFG_1_HND: \n"
    "   MOVX.A %c[ccr1_handle_offset](R12),R14 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_param_offset](R14),R12 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_offset](R14),R14 ; \n"
    "   CALLA R14 ; \n"
    "   RETA ; \n"
    "CCIFG_2_HND: \n"
    "   MOVX.A %c[ccr2_handle_offset](R12),R14 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_param_offset](R14),R12 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_offset](R14),R14 ; \n"
    "   CALLA R14 ; \n"
    "   RETA ; \n"
    "CCIFG_3_HND: \n"
    "   MOVX.A %c[ccr3_handle_offset](R12),R14 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_param_offset](R14),R12 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_offset](R14),R14 ; \n"
    "   CALLA R14 ; \n"
    "   RETA ; \n"
    "CCIFG_4_HND: \n"
    "   MOVX.A %c[ccr4_handle_offset](R12),R14 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_param_offset](R14),R12 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_offset](R14),R14 ; \n"
    "   CALLA R14 ; \n"
    "   RETA ; \n"
    "CCIFG_5_HND: \n"
    "   MOVX.A %c[ccr5_handle_offset](R12),R14 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_param_offset](R14),R12 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_offset](R14),R14 ; \n"
    "   CALLA R14 ; \n"
    "   RETA ; \n"
    "CCIFG_6_HND: \n"
    "   MOVX.A %c[ccr6_handle_offset](R12),R14 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_param_offset](R14),R12 ; \n"
    "   MOVX.A %c[handler_offset](R14),R14 ; \n"
    "   CALLA R14 ; \n" ::
    [iv_register_offset] "i" (offsetof(Timer_driver_t, _IV_register)),
    [overflow_handle_offset] "i" (offsetof(Timer_driver_t, _overflow_handle)),
    [ccr1_handle_offset] "i" (offsetof(Timer_driver_t, _CCR1_handle)),
    [ccr2_handle_offset] "i" (offsetof(Timer_driver_t, _CCR2_handle)),
    [ccr3_handle_offset] "i" (offsetof(Timer_driver_t, _CCR3_handle)),
    [ccr4_handle_offset] "i" (offsetof(Timer_driver_t, _CCR4_handle)),
    [ccr5_handle_offset] "i" (offsetof(Timer_driver_t, _CCR5_handle)),
    [ccr6_handle_offset] "i" (offsetof(Timer_driver_t, _CCR6_handle)),
    [handler_offset] "i" (offsetof(Timer_channel_handle_t, _handler)),
    [handler_param_offset] "i" (offsetof(Timer_channel_handle_t, _handler_param)) :
);
}

翻译成英文:驱动程序结构包含某个特定偏移量上的 IV 寄存器地址。该地址上的内容被添加到 PC，因此跳转到特定标签(取决于设置的中断标志)。这是 TI 在 user's guide 中描述的推荐用法，第 653 页。所有标签都做同样的事情:它们从特定偏移量获取指向驱动程序结构中某个句柄的指针。该句柄再次具有一些特定的偏移函数指针(中断服务处理程序)和指向某个参数的指针，这些参数将传递给处理程序。结构简述:

typedef struct Timer_driver {
// enable dispose(Timer_driver_t *)
Disposable_t _disposable;
// base of HW timer registers, (address of corresponding TxCTL register)
uint16_t _CTL_register;
...
// interrupt vector register
uint16_t _IV_register;
// stored mode control
uint8_t _mode;
// amount of CCRn registers
uint8_t _available_handles_cnt;

// main (CCR0) handle
Timer_channel_handle_t *_CCR0_handle;
// up to six (CCRn) handles sharing one interrupt vector
Timer_channel_handle_t *_CCR1_handle;
Timer_channel_handle_t *_CCR2_handle;
...
}

和

struct Timer_channel_handle {
// vector wrapper, enable dispose(Timer_channel_handle_t *)
Vector_handle_t vector;
// HW timer driver reference
Timer_driver_t *_driver;
// capture / compare control register
uint16_t _CCTLn_register;
// capture / compare register
uint16_t _CCRn_register;

// vector interrupt service handler
void (*_handler)(void *);
// vector interrupt service handler parameter
void *_handler_param;
...
}

现在是问题。

• 直到编译时才知道偏移量
• 我无法将一些 offsetof(s, m) 传递给汇编程序
• 偏移量取决于使用的内存模型(指针大小 16 位或 32 位)
• 偏移量取决于两个结构的第一个成员的大小，该大小取决于预处理器定义(1 个指针或 4 个指针)
• 不能预先计算偏移量，因为每个编译器都会向第一个成员结构添加一些对齐和填充
• 第一个成员必须是第一个成员(不允许重新排序)
• TI 编译器不支持将编译时变量传递给内联汇编代码

目标:

• 支持两种编译器
• 不要重复代码，不要硬编码偏移量
• 如果可能，避免将整个处理程序提取到 asm 文件并通过 .cdecls 包含 header (如果是 gcc，则为 #include)。两种编译器都以非常不同的方式处理 C 头文件的包含，结构偏移的定义方式也有很大不同，并且需要对头文件进行一些重要的重组，我认为这几乎是不可能的。

当我用 TI 编译器编译它时，出现以下错误:

"../module/driver/src/timer.c", line 274: error #18: expected a ")"
"../module/driver/src/timer.c", line 285: warning #12-D: parsing restarts here after previous syntax error
1 error detected in the compilation of "../module/driver/src/timer.c".
gmake: *** [module/driver/src/timer.obj] Error 1

我的构建由 CMake 处理，我可以想到一个解决方案 - 只需将这些偏移量预生成到某个头文件，该头文件应包含在驱动程序中。描述了如何做到这一点的方式 here .但如果可能的话，我也想避免这一步，因为它需要在不运行 cmake 的 Code Composer Studio 中编译。

那么我该如何创建 CMake 目标来预生成这些偏移量呢？或者有什么其他想法？

Answer 1

感谢大家，特别感谢@CL。由于很多原因，我一直认为这必须在汇编程序中完成，而且我只需要以某种方式获得这些偏移量。解决方案很简单:

static void _shared_vector_handler(Timer_driver_t *driver) {
    uint16_t interrupt_source;
    Timer_channel_handle_t *handle;

    if ( ! (interrupt_source = hw_register_16(driver->_IV_register))) {
        return;
    }

    handle = *((Timer_channel_handle_t **) 
        (((uintptr_t)(&driver->_CCR0_handle)) + (interrupt_source * _POINTER_SIZE_ / 2)));

    (*handle->_handler)(handle->_handler_param);
}

翻译成汇编程序(TI 编译器，大内存模型):

        _shared_vector_handler():
011ef6:   4C1F 0008           MOV.W   0x0008(R12),R15
011efa:   4F2F                MOV.W   @R15,R15
011efc:   930F                TST.W   R15
011efe:   240D                JEQ     (0x1f1a)
231         (*handle->_handler)(handle->_handler_param);
011f00:   F03F 3FFF           AND.W   #0x3fff,R15
011f04:   025F                RLAM.W  #1,R15
011f06:   4F0F                MOV.W   R15,R15
011f08:   00AC 000C           ADDA    #0x0000c,R12
011f0c:   0FEC                ADDA    R15,R12
011f0e:   0C0F                MOVA    @R12,R15
011f10:   0F3C 003E           MOVA    0x003e(R15),R12
011f14:   00AF 003A           ADDA    #0x0003a,R15
011f18:   0F00                BRA     @R15
        $C$L12:
011f1a:   0110                RETA    

原始汇编程序需要 7 条指令来执行处理程序，但 add-IV-to-PC 会破坏流水线。这里我们有 13 条指令，因此效率几乎相等。

顺便说一句，实际提交是 here .