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从C语言中调用ARM汇编，使用GCC（裸机）

gccarmqemuthumbarmv6
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我正在尝试使用GCC在ARM上进行裸机编程，并在QEMU上进行测试。但是，每当我从C中调用ARM标签时，程序就会卡住。我有一个简单的代码示例，可以在https://gist.github.com/1654392找到，当我调用该代码中的activate()函数时，它就会卡住。
我观察了objdump，发现当我从汇编代码向C代码（如从_start）进行bl时，它会生成一个小包装器，将其切换为Thumb指令。似乎所有的C代码都是以Thumb指令生成的，但我的所有汇编代码都是以ARM（32位）指令生成的。我无法弄清楚原因或如何解决这个问题。
kernel.o:(.ARM.exidx+0x0): 对 `__aeabi_unwind_cpp_pr1' 的引用未定义 make: *** [kernel.elf] 错误 1 - old_timer
你能提供一些汇编转储数据吗？这些数据是你感到困惑的区域的。 - old_timer
我在http://github.com/dwelch67/上有许多这方面的示例。 - old_timer
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所以，看起来Ubuntu的gcc ARM交叉编译器默认生成thumb指令集。我不确定是否有办法解决这个问题，但我终于找到了-marm选项，并使用它消除了所有的thumb指令输出。接下来是下一个问题 :) - singpolyma
那么真正的问题，这也是一个有趣的SO问题，就是如何从ARM汇编中调用Thumb C函数。我认为已经有一个SO答案，因为我为某人编写、测试和发布了一些代码。 - old_timer
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4个回答
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为了在C语言中定义的THUMB模式函数中调用汇编中定义的ARM模式函数，您需要在汇编中将符号定义为一个函数，工具（Linaro gcc）将生成一个blx指令而不是bl。
例如：
@ Here, we suppose that this part of code is inside of .code 32

.type fn, %function

fn:
   mov  pc, lr
谢谢！这似乎完美地工作，并且允许我链接库代码！ - singpolyma
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请查看http://github.com/dwelch67/yagbat qemu目录。

下面是从arm调用arm或thumb的几个示例：

start_vector:
    mov sp,#0x20000
    ;@ call an arm function from arm
    bl notmain

    ;@ call a thumb function frm arm
    ldr r0,=0xAABBAABB
    bl hexstring_trampoline

    ;@ call a thumb function frm arm
    ldr r0,=0x12341234
    ldr r1,hexstring_addr
    mov lr,pc
    bx r1

    ;@ call a thumb function frm arm
    ldr r0,=0x12312344
    bl hexstring_trampoline

hang:
    b hang

hexstring_trampoline:
    ldr r1,hexstring_addr
    bx r1

hexstring_addr: .word hexstring

如果您查看指令集参考，您会发现需要使用BX或BLX在ARM和Thumb状态之间切换。BLX不如BX得到广泛支持。
从定义的角度来看，程序计数器PC在执行指令时比指令提前两个指令。对于Thumb来说是4个字节，对于ARM来说是8个字节。无论哪种情况都是两条指令。为了模拟不能用于更改状态的bl，您需要将链接寄存器加载返回地址，并使用bx跳转到函数，根据地址的lsbit更改状态。

mov lr,pc
bx r1
here:

mov指令将here的地址（即返回地址）加载到寄存器lr中，bx r1以与状态无关的方式调用函数。lr地址的最低有效位表示要返回的模式，必须始终使用bx返回。

pre_thumb:
ldr pc,lr

thumb_capable:
bx lr

编译器为调用函数分配了一个 bl 指令，链接器稍后填充其余部分，如果距离太远，则需要一个跳板函数，链接器自己添加。同样，如果需要更改模式，则 bl 调用调用执行该操作的跳板函数。我在上面的代码中对其进行了建模，您可以看到它有些浪费。希望我对编译器只为 bl 分配空间的解释更加清晰。浪费是为大多数代码中的函数调用始终计划模式更改并必须插入 nops。

代码还包括从汇编语言中的 thumb 调用 arm 的调用：

.thumb

.thumb_func
.globl XPUT32
XPUT32:
    push {lr}
    ;@ call an arm function from thumb asm
    ldr r2,=PUT32
    mov lr,pc
    bx r2
    pop {r2}
    bx r2

除了在Thumb模式下无法弹出到LR以外，大部分都相同。可以弹出到PC，但我认为这不会切换模式，因此不能使用它，您需要一个多余的寄存器。当然，您需要知道调用约定才能知道可以使用哪些寄存器，或者您可以包装另一组推和弹操作来保留除了LR以外的所有内容。

    push {r2,lr}
    ;@ call an arm function from thumb asm
    ldr r2,=PUT32
    mov lr,pc
    bx r2
    pop {r2}
    mov lr,r2
    pop {r2}
    bx lr

无论是手指与手指相触还是手臂与手臂相接，你只需使用一个 bl 指令（如果你可以到达的话），如果不能到达，则需要使用 ldr pc,address 指令。这些指令涉及到 IT 技术领域。
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为了消除混淆：
问题在于Ubuntu的GCC交叉编译器默认生成Thumb（16位）指令。正如其他答案所示，两者之间的调用是可能的，但是GNU汇编程序检测到C代码正在生成Thumb指令，因此愉快地使用bx生成shim以正确设置模式以调用C，我无法控制GCC本身生成的调用函数，它只是使用bl进行调用，这会导致我的汇编代码需要ARM指令（32位）而出现错误。
解决方案（文档不好）是发送gcc -marm，这将至少使所有代码具有相同的类型。
如果有一个开关可以让gcc为函数生成bx调用，那也可能起作用。
gcc -marm 对我不起作用。我需要 arm-v4t-linux-gnueabi 的汇编代码。 - Trouble-lling
0
如果您将汇编代码组装为Thumb，则需要将函数标记为Thumb函数，以便链接器在分支到该函数时使用正确的指令（例如，BLX或BX到低位设置的地址）。这可以通过使用“.thumb_func”指令来完成：
.global activate
.thumb_func
activate:
    b test

另一个选择是显式要求汇编器生成ARM代码：
.code 32
.global activate
activate:
    b test

也可以查看this article，但请记住，现在的处理器不需要ARMv4中必须要的很多变通方法，因此您可能不应该完全照搬。

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