ARM標準庫

ADS提供了ANSI C和C 標準庫，本文僅討論ANSI C庫，該庫包含下面幾個部分：
◇IS0 C庫標準所定義的函數(shù)；
◇在Semihosted 環(huán)境下用來實現(xiàn)C庫函數(shù)和目標相關(guān)的函數(shù)；
◇C和C 編譯器要使用的helper函數(shù)。

該庫提供的諸如文檔輸入輸出之類的設備，使用了標準的ARM semihosted執(zhí)行環(huán)境(semihosting是針對ARM目標機的一種機制，他能夠根據(jù)應用程式代碼的輸入/輸出請求，和運行有調(diào)度功能的主機通信，這種技術(shù)允許主機為通常沒有輸入和輸出功能的目標硬件提供主機資源)。ARMulator、Angel和Multi-lCE都支持這個環(huán)境，能夠使用ADs中提供的研發(fā)工具研發(fā)應用程式，然后在ARMulator或是研發(fā)板上運行和調(diào)試該程式。假如要使應用系統(tǒng)單獨于這個環(huán)境，則必須重新實現(xiàn)C庫中依賴于這個環(huán)境的相關(guān)函數(shù)，根據(jù)用戶系統(tǒng)的運行環(huán)境對C庫進行適當?shù)牟脺p。 ..

使用ANSI標準C庫進行程式研發(fā)，不但能夠提高研發(fā)效率而且能夠增強程式的可移植性。在程式中使用庫函數(shù)，必須先建立一個庫函數(shù)能夠執(zhí)行的環(huán)境，這些工作都由庫中的函數(shù)完成。當應用程式鏈接了C庫中的函數(shù)時，C庫中的函數(shù)將完成：
◇創(chuàng)建C程式所需的執(zhí)行環(huán)境(建立棧，假如需要創(chuàng)建一個堆，初始化程式使用的部分庫)；
◇調(diào)用main()函數(shù)開始執(zhí)行C程式；
◇支持程式使用的Is0定義的函數(shù)；
◇捕獲運行時的錯誤和信號，假如需要，根據(jù)錯誤終止執(zhí)行或程式退出。版權(quán)申明：本站文章均來自網(wǎng)絡,本站所有轉(zhuǎn)載文章言論不代表本站觀點

2 裁減ARM標準C函數(shù)庫
標準庫中包含了部分依賴于ARM semihosted執(zhí)行環(huán)境的函數(shù)，這部分函數(shù)的函數(shù)名中包含有單個或兩個下劃線“-”，需要重新實現(xiàn)這部分函數(shù)。假如在程式中定義這些函數(shù)，則編譯器就會使用新定義的函數(shù)，這個過程稱為庫函數(shù)的裁減。一般情況下，只需要重新定義很少的幾個函數(shù)就能夠使用C庫。

ARM應用系統(tǒng)開始執(zhí)行用戶應用程式，必須先將應用程式加載到執(zhí)行域，建立應用程式的執(zhí)行環(huán)境。使用C庫時，這些繁瑣的工作就大部分由c函數(shù)來完成了。匯編程式完成系統(tǒng)初始化后，跳轉(zhuǎn)到C程式的人口_main () (注意：不是main()，當C程式中定義了main()主函數(shù)時，編譯器就會生成_main 代碼)。由_main()引導庫函數(shù)完成C執(zhí)行環(huán)境的初始化，具體過程如下：
◇將非啟動代碼的RO和RW執(zhí)行域代碼從加載域地址復制到執(zhí)行域地址；
◇將ZI段 清零；
◇跳轉(zhuǎn)到_rt_entry。

調(diào)用_main()將大大簡化匯編啟動代碼的編寫，匯編代碼僅需完成系統(tǒng)硬件的初始化，而沒有必要將代碼從加載域地址復制到執(zhí)行域地址，連同ZI域清零等工作。特別是當使用分布式加載時_main()的作用就更加明顯了。但是_main()并沒有建立C庫運行必須的環(huán)境，這項工作由_rt_entry() 完成，主要調(diào)用過程為：

◇調(diào)用_rt_stackheap_init()建立堆和棧；
◇調(diào)用_rt_lib_init()初始化引用的庫函數(shù)；假如需要，建立main()函數(shù)的參數(shù)argc和argv等；
◇調(diào)用main()函數(shù)，執(zhí)行應用程式，能夠應用庫函數(shù)；
◇用main()函數(shù)的返回值作參數(shù)調(diào)用exit()。

_rt_entry并不是C函數(shù)，他是用ARM C庫編程的起始點。_rt_entry不能用C語言宴現(xiàn)，因為這時候堆棧還沒有建立，堆棧由＿ rt_stackheap_init()來建立。

上面簡單介紹了C程式使用庫函數(shù)時的調(diào)用過程，由_rt—stackheap_init()建立C庫使用的內(nèi)存模型－－堆和棧。因為ARM庫是建立在 semihosted執(zhí)行環(huán)境的，他實現(xiàn)的內(nèi)存模型是基于這個環(huán)境的，所以必須修改這個內(nèi)存模型建立機制。表1列出了需要重新實現(xiàn)的函數(shù)，實現(xiàn)了這些函數(shù)，應用程式就能夠脫離宿主機環(huán)境單獨運行了。其中，必須重新實現(xiàn)的是＿user initial＿stackheap()，因為默認的實現(xiàn)是基于semihosted執(zhí)行環(huán)境的，該函數(shù)被＿n＿stackheap＿init()調(diào)用創(chuàng)建內(nèi)存模型，其他兩個函數(shù)沒有默認的實現(xiàn)。 .　

表1

函數(shù)
描述

__user_initial_stackheap()
返回原始的堆位置

__user_heap_extend()
返回額外的堆位置和大小

__user_stack_slop()
返回額外的堆的數(shù)量

實現(xiàn)該函數(shù)，必須滿足下面的條件：
◇使用不超過96字節(jié)的?？臻g；
◇除了R12(ip)外不要污染其他寄存器；
◇將堆基址、棧基址、堆邊界和棧邊界分別存在RO～R3作為返回參數(shù)；
◇堆必須保持8個字節(jié)對齊。
實現(xiàn)例程如下：

#include

__value_in-regs struct __initial_stackheap __user_initial-sta ckheap(

unsigned R0, unsigned SP, unsigned R2, unsigned SL)

{

struct __initial_stackheap config;

config.heap_base = BASE_HEAP;

config.stack_base = BASE_STACK;

return donfig;

}

為了提高應用程式研發(fā)效率和可移植性，希望在目標系統(tǒng)上使用ARM庫提供的標準輸人輸出庫函數(shù)。

高層輸入輸出函數(shù)是不依賴于目標系統(tǒng)環(huán)境的，但是高層輸入輸出函數(shù)必須調(diào)用依賴于目標系統(tǒng)的底層函數(shù)，才能實現(xiàn)應用系統(tǒng)的輸入輸出。依據(jù)目標系統(tǒng)硬件環(huán)境重新定義這些底層函數(shù)，就能夠使用庫提供的標準input／output庫函數(shù)了。下面以裁減ARM標準庫提供的printf系列輸出函數(shù)為例來作說明。

標準I/O庫中最常用的是printf系列函數(shù)，包括_printf()、printf()、_fprintf()、fprintf()、 vprintf()和vfprintf()。任何這些函數(shù)非透明地使用_FILE，并且僅依賴于fputc()和ferror()兩個函數(shù)。函數(shù) _printf()和_fprintf()和printf()和fprintf()的區(qū)別僅在于前兩個函數(shù)不能格式化浮點值。只要定義了自己的_FILE 版本和fputc()、ferror()函數(shù)，外加定義一個具備FILE類型的_stdout變量，就能夠不作任何修改地使用printf系列、 fwrite()、fputs()和puts()函數(shù)了。