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|<tt>a</tt>||einfache obere Register||<tt>r16</tt>...<tt>r23</tt> | |<tt>a</tt>||einfache obere Register||<tt>r16</tt>...<tt>r23</tt> | ||
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|<tt>q</tt>||Stack-Pointer ||<tt>SPH:SPL</tt> | |<tt>q</tt>||Stack-Pointer ||<tt>SPH:SPL</tt> | ||
| − | |colspan="3" rowspan=" | + | |colspan="3" rowspan="8"| |
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|<tt>r</tt>||ein Register ||<tt>r0</tt>...<tt>r31</tt> | |<tt>r</tt>||ein Register ||<tt>r0</tt>...<tt>r31</tt> | ||
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|- | |- | ||
|<tt>z</tt>||Pointer-Register Z ||<tt>z</tt> (<tt>r31:r30</tt>) | |<tt>z</tt>||Pointer-Register Z ||<tt>z</tt> (<tt>r31:r30</tt>) | ||
| + | |- | ||
| + | |<tt>0</tt>...<tt>9</tt>||colspan="2"|Identisch mit dem angegebenen Operanden<br/>Wird verwendet, wenn ein Operand sowohl als Input<br/>als auch als Output dient, um sich auf diesen Operanden zu beziehen | ||
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| + | {| {{Blauetabelle}} | ||
| + | |+ '''Tabelle: Constraint Modifier''' | ||
| + | |- {{Hintergrund1}} | ||
| + | !Modifier || Bedeutung | ||
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| + | |<tt>=</tt> || der Operand ist Output-Operand | ||
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| + | |<tt>&</tt> || diesen Operanden ''nicht'' als Input-Operanden verwenden,<br/>sondern nur als Output-Operand | ||
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| + | Ein Input-Operand könnte also so aussehen, wobei <tt>foo</tt> eine C-Variable ist. Als Register dient ein (je nach Typ von <tt>foo</tt> auch mehrere) obere Register, irgendwo von <tt>r16</tt> bis <tt>r31</tt>: | ||
| + | "d" (foo) | ||
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| + | Soll <tt>foo</tt> ein Output-Operand sein, sieht es so aus: | ||
| + | "=d" (foo) | ||
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| + | Ist foo sowohl Input als auch Output, sieht es so aus. Hier ein komplettes Beispiel, daß die Nibbles von foo tauscht: | ||
| + | unsigned char foo; | ||
| + | ... | ||
| + | asm volatile ("swap %0" : "=r" (foo) : "0" (foo)); | ||
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Version vom 1. März 2006, 17:15 Uhr
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In C versteht man unter Inline Assembler die Möglichkeit, direkt Assembler-Befehle in den Code einzufügen bzw. die eingefügten Assembler-Befehle selbst.
Neben den einzufügenden Befehlen muss beschrieben werden, welche Nebeneffekte die Befehle auf die Maschine haben und wo/wie Parameter übergeben werden, bzw. wie die Zuordnung von Variablen zu den Registern ist.
Obgleich das dazu verwendete Schlüsselwort __asm zum ANSI-C-Standard gehört, ist dies in jedem C-Compiler anders implementiert. Das gilt insbesondere für die Schnittstellenbeschreibung Variablen/Register. Dieser Artikel bezieht sich auf Inline Assembler von avr-gcc.
Inhaltsverzeichnis
Begriffe
- Assembler-Template
- Das Template (Schablone) ist ein statischer, konstanter String im Sinne von C. Es enthält die Assembler-Befehle sowie Platzhalter, in deren Stelle später die Operanden treten
- Constraint
- Die Constraints (Nebenbedingungen) beschreiben Einschränkungen an die zu verwendeten Register. Dies ist notwendig, da nicht alle Maschinenbefehle auf alle Register anwendbar sind
- Clobber-List
- Das ist eine Liste von Registern, deren Inhalt durch den Inline-Assembler zerstört wird
Syntax und Semantik
Das Schlüsselwort, um eine Inline-Assembler Sequenz einzuleiten, ist __asm (ANSI). Oft ist auch asm oder __asm__ verwendbar. Um zu kennzeichnen, daß die Sequenz keinesfalls wegoptimiert werden darf – etwa dann, wenn der Assembler keine Wirkung auf C-Variablen hat – wird dem asm ein volatile bzw. __volatile nachgestellt. Danach folgen in runden Klammern die durch : getrennten Abschnitte des Inline-Assemblers:
asm volatile (asm-template : output-operand-list : input-operand-list : clobber-list);
Abschnitte, die leer sind, können auch weggelassen werden, wenn dahinter kein weiterer Abschnitt folgt:
asm volatile (asm-template);
Oder, wenn weder Input- noch Output-Operanden gebraucht werden, aber Register oder Speicher verändert werden:
asm volatile (asm-template ::: clobber-list);
Assembler-Template
Im Template stehen die durch Zeilenumbrüche getrennten Assembler-Befehle. Das Template kann zudem %-Ausdrücke als Platzhalter enthalten, welche durch die Operanden ersetzt werden. Dabei bezieht sich %0 auf den ersten Operanden, %1 auf den zweiten Operanden, etc. Die Operanden selbst werden im zweiten und dritten Abschnitt des Templates als Liste angegeben.
Ein Platzhalter kann zusätzlich einen einbuchstabigen Modifier enthalten, um ein Register in einem speziellen Format darzustellen. Wird z.B. ein 16-Bit-Wert in den Registern r31:r30 gehalten, dann wären folgende Ersetzungen denkbar (als erstes Argument):
%0 → r30
%A0 → r30
%B0 → r31
%a0 → y
Im einfachsten Falle enthält das Templater nur einen Befehl:
"nop"
oder sogar garkeinen Befehl und lediglich einen Kommentar:
"; ein Kommentar"
| Platzhalter | wird ersetzt durch |
|---|---|
| %n | Wird ersezt durch Argument n mit n = 0...9 |
| %An | das erste (untere) Register des Arguments n (Bits 0...7) |
| %Bn | das zweite Register des Arguments n (Bits 8...15) |
| %Cn | das dritte Register des Arguments n (Bits 16...23) |
| %Dn | das vierte Register des Arguments n (Bits 24...31) |
| %an | Ausgabe des Arguments als Adress-Register, also als x, y bzw. z. Erlaubt zusammen mit Constraint b, e, x, y, z |
| %~ | wird auf AVR mit Flash bis max. 8kByte durch ein r ersetzt, ansonsten bleibt es leer. Zum Aufbau von Sprungbefehlen, etwa "%~call foo" |
| %= | eine für dieses asm-Template und die Übersetzungseinheit eindeutige Zahl. Zum Aufbau lokaler Sprungmarken. |
| Sequenz | wird ersetzt durch Sonderzeichen |
| %% | das %-Zeichen selbst |
| \n | ein Zeilenumbruch zum Trennen mehrerer asm-Befehle/Zeilen |
| \t | ein TAB, zur Übersichtlichkeit im erzeugten asm |
| \" | ein " wird eingefügt |
| \\ | das \-Zeichen selbst |
| Kommentar | Beschreibung |
| ; Text | einzeiliger Kommentar bis zum Ende des Templates bzw. nächsten Zeilenumbruch |
| /* Text */ | mehrzeiliger Kommentar wie in C |
Operanden und Constraints
Ein Operand besteht aus der Angabe des Constraints (also der Registerklasse und Kennzeichnung, ob es sich um einen Output-Operanden handelt) und dahinter in runden Klammern der C-Ausdruck, der in Register der angegebenen Klasse geladen werden soll.
Mehrere Input- bzw. Output-Operanden werden durch Komma getrennt.
| Constraint | Register | Wertebereich | Constraint | Konstante | Wertebereich | |
|---|---|---|---|---|---|---|
| a | einfache obere Register | r16...r23 | G | Floatingpoint-Konstante | 0.0 | |
| b | Pointer-Register | y, z | i | Konstante | ||
| d | obere Register | r16...r31 | I | positive 6-Bit-Konstante | 0...63 | |
| e | Pointer-Register | x, y, z | J | negative 6-Bit Konstante | -63...0 | |
| l | untere Register | r0...r15 | M | 8-Bit Konstante | 0...255 | |
| q | Stack-Pointer | SPH:SPL | ||||
| r | ein Register | r0...r31 | ||||
| t | Scratch-Register | r0 | ||||
| w | obere Register-Paare | r24, r26, r28, r30 | ||||
| x | Pointer-Register X | x (r27:r26) | ||||
| y | Pointer-Register Y | y (r29:r28) | ||||
| z | Pointer-Register Z | z (r31:r30) | ||||
| 0...9 | Identisch mit dem angegebenen Operanden Wird verwendet, wenn ein Operand sowohl als Input als auch als Output dient, um sich auf diesen Operanden zu beziehen | |||||
| Modifier | Bedeutung |
|---|---|
| = | der Operand ist Output-Operand |
| & | diesen Operanden nicht als Input-Operanden verwenden, sondern nur als Output-Operand |
Ein Input-Operand könnte also so aussehen, wobei foo eine C-Variable ist. Als Register dient ein (je nach Typ von foo auch mehrere) obere Register, irgendwo von r16 bis r31:
"d" (foo)
Soll foo ein Output-Operand sein, sieht es so aus:
"=d" (foo)
Ist foo sowohl Input als auch Output, sieht es so aus. Hier ein komplettes Beispiel, daß die Nibbles von foo tauscht:
unsigned char foo;
...
asm volatile ("swap %0" : "=r" (foo) : "0" (foo));
| Mnemonic | Constraint | Mnemonic | Constraint | Mnemonic | Constraint | Mnemonic | Constraint | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| adc | r,r | add | r,r | adiw | w,I | and | r,r | |||
| andi | d,M | asr | r | bclr | I | bld | r,I | |||
| brbc | I,label | brbs | I,label | bset | I | bst | r,I | |||
| cbi | I,I | cbr | d,I | com | r | cp | r,r | |||
| cpc | r,r | cpi | d,M | cpse | r,r | dec | r | |||
| elpm | t,z | eor | r,r | in | r,I | inc | r | |||
| ld | r,e | ldd | r,b | ldi | d,M | lds | r,label | |||
| lpm | t,z | lsl | r | lsr | r | mov | r,r | |||
| movw | r,r | mul | r,r | neg | r | or | r,r | |||
| ori | d,M | out | I,r | pop | r | push | r | |||
| rol | r | ror | r | sbc | r,r | sbci | d,M | |||
| sbi | I,I | sbic | I,I | sbiw | w,I | sbr | d,M | |||
| sbrc | r,I | sbrs | r,I | ser | d | st | e,r | |||
| std | b,r | sts | label,r | sub | r,r | subi | d,M | |||
| swap | r | |||||||||
Clobbers
Vordefinierte Bezeichner und Makros
| Bezeichner | Bedeutung |
|---|---|
| __SP_L__ | unteres Byte des Stack-Pointers, für in bzw. out |
| __SP_H__ | oberes Byte des Stack-Pointers, für in bzw. out |
| __SREG__ | Status-Register, für in bzw. out |
| __tmp_reg__ | ein Register zur temporären Verwendung (r0) |
| __zero_reg__ | ein Register, das 0 enthält (r1) |
| lo8(const) | die unteren 8 Bit der Konstanten const |
| hi8(const) | Bits 8...15 der Konstanten const |
| hlo8(const) | Bits 16...23 der Konstanten const |
| hhi8(const) | Bits 24...31 der Konstanten const |
Beispiele
Quellen
- Doku zur avr-libc
- Doku zu avr-gcc
- Quellen von gcc
Siehe auch
