使用ARM标准C库进行嵌入式应用程序开发

　　引 言

　　随着对高处理能力、实时多任务、超低功耗等方面需求的增长，高端嵌入式处理器已经进入了国内开发人员的视野，并在国内得到了普遍的重视和应用。ARM是目前嵌入式领域应用最广泛的RISC微处理器结构，凭借低成本、低功耗、高性能等优点占据了嵌入式系统应用领域的领先地位。ADS是ARM公司推出的ARM集成开发环境，提供了对C和C++的支持，是目前开发ARM的主要工具。本文针对日益缩短的嵌入式开发周期，结合ARM系统开发调试经验，对使用ARM标准库进行应用程序开发作了比较系统的分析。

　　1 ARM标准库介绍

　　ADS提供了ANSI C和C++标准库，本文仅讨论ANSI C库，该库包含下面几个部分：

　　◇IS0 C库标准所定义的函数;

　　◇在semlhosted环境下用来实现C库函数与目标相关的函数;

　　◇C和C++编译器要使用的heIper函数。

　　该库提供的诸如文件输入输出之类的设备，使用了标准的ARM semihosted执行环境(semihosting是针对ARM目标机的一种机制，它能够根据应用程序代码的输入/输出请求，与运行有调度功能的主机通信，这种技术允许主机为通常没有输入和输出功能的目标硬件提供主机资源)。ARMulator、Angel和Multi-lCE都支持这个环境，可以使用ADs中提供的开发工具开发应用程序，然后在ARMulator或者是开发板上运行和调试该程序。如果要使应用系统独立于这个环境，则必须重新实现C库中依赖于这个环境的相关函数，根据用户系统的运行环境对C库进行适当的裁减。

　　使用ANSI标准C库进行程序开发，不仅可以提高开发效率而且可以增强程序的可移植性。在程序中使用库函数，必须先建立一个库函数可以执行的环境，这些工作都由库中的函数完成。当应用程序链接了C库中的函数时，C库中的函数将完成：

　　◇创建C程序所需的执行环境(建立栈，如果需要创建一个堆，初始化程序使用的部分库);

　　◇调用main()函数开始执行C程序;

　　◇支持程序使用的Is0定义的函数;

　　◇捕获运行时的错误和信号，如果需要，根据错误终止执行或程序退出。

　　2 裁减ARM标准C函数库

　　标准库中包含了部分依赖于ARM semihosted执行环境的函数，这部分函数的函数名中包含有单个或两个下划线“-”，需要重新实现这部分函数。如果在程序中定义这些函数，则编译器就会使用新定义的函数，这个过程称为库函数的裁减。一般情况下，只需要重新定义很少的几个函数就可以使用C库。

　　ARM应用系统开始执行用户应用程序，必须先将应用程序加载到执行域，建立应用程序的执行环境。使用C库时，这些繁琐的工作就大部分由c函数来完成了。汇编程序完成系统初始化后，跳转到C程序的人口_main()(注意：不是main()，当C程序中定义了main()主函数时，编译器就会生成_main代码)。由_main()引导库函数完成C执行环境的初始化，具体过程如下：