Silence gcc warnings by using PRIu64 in CRASH() printf().
[simavr] / simavr / sim / sim_avr.h
index cac737f..3bb7eae 100644 (file)
 #define __SIM_AVR_H__
 
 #include <stdint.h>
+#include <inttypes.h>
+
+#ifdef __cplusplus
+extern "C" {
+#endif
+
+#include "sim_irq.h"
 
 typedef uint64_t avr_cycle_count_t;
 typedef uint16_t       avr_io_addr_t;
 
+// printf() conversion specifier for avr_cycle_count_t
+#define PRI_avr_cycle_count PRIu64
+
 struct avr_t;
 typedef uint8_t (*avr_io_read_t)(struct avr_t * avr, avr_io_addr_t addr, void * param);
 typedef void (*avr_io_write_t)(struct avr_t * avr, avr_io_addr_t addr, uint8_t v, void * param);
@@ -43,7 +53,7 @@ enum {
        // real SREG
        R_SREG  = 32+0x3f,
 
-       // maximum number of IO regisrer, on normal AVRs
+       // maximum number of IO registers, on normal AVRs
        MAX_IOs = 256 - 32,     // minus 32 GP registers
 };
 
@@ -51,16 +61,18 @@ enum {
 #define AVR_IO_TO_DATA(v) ((v) + 32)
 
 /*
- * Core states. This will need populating with debug states for gdb
+ * Core states.
  */
 enum {
        cpu_Limbo = 0,  // before initialization is finished
-       cpu_Stopped,
-       cpu_Running,
-       cpu_Sleeping,
+       cpu_Stopped,    // all is stopped, timers included
 
-       cpu_Step,
-       cpu_StepDone,
+       cpu_Running,    // we're free running
+
+       cpu_Sleeping,   // we're now sleeping until an interrupt
+
+       cpu_Step,               // run ONE instruction, then...
+       cpu_StepDone,   // tell gdb it's all OK, and give it registers
 };
 
 /*
@@ -76,35 +88,75 @@ typedef struct avr_t {
        uint8_t         vector_size;
        uint8_t         signature[3];
        uint8_t         fuse[4];
+       avr_io_addr_t   rampz;  // optional, only for ELPM/SPM on >64Kb cores
+       avr_io_addr_t   eind;   // optional, only for EIJMP/EICALL on >64Kb cores
 
        // filled by the ELF data, this allow tracking of invalid jumps
        uint32_t                        codeend;
 
        int                                     state;          // stopped, running, sleeping
        uint32_t                        frequency;      // frequency we are running at
+       // mostly used by the ADC for now
+       uint32_t                        vcc,avcc,aref; // (optional) voltages in millivolts
+
+       // cycles gets incremented when sleeping and when running; it corresponds
+       // not only to "cycles that runs" but also "cycles that might have run"
+       // like, sleeping.
        avr_cycle_count_t       cycle;          // current cycle
        
        // called at init time
        void (*init)(struct avr_t * avr);
+       // called at init time (for special purposes like using a memory mapped file as flash see: simduino)
+       void (*special_init)(struct avr_t * avr);
+       // called at termination time ( to clean special initalizations)
+       void (*special_deinit)(struct avr_t * avr);
        // called at reset time
        void (*reset)(struct avr_t * avr);
 
+       /*!
+        * Default AVR core run function.
+        * Two modes are available, a "raw" run that goes as fast as
+        * it can, and a "gdb" mode that also watchouts for gdb events
+        * and is a little bit slower.
+        */
+       void (*run)(struct avr_t * avr);
+
+       /*!
+        * Sleep default behaviour.
+        * In "raw" mode, it calls usleep, in gdb mode, it waits
+        * for howLong for gdb command on it's sockets.
+        */
+       void (*sleep)(struct avr_t * avr, avr_cycle_count_t howLong);
+
+       /*!
+        * Every IRQs will be stored in this pool. It is not
+        * mandatory (yet) but will allow listing IRQs and their connections
+        */
+       avr_irq_pool_t  irq_pool;
+
        // Mirror of the SREG register, to facilitate the access to bits
        // in the opcode decoder.
        // This array is re-synthetized back/forth when SREG changes
        uint8_t         sreg[8];
+       uint8_t         i_shadow;       // used to detect edges on I flag
 
        /* 
         * ** current PC **
-        * Note that the PC is reoresenting /bytes/ while the AVR value is
+        * Note that the PC is representing /bytes/ while the AVR value is
         * assumed to be "words". This is in line with what GDB does...
-        * this is why you will see >>1 ane <<1 in the decoder to handle jumps
+        * this is why you will see >>1 and <<1 in the decoder to handle jumps.
+        * It CAN be a little confusing, so concentrate, young grasshopper.
         */
        uint32_t        pc;
 
        /*
-        * callback when specific IO registers are read/written
-        * these should probably be allocated dynamically in init()..
+        * callback when specific IO registers are read/written.
+        * There is one drawback here, there is in way of knowing what is the
+        * "beginning of useful sram" on a core, so there is no way to deduce
+        * what is the maximum IO register for a core, and thus, we can't
+        * allocate this table dynamically.
+        * If you wanted to emulate the BIG AVRs, and XMegas, this would need
+        * work.
         */
        struct {
                struct avr_irq_t * irq; // optional, used only if asked for with avr_iomem_getirq()
@@ -118,6 +170,24 @@ typedef struct avr_t {
                } w;
        } io[MAX_IOs];
 
+       /*
+        * This block allows sharing of the IO write/read on addresses between
+        * multiple callbacks. In 99% of case it's not needed, however on the tiny*
+        * (tiny85 at last) some registers have bits that are used by different
+        * IO modules.
+        * If this case is detected, a special "dispatch" callback is installed that
+        * will handle this particular case, without impacting the performance of the
+        * other, normal cases...
+        */
+       int     io_shared_io_count;
+       struct {
+               int used;
+               struct {
+                       void * param;
+                       void * c;
+               } io[4];
+       } io_shared_io[4];
+
        // flash memory (initialized to 0xff, and code loaded into it)
        uint8_t *       flash;
        // this is the general purpose registers, IO registers, and SRAM
@@ -131,6 +201,7 @@ typedef struct avr_t {
        // these timers are one shots, then get cleared if the timer function returns zero,
        // they get reset if the callback function returns a new cycle number
        uint32_t        cycle_timer_map;
+       avr_cycle_count_t next_cycle_timer;
        struct {
                avr_cycle_count_t       when;
                avr_cycle_timer_t       timer;
@@ -142,7 +213,7 @@ typedef struct avr_t {
        uint8_t         pending_wait;   // number of cycles to wait for pending
        uint32_t        pending[2];             // pending interrupts
 
-       // DEBUG ONLY
+       // DEBUG ONLY -- value ignored if CONFIG_SIMAVR_TRACE = 0
        int             trace;
 
 #if CONFIG_SIMAVR_TRACE
@@ -177,14 +248,16 @@ typedef struct avr_t {
        uint32_t        touched[256 / 32];      // debug
 #endif
 
+       // VALUE CHANGE DUMP file (waveforms)
        // this is the VCD file that gets allocated if the 
-       // firmware that is loaded explicitely asks for a trace
+       // firmware that is loaded explicitly asks for a trace
        // to be generated, and allocates it's own symbols
        // using AVR_MMCU_TAG_VCD_TRACE (see avr_mcu_section.h)
        struct avr_vcd_t * vcd;
        
        // gdb hooking structure. Only present when gdb server is active
        struct avr_gdb_t * gdb;
+
        // if non-zero, the gdb server will be started when the core
        // crashed even if not activated at startup
        // if zero, the simulator will just exit() in case of a crash
@@ -212,23 +285,20 @@ int avr_init(avr_t * avr);
 void avr_reset(avr_t * avr);
 // run one cycle of the AVR, sleep if necessary
 int avr_run(avr_t * avr);
+// finish any pending operations 
+void avr_terminate(avr_t * avr);
+
+// set an IO register to receive commands from the AVR firmware
+// it's optional, and uses the ELF tags
+void avr_set_command_register(avr_t * avr, avr_io_addr_t addr);
+
+// specify the "console register" -- output sent to this register
+// is printed on the simulator console, without using a UART
+void avr_set_console_register(avr_t * avr, avr_io_addr_t addr);
 
 // load code in the "flash"
 void avr_loadcode(avr_t * avr, uint8_t * code, uint32_t size, uint32_t address);
 
-// converts a nunber of usec to a nunber of machine cycles, at current speed
-avr_cycle_count_t avr_usec_to_cycles(avr_t * avr, uint32_t usec);
-// converts a number of hz (to megahertz etc) to a number of cycle
-avr_cycle_count_t avr_hz_to_cycles(avr_t * avr, uint32_t hz);
-// converts back a number of cycles to usecs (for usleep)
-uint32_t avr_cycles_to_usec(avr_t * avr, avr_cycle_count_t cycles);
-
-// register for calling 'timer' in 'when' cycles
-void avr_cycle_timer_register(avr_t * avr, avr_cycle_count_t when, avr_cycle_timer_t timer, void * param);
-// register a timer to call in 'when' usec
-void avr_cycle_timer_register_usec(avr_t * avr, uint32_t when, avr_cycle_timer_t timer, void * param);
-// cancel a previously set timer
-void avr_cycle_timer_cancel(avr_t * avr, avr_cycle_timer_t timer, void * param);
 
 /*
  * these are accessors for avr->data but allows watchpoints to be set for gdb
@@ -242,10 +312,23 @@ uint8_t avr_core_watch_read(avr_t *avr, uint16_t addr);
 // this might activate gdb server
 void avr_sadly_crashed(avr_t *avr, uint8_t signal);
 
+
+/*
+ * These are callbacks for the two 'main' bahaviour in simavr
+ */
+void avr_callback_sleep_gdb(avr_t * avr, avr_cycle_count_t howLong);
+void avr_callback_run_gdb(avr_t * avr);
+void avr_callback_sleep_raw(avr_t * avr, avr_cycle_count_t howLong);
+void avr_callback_run_raw(avr_t * avr);
+
+#ifdef __cplusplus
+};
+#endif
+
 #include "sim_io.h"
 #include "sim_regbit.h"
 #include "sim_interrupts.h"
-#include "sim_irq.h"
+#include "sim_cycle_timers.h"
 
 #endif /*__SIM_AVR_H__*/