testing commit ability
[goodfet] / client / GoodFETARM7.py
index 4e03e50..f7f0b94 100644 (file)
@@ -1,8 +1,6 @@
 #!/usr/bin/env python
 # GoodFET ARM Client Library
 # 
-#
-# Good luck with alpha / beta code.
 # Contributions and bug reports welcome.
 #
 # todo:
@@ -10,15 +8,8 @@
 #  * ensure correct PC handling
 #  * flash manipulation (probably need to get the specific chip for this one)
 #  * set security (chip-specific)
-#  * -ancilary/faster- ldm/stm versions of memory access  (had trouble in past, possibly also due to haphazard abuse of DCLK)
-#  
-# fixme now stuff:
-#  * thumb mode get/set_register
-#  * thumb to arm mode
-#  * rethink the whole python/c trade-off for cross-python session debugging
 
 import sys, binascii, struct, time
-import atlasutils.smartprint as asp
 from GoodFET import GoodFET
 from intelhex import IntelHex
 
@@ -40,10 +31,11 @@ OK    = 0x7F
 IR_SHIFT =                  0x80
 DR_SHIFT =                  0x81
 RESETTAP =                  0x82
-RESETTARGET =               0x86
-GET_REGISTER =              0x87
-SET_REGISTER =              0x88
-DEBUG_INSTR =               0x89
+RESETTARGET =               0x83
+DR_SHIFT_MORE =             0x87
+GET_REGISTER =              0x8d
+SET_REGISTER =              0x8e
+DEBUG_INSTR =               0x8f
 # Really ARM specific stuff
 WAIT_DBG =                  0x91
 CHAIN0 =                    0x93
@@ -131,9 +123,12 @@ ARM_INSTR_LDR_R1_r0_4 =     0xe4901004L
 ARM_READ_MEM =              ARM_INSTR_LDR_R1_r0_4
 ARM_INSTR_STR_R1_r0_4 =     0xe4801004L
 ARM_WRITE_MEM =             ARM_INSTR_STR_R1_r0_4
+ARM_INSTR_STRB_R1_r0_1 =    0xe4c01001L
+ARM_WRITE_MEM_BYTE =        ARM_INSTR_STRB_R1_r0_1
 ARM_INSTR_MRS_R0_CPSR =     0xe10f0000L
 ARM_INSTR_MSR_cpsr_cxsf_R0 =0xe12ff000L
-ARM_INSTR_STMIA_R14_r0_rx = 0xE88E0000L      # add up to 65k to indicate which registers...
+ARM_INSTR_STMIA_R14_r0_rx = 0xE88e0000L      # add up to 65k to indicate which registers...
+ARM_INSTR_LDMIA_R14_r0_rx = 0xE89e0000L      # add up to 65k to indicate which registers...
 ARM_STORE_MULTIPLE =        ARM_INSTR_STMIA_R14_r0_rx
 ARM_INSTR_SKANKREGS =       0xE88F7fffL
 ARM_INSTR_CLOBBEREGS =      0xE89F7fffL
@@ -183,6 +178,7 @@ DBGCTRLBITS = {
         1<<ENABLE:'ENABLE',
         }
 
+LDM_BITMASKS = [(1<<x)-1 for x in xrange(16)]
 #### TOTALLY BROKEN, NEED VALIDATION AND TESTING
 PCOFF_DBGRQ = 4 * 4
 PCOFF_WATCH = 4 * 4
@@ -221,19 +217,38 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
         """Move the FET into the JTAG ARM application."""
         #print "Initializing ARM."
         self.writecmd(0x13,SETUP,0,self.data)
-    def getpc(self):
-        return self.ARMgetPC()
     def flash(self,file):
         """Flash an intel hex file to code memory."""
         print "Flash not implemented.";
-    def dump(self,file,start=0,stop=0xffff):
+    def dump(self,fn,start=0,stop=0xffffffff):
         """Dump an intel hex file from code memory."""
+        
+        print "Dumping from %04x to %04x as %s." % (start,stop,f);
+        # FIXME: get mcu state and return it to that state
+        self.halt()
+
+        h = IntelHex(None);
+        i=start;
+        while i<=stop:
+            data=self.ARMreadChunk(i, 48, verbose=0);
+            print "Dumped %06x."%i;
+            for dword in data:
+                if i<=stop and dword != 0xdeadbeef:
+                    h.puts( i, struct.pack("<I", dword) )
+                i+=4;
+        # FIXME: get mcu state and return it to that state
+        self.resume()
+        h.write_hex_file(fn);
+
         print "Dump not implemented.";
     def ARMshift_IR(self, IR, noretidle=0):
         self.writecmd(0x13,IR_SHIFT,2, [IR, LSB|noretidle])
         return self.data
     def ARMshift_DR(self, data, bits, flags):
-        self.writecmd(0x13,DR_SHIFT,8,[bits&0xff, flags&0xff, 0, 0, data&0xff,(data>>8)&0xff,(data>>16)&0xff,(data>>24)&0xff])
+        self.writecmd(0x13,DR_SHIFT,14,[bits&0xff, flags&0xff, 0, 0, data&0xff,(data>>8)&0xff,(data>>16)&0xff,(data>>24)&0xff, (data>>32)&0xff,(data>>40)&0xff,(data>>48)&0xff,(data>>56)&0xff,(data>>64)&0xff,(data>>72)&0xff])
+        return self.data
+    def ARMshift_DR_more(self, data, bits, flags):
+        self.writecmd(0x13,DR_SHIFT_MORE,14,[bits&0xff, flags&0xff, 0, 0, data&0xff,(data>>8)&0xff,(data>>16)&0xff,(data>>24)&0xff, (data>>32)&0xff,(data>>40)&0xff,(data>>48)&0xff,(data>>56)&0xff,(data>>64)&0xff,(data>>72)&0xff])
         return self.data
     def ARMwaitDBG(self, timeout=0xff):
         self.current_dbgstate = self.ARMget_dbgstate()
@@ -249,10 +264,10 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
         return retval
     def ARMidentstr(self):
         ident=self.ARMident()
-        ver     = ident >> 28
-        partno  = (ident >> 12) & 0x10
-        mfgid   = ident & 0xfff
-        return "mfg: %x\npartno: %x\nver: %x\n(%x)" % (ver, partno, mfgid, ident); 
+        ver     = (ident >> 28)
+        partno  = (ident >> 12) & 0xffff
+        mfgid   = (ident >> 1)  & 0x7ff
+        return "Chip IDCODE: 0x%x\n\tver: %x\n\tpartno: %x\n\tmfgid: %x\n" % (ident, ver, partno, mfgid); 
     def ARMeice_write(self, reg, val):
         data = chop(val,4)
         data.extend([reg])
@@ -289,6 +304,7 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
     def ARMgetPC(self):
         """Get an ARM's PC. Note: real PC gets all wonky in debug mode, this is the "saved" PC"""
         return self.storedPC
+    getpc = ARMgetPC
     def ARMsetPC(self, val):
         """Set an ARM's PC.  Note: real PC gets all wonky in debug mode, this changes the "saved" PC which is used when exiting debug mode"""
         self.storedPC = val
@@ -311,9 +327,9 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
         """Set ARM Registers"""
         for x in xrange(15):
           if (1<<x) & mask:
-            self.ARMset_register(x,regs.pop())
+            self.ARMset_register(x,regs.pop(0))
         if (1<<15) & mask:                      # make sure we set the "static" version of PC or changes will be lost
-          self.ARMsetPC(regs.pop())
+          self.ARMsetPC(regs.pop(0))
     def ARMdebuginstr(self,instr,bkpt):
         if type (instr) == int or type(instr) == long:
             instr = struct.pack("<L", instr)
@@ -321,7 +337,7 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
         instr.extend([bkpt])
         self.writecmd(0x13,DEBUG_INSTR,len(instr),instr)
         return (self.data)
-    def ARM_nop(self, bkpt):
+    def ARM_nop(self, bkpt=0):
         if self.status() & DBG_TBIT:
             return self.ARMdebuginstr(THUMB_INSTR_NOP, bkpt)
         return self.ARMdebuginstr(ARM_INSTR_NOP, bkpt)
@@ -380,6 +396,7 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
                 self.ARMset_register(15,self.storedPC&0xfffffffc)
         print "CPSR: (%s) %s"%(self.ARMget_regCPSRstr())
     halt = ARMhaltcpu
+
     def ARMreleasecpu(self):
         """Resume the CPU."""
         # restore registers FIXME: DO THIS
@@ -391,9 +408,10 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
                 self.ARMsetModeARM()
             # branch to the right address
             self.ARMset_register(15, self.storedPC)
-            print hex(self.storedPC)
-            print hex(self.ARMget_register(15))
-            print hex(self.ARMchain0(self.storedPC,self.flags)[0])
+            #print hex(self.storedPC)
+            #print hex(self.ARMget_register(15))
+            #print hex(self.ARMchain0(self.storedPC,self.flags)[0])
+            self.ARMchain0(self.storedPC,self.flags)
             self.ARM_nop(0)
             self.ARM_nop(1)
             self.ARMdebuginstr(ARM_INSTR_B_IMM | 0xfffff0,0)
@@ -408,17 +426,18 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
             self.ARMdebuginstr(THUMB_INSTR_MOV_PC_R0,0)
             self.ARM_nop(0)
             self.ARM_nop(1)
-            print hex(self.storedPC)
-            print hex(self.ARMget_register(15))
+            #print hex(self.storedPC)
+            #print hex(self.ARMget_register(15))
             print hex(self.ARMchain0(self.storedPC,self.flags)[0])
             self.ARMdebuginstr(THUMB_INSTR_B_IMM | (0x7fc07fc),0)
-            self.ARM_nop()
+            self.ARM_nop(0)
             self.ARMrestart()
 
-
     resume = ARMreleasecpu
+    
     def resettap(self):
         self.writecmd(0x13, RESETTAP, 0,[])
+
     def ARMsetModeARM(self):
         r0 = None
         if ((self.current_dbgstate & DBG_TBIT)):
@@ -430,6 +449,7 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
         self.resettap()
         self.current_dbgstate = self.ARMget_dbgstate();
         return self.current_dbgstate
+
     def ARMsetModeThumb(self):                               # needs serious work and truing
         self.resettap()
         debugstr("=== Switching to THUMB mode ===")
@@ -445,9 +465,11 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
             self.ARMset_register(0,r0)
         self.current_dbgstate = self.ARMget_dbgstate();
         return self.current_dbgstate
+
     def ARMget_regCPSRstr(self):
         psr = self.ARMget_regCPSR()
         return hex(psr), PSRdecode(psr)
+
     def ARMget_regCPSR(self):
         """Get an ARM's Register"""
         r0 = self.ARMget_register(0)
@@ -458,6 +480,7 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
         retval = self.ARMget_register(0)
         self.ARMset_register(0, r0)
         return retval
+
     def ARMset_regCPSR(self, val):
         """Get an ARM's Register"""
         r0 = self.ARMget_register(0)
@@ -468,6 +491,8 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
         self.ARM_nop( 0)        # push nop into pipeline - execute
         self.ARMset_register(0, r0)
         return(val)
+        
+    '''
     def ARMreadMem(self, adr, wrdcount=1):
         retval = [] 
         r0 = self.ARMget_register(0);        # store R0 and R1
@@ -483,7 +508,7 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
             self.ARM_nop(0)
             self.ARMrestart()
             self.ARMwaitDBG()
-            print hex(self.ARMget_register(1))
+            #print hex(self.ARMget_register(1))
 
             # FIXME: this may end up changing te current debug-state.  should we compare to current_dbgstate?
             #print repr(self.data[4])
@@ -497,8 +522,96 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
         self.ARMset_register(1, r1);       # restore R0 and R1 
         self.ARMset_register(0, r0);
         return retval
+        '''
+        
+    def ARMreadStream(self, addr, bytecount):
+        baseaddr    = addr & 0xfffffffc
+        endaddr     = ((addr + bytecount + 3) & 0xfffffffc)
+        diffstart   = 4 - (addr - baseaddr)
+        diffend     = 4 - (endaddr - (addr + bytecount ))
+        
+        
+        out = []
+        data = [ x for x in self.ARMreadChunk( baseaddr, ((endaddr-baseaddr) / 4) ) ]
+        #print data, hex(baseaddr), hex(diffstart), hex(endaddr), hex(diffend)
+        if len(data) == 1:
+            #print "single dword"
+            out.append( struct.pack("<I", data.pop(0)) [4-diffstart:diffend] )
+        else:
+            #print "%d dwords" % len(data)
+            if diffstart:
+                out.append( struct.pack("<I", data.pop(0)) [4-diffstart:] )
+                bytecount -= (diffstart)
+                #print out
+                
+            for ent in data[:-1]:
+                out.append( struct.pack("<I", data.pop(0) ) )
+                bytecount -= 4
+                #print out
+                
+            if diffend and bytecount>0:
+                out.append( struct.pack("<I", data.pop(0)) [:diffend] ) 
+                #print out
+        return ''.join(out)        
 
-    def ARMwriteMem(self, adr, wordarray):
+    def ARMreadChunk(self, adr, wordcount, verbose=True):
+        """ Only works in ARM mode currently
+        WARNING: Addresses must be word-aligned!
+        """
+        regs = self.ARMget_registers()
+        self.ARMset_registers([0xdeadbeef for x in xrange(14)], 0xe)
+        #output = []
+        count = wordcount
+        while (wordcount > 0):
+            if (verbose and wordcount%64 == 0):  sys.stderr.write(".")
+            count = (wordcount, 0xe)[wordcount>0xd]
+            bitmask = LDM_BITMASKS[count]
+            self.ARMset_register(14,adr)
+            self.ARM_nop(1)
+            self.ARMdebuginstr(ARM_INSTR_LDMIA_R14_r0_rx | bitmask ,0)
+            #FIXME: do we need the extra nop here?
+            self.ARMrestart()
+            self.ARMwaitDBG()
+            for x in range(count):
+                yield self.ARMget_register(x)
+            wordcount -= count
+            adr += count*4
+            #print hex(adr)
+        # FIXME: handle the rest of the wordcount here.
+        self.ARMset_registers(regs,0xe)
+        #return output
+        
+    ARMreadMem = ARMreadChunk
+    peek = ARMreadMem
+    '''def ARMreadStream(self, adr, bytecount):
+        data = [struct.unpack("<L", x) for x in self.ARMreadChunk(adr, (bytecount-1/4)+1)]
+        return "".join(data)[:bytecount]
+       ''' 
+    def ARMwriteChunk(self, adr, wordarray):         
+        """ Only works in ARM mode currently
+        WARNING: Addresses must be word-aligned!
+        """
+        regs = self.ARMget_registers()
+        wordcount = len(wordarray)
+        while (wordcount > 0):
+            if (wordcount%64 == 0):  sys.stderr.write(".")
+            count = (wordcount, 0xe)[wordcount>0xd]
+            bitmask = LDM_BITMASKS[count]
+            self.ARMset_register(14,adr)
+            #print len(wordarray),bin(bitmask)
+            self.ARMset_registers(wordarray[:count],bitmask)
+            self.ARM_nop(1)
+            self.ARMdebuginstr(ARM_INSTR_STMIA_R14_r0_rx | bitmask ,0)
+            #FIXME: do we need the extra nop here?
+            self.ARMrestart()
+            self.ARMwaitDBG()
+            wordarray = wordarray[count:]
+            wordcount -= count
+            adr += count*4
+            #print hex(adr)
+        # FIXME: handle the rest of the wordcount here.
+        '''
+    def ARMwriteMem(self, adr, wordarray, instr=ARM_WRITE_MEM):
         r0 = self.ARMget_register(0);        # store R0 and R1
         r1 = self.ARMget_register(1);
         #print >>sys.stderr,("CPSR:\t%x"%self.ARMget_regCPSR())
@@ -509,13 +622,55 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
             self.ARMset_register(1, word);        # write address into R0
             self.ARM_nop(0)
             self.ARM_nop(1)
-            self.ARMdebuginstr(ARM_WRITE_MEM, 0); # push STR R1, [R0], #4 into instruction pipeline  (autoincrements for consecutive writes)
+            self.ARMdebuginstr(instr, 0); # push STR R1, [R0], #4 into instruction pipeline  (autoincrements for consecutive writes)
             self.ARM_nop(0)
             self.ARMrestart()
             self.ARMwaitDBG()
-            print hex(self.ARMget_register(1))
+            #print >>sys.stderr,hex(self.ARMget_register(1))
         self.ARMset_register(1, r1);       # restore R0 and R1 
         self.ARMset_register(0, r0);
+        '''
+    ARMwriteMem = ARMwriteChunk
+        
+    def ARMwriteStream(self, addr, datastr):
+        #bytecount = len(datastr)
+        #baseaddr    = addr & 0xfffffffc
+        #diffstart   = addr - baseaddr
+        #endaddr     = ((addr + bytecount) & 0xfffffffc) + 4
+        #diffend     = 4 - (endaddr - (addr+bytecount))
+        bytecount = len(datastr)
+        baseaddr    = addr & 0xfffffffc
+        endaddr     = ((addr + bytecount + 3) & 0xfffffffc)
+        diffstart   = 4 - (addr - baseaddr)
+        diffend     = 4 - (endaddr - (addr + bytecount ))
+                
+        print hex(baseaddr), hex(diffstart), hex(endaddr), hex(diffend)
+        out = []
+        if diffstart:
+            dword = self.ARMreadChunk(baseaddr, 1)[0] & (0xffffffff>>(8*diffstart))
+            dst = "\x00" * (4-diffstart) + datastr[:diffstart]; print hex(dword), repr(dst)
+            datachk = struct.unpack("<I", dst)[0]
+            out.append( dword+datachk )
+            datastr = datastr[diffstart:]
+            bytecount -= diffstart
+        for ent in xrange(baseaddr+4, endaddr-4, 4):
+            print repr(datastr)
+            dword = struct.unpack("<I", datastr[:4])[0]
+            out.append( dword )
+            datastr = datastr[4:]
+            bytecount -= 4
+        if diffend and bytecount:
+            dword = self.ARMreadChunk(endaddr-4, 1)[0] & (0xffffffff<<(8*diffend))
+            dst = datastr + "\x00" * (4-diffend); print hex(dword), repr(dst)
+            datachk = struct.unpack("<I", dst)[0]
+            out.append( dword+datachk )
+        print repr([hex(x) for x in out])
+        return self.ARMwriteChunk(baseaddr, out)
+        
+        
+    def writeMemByte(self, adr, byte):
+        self.ARMwriteMem(adr, byte, ARM_WRITE_MEM_BYTE)
+
 
     ARMstatusbits={
                   0x10 : "TBIT",
@@ -529,22 +684,26 @@ class GoodFETARM(GoodFET):
                   0x02 : "force dbgrq",
                   0x01 : "force dbgack"
                   }
-                  
+    def ARMresettarget(self, delay=1000):
+        return self.writecmd(0x13,RESETTARGET,2, [ delay&0xff, (delay>>8)&0xff ] )
+
     def ARMchain0(self, address, bits=0x819684c054, data=0):
         bulk = chop(address,4)
         bulk.extend(chop(bits,8))
         bulk.extend(chop(data,4))
-        print (repr(bulk))
+        #print >>sys.stderr,(repr(bulk))
         self.writecmd(0x13,CHAIN0,16,bulk)
         d1,b1,a1 = struct.unpack("<LQL",self.data)
         return (a1,b1,d1)
+
     def start(self):
         """Start debugging."""
         self.writecmd(0x13,START,0,self.data)
+        print >>sys.stderr,"Identifying Target:"
         ident=self.ARMidentstr()
-        print "Target identifies as %s." % ident
-        print "Debug Status: %s." % self.statusstr()
-        #print "System State: %x." % self.ARMget_regCPSRstr()
+        print >>sys.stderr,ident
+        print >>sys.stderr,"Debug Status:\t%s\n" % self.statusstr()
+
     def stop(self):
         """Stop debugging."""
         self.writecmd(0x13,STOP,0,self.data)