git.rot13.org Git - simavr/blob - simavr/sim/sim_avr.c

   1 /*
   2         sim_avr.c
   3
   4         Copyright 2008, 2009 Michel Pollet <buserror@gmail.com>
   5
   6         This file is part of simavr.
   7
   8         simavr is free software: you can redistribute it and/or modify
   9         it under the terms of the GNU General Public License as published by
  10         the Free Software Foundation, either version 3 of the License, or
  11         (at your option) any later version.
  12
  13         simavr is distributed in the hope that it will be useful,
  14         but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  15         MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  16         GNU General Public License for more details.
  17
  18         You should have received a copy of the GNU General Public License
  19         along with simavr.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  20  */
  21
  22 #include <stdlib.h>
  23 #include <stdio.h>
  24 #include <string.h>
  25 #include <unistd.h>
  26 #include "sim_avr.h"
  27 #include "sim_core.h"
  28 #include "sim_gdb.h"
  29
  30
  31 int avr_init(avr_t * avr)
  32 {
  33         avr->flash = malloc(avr->flashend + 1);
  34         memset(avr->flash, 0xff, avr->flashend + 1);
  35         avr->data = malloc(avr->ramend + 1);
  36         memset(avr->data, 0, avr->ramend + 1);
  37
  38         // cpu is in limbo before init is finished.
  39         avr->state = cpu_Limbo;
  40         avr->frequency = 1000000;       // can be overriden via avr_mcu_section
  41         if (avr->init)
  42                 avr->init(avr);
  43         avr->state = cpu_Running;
  44         avr_reset(avr);
  45         return 0;
  46 }
  47
  48 void avr_reset(avr_t * avr)
  49 {
  50         memset(avr->data, 0x0, avr->ramend + 1);
  51         _avr_sp_set(avr, avr->ramend);
  52         avr->pc = 0;
  53         for (int i = 0; i < 8; i++)
  54                 avr->sreg[i] = 0;
  55         if (avr->reset)
  56                 avr->reset(avr);
  57
  58         avr_io_t * port = avr->io_port;
  59         while (port) {
  60                 if (port->reset)
  61                         port->reset(port);
  62                 port = port->next;
  63         }
  64 }
  65
  66 void avr_sadly_crashed(avr_t *avr, uint8_t signal)
  67 {
  68         avr->state = cpu_Stopped;
  69         if (avr->gdb_port) {
  70                 // enable gdb server, and wait
  71                 if (!avr->gdb)
  72                         avr_gdb_init(avr);
  73         }
  74         if (!avr->gdb)
  75                 exit(1); // no gdb ?
  76 }
  77
  78 void avr_loadcode(avr_t * avr, uint8_t * code, uint32_t size, uint32_t address)
  79 {
  80         memcpy(avr->flash + address, code, size);
  81 }
  82
  83 void avr_core_watch_write(avr_t *avr, uint16_t addr, uint8_t v)
  84 {
  85         if (addr > avr->ramend) {
  86                 printf("*** Invalid write address PC=%04x SP=%04x O=%04x Address %04x=%02x out of ram\n",
  87                                 avr->pc, _avr_sp_get(avr), avr->flash[avr->pc] | (avr->flash[avr->pc]<<8), addr, v);
  88                 CRASH();
  89         }
  90         if (addr < 32) {
  91                 printf("*** Invalid write address PC=%04x SP=%04x O=%04x Address %04x=%02x low registers\n",
  92                                 avr->pc, _avr_sp_get(avr), avr->flash[avr->pc] | (avr->flash[avr->pc]<<8), addr, v);
  93                 CRASH();
  94         }
  95 #if AVR_STACK_WATCH
  96         /*
  97          * this checks that the current "function" is not doctoring the stack frame that is located
  98          * higher on the stack than it should be. It's a sign of code that has overrun it's stack
  99          * frame and is munching on it's own return address.
 100          */
 101         if (avr->stack_frame_index > 1 && addr > avr->stack_frame[avr->stack_frame_index-2].sp) {
 102                 printf("\e[31m%04x : munching stack SP %04x, A=%04x <= %02x\e[0m\n", avr->pc, _avr_sp_get(avr), addr, v);
 103         }
 104 #endif
 105         avr->data[addr] = v;
 106 }
 107
 108 uint8_t avr_core_watch_read(avr_t *avr, uint16_t addr)
 109 {
 110         if (addr > avr->ramend) {
 111                 printf("*** Invalid read address PC=%04x SP=%04x O=%04x Address %04x out of ram (%04x)\n",
 112                                 avr->pc, _avr_sp_get(avr), avr->flash[avr->pc] | (avr->flash[avr->pc]<<8), addr, avr->ramend);
 113                 CRASH();
 114         }
 115         return avr->data[addr];
 116 }
 117
 118 // converts a number of usec to a number of machine cycles, at current speed
 119 uint64_t avr_usec_to_cycles(avr_t * avr, uint32_t usec)
 120 {
 121         return avr->frequency * (uint64_t)usec / 1000000;
 122 }
 123
 124 uint32_t avr_cycles_to_usec(avr_t * avr, uint64_t cycles)
 125 {
 126         return 1000000 * cycles / avr->frequency;
 127 }
 128
 129 // converts a number of hz (to megahertz etc) to a number of cycle
 130 uint64_t avr_hz_to_cycles(avr_t * avr, uint32_t hz)
 131 {
 132         return avr->frequency / hz;
 133 }
 134
 135 void avr_cycle_timer_register(avr_t * avr, uint64_t when, avr_cycle_timer_t timer, void * param)
 136 {
 137         avr_cycle_timer_cancel(avr, timer, param);
 138
 139         if (avr->cycle_timer_map == 0xffffffff) {
 140                 fprintf(stderr, "avr_cycle_timer_register is full!\n");
 141                 return;
 142         }
 143         when += avr->cycle;
 144         for (int i = 0; i < 32; i++)
 145                 if (!(avr->cycle_timer_map & (1 << i))) {
 146                         avr->cycle_timer[i].timer = timer;
 147                         avr->cycle_timer[i].param = param;
 148                         avr->cycle_timer[i].when = when;
 149                         avr->cycle_timer_map |= (1 << i);
 150                         return;
 151                 }
 152 }
 153
 154 void avr_cycle_timer_register_usec(avr_t * avr, uint32_t when, avr_cycle_timer_t timer, void * param)
 155 {
 156         avr_cycle_timer_register(avr, avr_usec_to_cycles(avr, when), timer, param);
 157 }
 158
 159 void avr_cycle_timer_cancel(avr_t * avr, avr_cycle_timer_t timer, void * param)
 160 {
 161         if (!avr->cycle_timer_map)
 162                 return;
 163         for (int i = 0; i < 32; i++)
 164                 if ((avr->cycle_timer_map & (1 << i)) &&
 165                                 avr->cycle_timer[i].timer == timer &&
 166                                 avr->cycle_timer[i].param == param) {
 167                         avr->cycle_timer[i].timer = NULL;
 168                         avr->cycle_timer[i].param = NULL;
 169                         avr->cycle_timer[i].when = 0;
 170                         avr->cycle_timer_map &= ~(1 << i);
 171                         return;
 172                 }
 173 }
 174
 175 /*
 176  * run thru all the timers, call the ones that needs it,
 177  * clear the ones that wants it, and calculate the next
 178  * potential cycle we could sleep for...
 179  */
 180 static uint64_t avr_cycle_timer_check(avr_t * avr)
 181 {
 182         if (!avr->cycle_timer_map)
 183                 return (uint32_t)-1;
 184
 185         uint64_t min = (uint64_t)-1;
 186
 187         for (int i = 0; i < 32; i++) {
 188                 if (!(avr->cycle_timer_map & (1 << i)))
 189                         continue;
 190
 191                 if (avr->cycle_timer[i].when <= avr->cycle) {
 192                         // call it
 193                         avr->cycle_timer[i].when =
 194                                         avr->cycle_timer[i].timer(avr,
 195                                                         avr->cycle_timer[i].when,
 196                                                         avr->cycle_timer[i].param);
 197                         if (avr->cycle_timer[i].when == 0) {
 198                                 // clear it
 199                                 avr->cycle_timer[i].timer = NULL;
 200                                 avr->cycle_timer[i].param = NULL;
 201                                 avr->cycle_timer[i].when = 0;
 202                                 avr->cycle_timer_map &= ~(1 << i);
 203                                 continue;
 204                         }
 205                 }
 206                 if (avr->cycle_timer[i].when < min)
 207                         min = avr->cycle_timer[i].when;
 208         }
 209         return min - avr->cycle;
 210 }
 211
 212 int avr_run(avr_t * avr)
 213 {
 214         avr_gdb_processor(avr, avr->state == cpu_Stopped);
 215
 216         if (avr->state == cpu_Stopped)
 217                 return avr->state;
 218
 219         // if we are stepping one instruction, we "run" for one..
 220         int step = avr->state == cpu_Step;
 221         if (step) {
 222                 avr->state = cpu_Running;
 223         }
 224
 225         uint16_t new_pc = avr->pc;
 226
 227         if (avr->state == cpu_Running) {
 228                 new_pc = avr_run_one(avr);
 229                 avr_dump_state(avr);
 230         }
 231
 232         // if we just re-enabled the interrupts...
 233         if (avr->sreg[S_I] && !(avr->data[R_SREG] & (1 << S_I))) {
 234         //      printf("*** %s: Renabling interrupts\n", __FUNCTION__);
 235                 avr->pending_wait++;
 236         }
 237         avr_io_t * port = avr->io_port;
 238         while (port) {
 239                 if (port->run)
 240                         port->run(port);
 241                 port = port->next;
 242         }
 243         avr_cycle_count_t sleep = avr_cycle_timer_check(avr);
 244
 245         avr->pc = new_pc;
 246
 247         if (avr->state == cpu_Sleeping) {
 248                 if (!avr->sreg[S_I]) {
 249                         printf("simavr: sleeping with interrupts off, quitting gracefully\n");
 250                         exit(0);
 251                 }
 252                 /*
 253                  * try to sleep for as long as we can (?)
 254                  */
 255                 uint32_t usec = avr_cycles_to_usec(avr, sleep);
 256                 if (avr->gdb) {
 257                         while (avr_gdb_processor(avr, usec))
 258                                 ;
 259                 } else
 260                         usleep(usec);
 261                 avr->cycle += sleep;
 262         }
 263         // Interrupt servicing might change the PC too
 264         if (avr->state == cpu_Running || avr->state == cpu_Sleeping) {
 265                 avr_service_interrupts(avr);
 266
 267                 avr->data[R_SREG] = 0;
 268                 for (int i = 0; i < 8; i++)
 269                         if (avr->sreg[i] > 1) {
 270                                 printf("** Invalid SREG!!\n");
 271                                 CRASH();
 272                         } else if (avr->sreg[i])
 273                                 avr->data[R_SREG] |= (1 << i);
 274         }
 275
 276         if (step) {
 277                 avr->state = cpu_StepDone;
 278         }
 279
 280         return avr->state;
 281 }
 282
 283
 284 extern avr_kind_t tiny13;
 285 extern avr_kind_t tiny25,tiny45,tiny85;
 286 extern avr_kind_t mega48,mega88,mega168;
 287 extern avr_kind_t mega644;
 288
 289 avr_kind_t * avr_kind[] = {
 290         &tiny13,
 291         &tiny25,
 292         &tiny45,
 293         &tiny85,
 294         &mega48,
 295         &mega88,
 296         &mega168,
 297         &mega644,
 298         NULL
 299 };
 300
 301 avr_t * avr_make_mcu_by_name(const char *name)
 302 {
 303         avr_kind_t * maker = NULL;
 304         for (int i = 0; avr_kind[i] && !maker; i++) {
 305                 for (int j = 0; avr_kind[i]->names[j]; j++)
 306                         if (!strcmp(avr_kind[i]->names[j], name)) {
 307                                 maker = avr_kind[i];
 308                                 break;
 309                         }
 310         }
 311         if (!maker) {
 312                 fprintf(stderr, "%s: AVR '%s' now known\n", __FUNCTION__, name);
 313                 return NULL;
 314         }
 315
 316         avr_t * avr = maker->make();
 317         printf("Starting %s - flashend %04x ramend %04x e2end %04x\n", avr->mmcu, avr->flashend, avr->ramend, avr->e2end);
 318         return avr;
 319 }
 320