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 #include "sim_vcd_file.h"
  30
  31
  32 int avr_init(avr_t * avr)
  33 {
  34         avr->flash = malloc(avr->flashend + 1);
  35         memset(avr->flash, 0xff, avr->flashend + 1);
  36         avr->data = malloc(avr->ramend + 1);
  37         memset(avr->data, 0, avr->ramend + 1);
  38
  39         // cpu is in limbo before init is finished.
  40         avr->state = cpu_Limbo;
  41         avr->frequency = 1000000;       // can be overriden via avr_mcu_section
  42         if (avr->init)
  43                 avr->init(avr);
  44         avr->state = cpu_Running;
  45         avr_reset(avr);
  46         return 0;
  47 }
  48
  49 void avr_terminate(avr_t * avr)
  50 {
  51         if (avr->vcd)
  52                 avr_vcd_close(avr->vcd);
  53         avr->vcd = NULL;
  54 }
  55
  56 void avr_reset(avr_t * avr)
  57 {
  58         memset(avr->data, 0x0, avr->ramend + 1);
  59         _avr_sp_set(avr, avr->ramend);
  60         avr->pc = 0;
  61         for (int i = 0; i < 8; i++)
  62                 avr->sreg[i] = 0;
  63         if (avr->reset)
  64                 avr->reset(avr);
  65
  66         avr_io_t * port = avr->io_port;
  67         while (port) {
  68                 if (port->reset)
  69                         port->reset(port);
  70                 port = port->next;
  71         }
  72 }
  73
  74 void avr_sadly_crashed(avr_t *avr, uint8_t signal)
  75 {
  76         avr->state = cpu_Stopped;
  77         if (avr->gdb_port) {
  78                 // enable gdb server, and wait
  79                 if (!avr->gdb)
  80                         avr_gdb_init(avr);
  81         }
  82         if (!avr->gdb)
  83                 exit(1); // no gdb ?
  84 }
  85
  86 void avr_loadcode(avr_t * avr, uint8_t * code, uint32_t size, uint32_t address)
  87 {
  88         memcpy(avr->flash + address, code, size);
  89 }
  90
  91 void avr_core_watch_write(avr_t *avr, uint16_t addr, uint8_t v)
  92 {
  93         if (addr > avr->ramend) {
  94                 printf("*** Invalid write address PC=%04x SP=%04x O=%04x Address %04x=%02x out of ram\n",
  95                                 avr->pc, _avr_sp_get(avr), avr->flash[avr->pc] | (avr->flash[avr->pc]<<8), addr, v);
  96                 CRASH();
  97         }
  98         if (addr < 32) {
  99                 printf("*** Invalid write address PC=%04x SP=%04x O=%04x Address %04x=%02x low registers\n",
 100                                 avr->pc, _avr_sp_get(avr), avr->flash[avr->pc] | (avr->flash[avr->pc]<<8), addr, v);
 101                 CRASH();
 102         }
 103 #if AVR_STACK_WATCH
 104         /*
 105          * this checks that the current "function" is not doctoring the stack frame that is located
 106          * higher on the stack than it should be. It's a sign of code that has overrun it's stack
 107          * frame and is munching on it's own return address.
 108          */
 109         if (avr->stack_frame_index > 1 && addr > avr->stack_frame[avr->stack_frame_index-2].sp) {
 110                 printf("\e[31m%04x : munching stack SP %04x, A=%04x <= %02x\e[0m\n", avr->pc, _avr_sp_get(avr), addr, v);
 111         }
 112 #endif
 113         avr->data[addr] = v;
 114 }
 115
 116 uint8_t avr_core_watch_read(avr_t *avr, uint16_t addr)
 117 {
 118         if (addr > avr->ramend) {
 119                 printf("*** Invalid read address PC=%04x SP=%04x O=%04x Address %04x out of ram (%04x)\n",
 120                                 avr->pc, _avr_sp_get(avr), avr->flash[avr->pc] | (avr->flash[avr->pc]<<8), addr, avr->ramend);
 121                 CRASH();
 122         }
 123         return avr->data[addr];
 124 }
 125
 126 // converts a number of usec to a number of machine cycles, at current speed
 127 avr_cycle_count_t avr_usec_to_cycles(avr_t * avr, uint32_t usec)
 128 {
 129         return avr->frequency * (avr_cycle_count_t)usec / 1000000;
 130 }
 131
 132 uint32_t avr_cycles_to_usec(avr_t * avr, avr_cycle_count_t cycles)
 133 {
 134         return 1000000 * cycles / avr->frequency;
 135 }
 136
 137 // converts a number of hz (to megahertz etc) to a number of cycle
 138 avr_cycle_count_t avr_hz_to_cycles(avr_t * avr, uint32_t hz)
 139 {
 140         return avr->frequency / hz;
 141 }
 142
 143 void avr_cycle_timer_register(avr_t * avr, avr_cycle_count_t when, avr_cycle_timer_t timer, void * param)
 144 {
 145         avr_cycle_timer_cancel(avr, timer, param);
 146
 147         if (avr->cycle_timer_map == 0xffffffff) {
 148                 fprintf(stderr, "avr_cycle_timer_register is full!\n");
 149                 return;
 150         }
 151         when += avr->cycle;
 152         for (int i = 0; i < 32; i++)
 153                 if (!(avr->cycle_timer_map & (1 << i))) {
 154                         avr->cycle_timer[i].timer = timer;
 155                         avr->cycle_timer[i].param = param;
 156                         avr->cycle_timer[i].when = when;
 157                         avr->cycle_timer_map |= (1 << i);
 158                         return;
 159                 }
 160 }
 161
 162 void avr_cycle_timer_register_usec(avr_t * avr, uint32_t when, avr_cycle_timer_t timer, void * param)
 163 {
 164         avr_cycle_timer_register(avr, avr_usec_to_cycles(avr, when), timer, param);
 165 }
 166
 167 void avr_cycle_timer_cancel(avr_t * avr, avr_cycle_timer_t timer, void * param)
 168 {
 169         if (!avr->cycle_timer_map)
 170                 return;
 171         for (int i = 0; i < 32; i++)
 172                 if ((avr->cycle_timer_map & (1 << i)) &&
 173                                 avr->cycle_timer[i].timer == timer &&
 174                                 avr->cycle_timer[i].param == param) {
 175                         avr->cycle_timer[i].timer = NULL;
 176                         avr->cycle_timer[i].param = NULL;
 177                         avr->cycle_timer[i].when = 0;
 178                         avr->cycle_timer_map &= ~(1 << i);
 179                         return;
 180                 }
 181 }
 182
 183 /*
 184  * run thru all the timers, call the ones that needs it,
 185  * clear the ones that wants it, and calculate the next
 186  * potential cycle we could sleep for...
 187  */
 188 static avr_cycle_count_t avr_cycle_timer_check(avr_t * avr)
 189 {
 190         if (!avr->cycle_timer_map)
 191                 return (avr_cycle_count_t)-1;
 192
 193         avr_cycle_count_t min = (avr_cycle_count_t)-1;
 194
 195         for (int i = 0; i < 32; i++) {
 196                 if (!(avr->cycle_timer_map & (1 << i)))
 197                         continue;
 198                 // do it several times, in case we're late
 199                 while (avr->cycle_timer[i].when && avr->cycle_timer[i].when <= avr->cycle) {
 200                         // call it
 201                         avr->cycle_timer[i].when =
 202                                         avr->cycle_timer[i].timer(avr,
 203                                                         avr->cycle_timer[i].when,
 204                                                         avr->cycle_timer[i].param);
 205                         if (avr->cycle_timer[i].when == 0) {
 206                                 // clear it
 207                                 avr->cycle_timer[i].timer = NULL;
 208                                 avr->cycle_timer[i].param = NULL;
 209                                 avr->cycle_timer[i].when = 0;
 210                                 avr->cycle_timer_map &= ~(1 << i);
 211                                 break;
 212                         }
 213                 }
 214                 if (avr->cycle_timer[i].when && avr->cycle_timer[i].when < min)
 215                         min = avr->cycle_timer[i].when;
 216         }
 217         return min - avr->cycle;
 218 }
 219
 220 int avr_run(avr_t * avr)
 221 {
 222         avr_gdb_processor(avr, avr->state == cpu_Stopped);
 223
 224         if (avr->state == cpu_Stopped)
 225                 return avr->state;
 226
 227         // if we are stepping one instruction, we "run" for one..
 228         int step = avr->state == cpu_Step;
 229         if (step) {
 230                 avr->state = cpu_Running;
 231         }
 232
 233         uint16_t new_pc = avr->pc;
 234
 235         if (avr->state == cpu_Running) {
 236                 new_pc = avr_run_one(avr);
 237 #if CONFIG_SIMAVR_TRACE
 238                 avr_dump_state(avr);
 239 #endif
 240         }
 241
 242         // if we just re-enabled the interrupts...
 243         if (avr->sreg[S_I] && !(avr->data[R_SREG] & (1 << S_I))) {
 244         //      printf("*** %s: Renabling interrupts\n", __FUNCTION__);
 245                 avr->pending_wait++;
 246         }
 247         avr_io_t * port = avr->io_port;
 248         while (port) {
 249                 if (port->run)
 250                         port->run(port);
 251                 port = port->next;
 252         }
 253         avr_cycle_count_t sleep = avr_cycle_timer_check(avr);
 254
 255         avr->pc = new_pc;
 256
 257         if (avr->state == cpu_Sleeping) {
 258                 if (!avr->sreg[S_I]) {
 259                         printf("simavr: sleeping with interrupts off, quitting gracefully\n");
 260                         avr_terminate(avr);
 261                         exit(0);
 262                 }
 263                 /*
 264                  * try to sleep for as long as we can (?)
 265                  */
 266                 uint32_t usec = avr_cycles_to_usec(avr, sleep);
 267         //      printf("sleep usec %d cycles %d\n", usec, sleep);
 268                 if (avr->gdb) {
 269                         while (avr_gdb_processor(avr, usec))
 270                                 ;
 271                 } else
 272                         usleep(usec);
 273                 avr->cycle += 1 + sleep;
 274         }
 275         // Interrupt servicing might change the PC too
 276         if (avr->state == cpu_Running || avr->state == cpu_Sleeping) {
 277                 avr_service_interrupts(avr);
 278
 279                 avr->data[R_SREG] = 0;
 280                 for (int i = 0; i < 8; i++)
 281                         if (avr->sreg[i] > 1) {
 282                                 printf("** Invalid SREG!!\n");
 283                                 CRASH();
 284                         } else if (avr->sreg[i])
 285                                 avr->data[R_SREG] |= (1 << i);
 286         }
 287
 288         if (step) {
 289                 avr->state = cpu_StepDone;
 290         }
 291
 292         return avr->state;
 293 }
 294
 295
 296 extern avr_kind_t tiny13;
 297 extern avr_kind_t tiny25,tiny45,tiny85;
 298 extern avr_kind_t mega48,mega88,mega168,mega328;
 299 extern avr_kind_t mega164,mega324,mega644;
 300
 301 avr_kind_t * avr_kind[] = {
 302         &tiny13,
 303         &tiny25, &tiny45, &tiny85,
 304         &mega48, &mega88, &mega168, &mega328,
 305         &mega164, &mega324, &mega644,
 306         NULL
 307 };
 308
 309 avr_t * avr_make_mcu_by_name(const char *name)
 310 {
 311         avr_kind_t * maker = NULL;
 312         for (int i = 0; avr_kind[i] && !maker; i++) {
 313                 for (int j = 0; avr_kind[i]->names[j]; j++)
 314                         if (!strcmp(avr_kind[i]->names[j], name)) {
 315                                 maker = avr_kind[i];
 316                                 break;
 317                         }
 318         }
 319         if (!maker) {
 320                 fprintf(stderr, "%s: AVR '%s' now known\n", __FUNCTION__, name);
 321                 return NULL;
 322         }
 323
 324         avr_t * avr = maker->make();
 325         printf("Starting %s - flashend %04x ramend %04x e2end %04x\n", avr->mmcu, avr->flashend, avr->ramend, avr->e2end);
 326         return avr;
 327 }
 328