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 "avr_uart.h"
  30 #include "sim_vcd_file.h"
  31 #include "avr_mcu_section.h"
  32
  33
  34 int avr_init(avr_t * avr)
  35 {
  36         avr->flash = malloc(avr->flashend + 1);
  37         memset(avr->flash, 0xff, avr->flashend + 1);
  38         avr->data = malloc(avr->ramend + 1);
  39         memset(avr->data, 0, avr->ramend + 1);
  40
  41         // cpu is in limbo before init is finished.
  42         avr->state = cpu_Limbo;
  43         avr->frequency = 1000000;       // can be overriden via avr_mcu_section
  44         if (avr->init)
  45                 avr->init(avr);
  46         avr->state = cpu_Running;
  47         avr_reset(avr);
  48         return 0;
  49 }
  50
  51 void avr_terminate(avr_t * avr)
  52 {
  53         if (avr->vcd)
  54                 avr_vcd_close(avr->vcd);
  55         avr->vcd = NULL;
  56 }
  57
  58 void avr_reset(avr_t * avr)
  59 {
  60         memset(avr->data, 0x0, avr->ramend + 1);
  61         _avr_sp_set(avr, avr->ramend);
  62         avr->pc = 0;
  63         for (int i = 0; i < 8; i++)
  64                 avr->sreg[i] = 0;
  65         if (avr->reset)
  66                 avr->reset(avr);
  67
  68         avr_io_t * port = avr->io_port;
  69         while (port) {
  70                 if (port->reset)
  71                         port->reset(port);
  72                 port = port->next;
  73         }
  74 }
  75
  76 void avr_sadly_crashed(avr_t *avr, uint8_t signal)
  77 {
  78         printf("%s\n", __FUNCTION__);
  79         avr->state = cpu_Stopped;
  80         if (avr->gdb_port) {
  81                 // enable gdb server, and wait
  82                 if (!avr->gdb)
  83                         avr_gdb_init(avr);
  84         }
  85         if (!avr->gdb)
  86                 exit(1); // no gdb ?
  87 }
  88
  89 static void _avr_io_command_write(struct avr_t * avr, avr_io_addr_t addr, uint8_t v, void * param)
  90 {
  91         printf("%s %02x\n", __FUNCTION__, v);
  92         switch (v) {
  93                 case SIMAVR_CMD_VCD_START_TRACE:
  94                         if (avr->vcd)
  95                                 avr_vcd_start(avr->vcd);
  96                         break;
  97                 case SIMAVR_CMD_VCD_STOP_TRACE:
  98                         if (avr->vcd)
  99                                 avr_vcd_stop(avr->vcd);
 100                         break;
 101                 case SIMAVR_CMD_UART_LOOPBACK: {
 102                         avr_irq_t * src = avr_io_getirq(avr, AVR_IOCTL_UART_GETIRQ('0'), UART_IRQ_OUTPUT);
 103                         avr_irq_t * dst = avr_io_getirq(avr, AVR_IOCTL_UART_GETIRQ('0'), UART_IRQ_INPUT);
 104                         if (src && dst) {
 105                                 printf("%s activating uart local echo IRQ src %p dst %p\n", __FUNCTION__, src, dst);
 106                                 avr_connect_irq(src, dst);
 107                         }
 108                 }       break;
 109
 110         }
 111 }
 112
 113 void avr_set_command_register(avr_t * avr, avr_io_addr_t addr)
 114 {
 115         if (addr)
 116                 avr_register_io_write(avr, addr, _avr_io_command_write, NULL);
 117 }
 118
 119 void avr_loadcode(avr_t * avr, uint8_t * code, uint32_t size, uint32_t address)
 120 {
 121         memcpy(avr->flash + address, code, size);
 122 }
 123
 124 void avr_core_watch_write(avr_t *avr, uint16_t addr, uint8_t v)
 125 {
 126         if (addr > avr->ramend) {
 127                 printf("*** Invalid write address PC=%04x SP=%04x O=%04x Address %04x=%02x out of ram\n",
 128                                 avr->pc, _avr_sp_get(avr), avr->flash[avr->pc] | (avr->flash[avr->pc]<<8), addr, v);
 129                 CRASH();
 130         }
 131         if (addr < 32) {
 132                 printf("*** Invalid write address PC=%04x SP=%04x O=%04x Address %04x=%02x low registers\n",
 133                                 avr->pc, _avr_sp_get(avr), avr->flash[avr->pc] | (avr->flash[avr->pc]<<8), addr, v);
 134                 CRASH();
 135         }
 136 #if AVR_STACK_WATCH
 137         /*
 138          * this checks that the current "function" is not doctoring the stack frame that is located
 139          * higher on the stack than it should be. It's a sign of code that has overrun it's stack
 140          * frame and is munching on it's own return address.
 141          */
 142         if (avr->stack_frame_index > 1 && addr > avr->stack_frame[avr->stack_frame_index-2].sp) {
 143                 printf("\e[31m%04x : munching stack SP %04x, A=%04x <= %02x\e[0m\n", avr->pc, _avr_sp_get(avr), addr, v);
 144         }
 145 #endif
 146         avr->data[addr] = v;
 147 }
 148
 149 uint8_t avr_core_watch_read(avr_t *avr, uint16_t addr)
 150 {
 151         if (addr > avr->ramend) {
 152                 printf("*** Invalid read address PC=%04x SP=%04x O=%04x Address %04x out of ram (%04x)\n",
 153                                 avr->pc, _avr_sp_get(avr), avr->flash[avr->pc] | (avr->flash[avr->pc]<<8), addr, avr->ramend);
 154                 CRASH();
 155         }
 156         return avr->data[addr];
 157 }
 158
 159 // converts a number of usec to a number of machine cycles, at current speed
 160 avr_cycle_count_t avr_usec_to_cycles(avr_t * avr, uint32_t usec)
 161 {
 162         return avr->frequency * (avr_cycle_count_t)usec / 1000000;
 163 }
 164
 165 uint32_t avr_cycles_to_usec(avr_t * avr, avr_cycle_count_t cycles)
 166 {
 167         return 1000000 * cycles / avr->frequency;
 168 }
 169
 170 // converts a number of hz (to megahertz etc) to a number of cycle
 171 avr_cycle_count_t avr_hz_to_cycles(avr_t * avr, uint32_t hz)
 172 {
 173         return avr->frequency / hz;
 174 }
 175
 176 void avr_cycle_timer_register(avr_t * avr, avr_cycle_count_t when, avr_cycle_timer_t timer, void * param)
 177 {
 178         avr_cycle_timer_cancel(avr, timer, param);
 179
 180         if (avr->cycle_timer_map == 0xffffffff) {
 181                 fprintf(stderr, "avr_cycle_timer_register is full!\n");
 182                 return;
 183         }
 184         when += avr->cycle;
 185         for (int i = 0; i < 32; i++)
 186                 if (!(avr->cycle_timer_map & (1 << i))) {
 187                         avr->cycle_timer[i].timer = timer;
 188                         avr->cycle_timer[i].param = param;
 189                         avr->cycle_timer[i].when = when;
 190                         avr->cycle_timer_map |= (1 << i);
 191                         return;
 192                 }
 193 }
 194
 195 void avr_cycle_timer_register_usec(avr_t * avr, uint32_t when, avr_cycle_timer_t timer, void * param)
 196 {
 197         avr_cycle_timer_register(avr, avr_usec_to_cycles(avr, when), timer, param);
 198 }
 199
 200 void avr_cycle_timer_cancel(avr_t * avr, avr_cycle_timer_t timer, void * param)
 201 {
 202         if (!avr->cycle_timer_map)
 203                 return;
 204         for (int i = 0; i < 32; i++)
 205                 if ((avr->cycle_timer_map & (1 << i)) &&
 206                                 avr->cycle_timer[i].timer == timer &&
 207                                 avr->cycle_timer[i].param == param) {
 208                         avr->cycle_timer[i].timer = NULL;
 209                         avr->cycle_timer[i].param = NULL;
 210                         avr->cycle_timer[i].when = 0;
 211                         avr->cycle_timer_map &= ~(1 << i);
 212                         return;
 213                 }
 214 }
 215
 216 /*
 217  * run thru all the timers, call the ones that needs it,
 218  * clear the ones that wants it, and calculate the next
 219  * potential cycle we could sleep for...
 220  */
 221 static avr_cycle_count_t avr_cycle_timer_check(avr_t * avr)
 222 {
 223         if (!avr->cycle_timer_map)
 224                 return (avr_cycle_count_t)-1;
 225
 226         avr_cycle_count_t min = (avr_cycle_count_t)-1;
 227
 228         for (int i = 0; i < 32; i++) {
 229                 if (!(avr->cycle_timer_map & (1 << i)))
 230                         continue;
 231                 // do it several times, in case we're late
 232                 while (avr->cycle_timer[i].when && avr->cycle_timer[i].when <= avr->cycle) {
 233                         // call it
 234                         avr->cycle_timer[i].when =
 235                                         avr->cycle_timer[i].timer(avr,
 236                                                         avr->cycle_timer[i].when,
 237                                                         avr->cycle_timer[i].param);
 238                         if (avr->cycle_timer[i].when == 0) {
 239                                 // clear it
 240                                 avr->cycle_timer[i].timer = NULL;
 241                                 avr->cycle_timer[i].param = NULL;
 242                                 avr->cycle_timer[i].when = 0;
 243                                 avr->cycle_timer_map &= ~(1 << i);
 244                                 break;
 245                         }
 246                 }
 247                 if (avr->cycle_timer[i].when && avr->cycle_timer[i].when < min)
 248                         min = avr->cycle_timer[i].when;
 249         }
 250         return min - avr->cycle;
 251 }
 252
 253 int avr_run(avr_t * avr)
 254 {
 255         avr_gdb_processor(avr, avr->state == cpu_Stopped);
 256
 257         if (avr->state == cpu_Stopped)
 258                 return avr->state;
 259
 260         // if we are stepping one instruction, we "run" for one..
 261         int step = avr->state == cpu_Step;
 262         if (step) {
 263                 avr->state = cpu_Running;
 264         }
 265
 266         uint16_t new_pc = avr->pc;
 267
 268         if (avr->state == cpu_Running) {
 269                 new_pc = avr_run_one(avr);
 270 #if CONFIG_SIMAVR_TRACE
 271                 avr_dump_state(avr);
 272 #endif
 273         }
 274
 275         // if we just re-enabled the interrupts...
 276         if (avr->sreg[S_I] && !(avr->data[R_SREG] & (1 << S_I))) {
 277         //      printf("*** %s: Renabling interrupts\n", __FUNCTION__);
 278                 avr->pending_wait++;
 279         }
 280         avr_io_t * port = avr->io_port;
 281         while (port) {
 282                 if (port->run)
 283                         port->run(port);
 284                 port = port->next;
 285         }
 286         avr_cycle_count_t sleep = avr_cycle_timer_check(avr);
 287
 288         avr->pc = new_pc;
 289
 290         if (avr->state == cpu_Sleeping) {
 291                 if (!avr->sreg[S_I]) {
 292                         printf("simavr: sleeping with interrupts off, quitting gracefully\n");
 293                         avr_terminate(avr);
 294                         exit(0);
 295                 }
 296                 /*
 297                  * try to sleep for as long as we can (?)
 298                  */
 299                 uint32_t usec = avr_cycles_to_usec(avr, sleep);
 300         //      printf("sleep usec %d cycles %d\n", usec, sleep);
 301                 if (avr->gdb) {
 302                         while (avr_gdb_processor(avr, usec))
 303                                 ;
 304                 } else
 305                         usleep(usec);
 306                 avr->cycle += 1 + sleep;
 307         }
 308         // Interrupt servicing might change the PC too
 309         if (avr->state == cpu_Running || avr->state == cpu_Sleeping) {
 310                 avr_service_interrupts(avr);
 311
 312                 avr->data[R_SREG] = 0;
 313                 for (int i = 0; i < 8; i++)
 314                         if (avr->sreg[i] > 1) {
 315                                 printf("** Invalid SREG!!\n");
 316                                 CRASH();
 317                         } else if (avr->sreg[i])
 318                                 avr->data[R_SREG] |= (1 << i);
 319         }
 320
 321         if (step) {
 322                 avr->state = cpu_StepDone;
 323         }
 324
 325         return avr->state;
 326 }
 327
 328
 329 extern avr_kind_t tiny13;
 330 extern avr_kind_t tiny2313;
 331 extern avr_kind_t tiny25,tiny45,tiny85;
 332 extern avr_kind_t mega48,mega88,mega168,mega328;
 333 extern avr_kind_t mega164,mega324,mega644;
 334
 335 avr_kind_t * avr_kind[] = {
 336         &tiny13,
 337         &tiny2313,
 338         &tiny25, &tiny45, &tiny85,
 339         &mega48, &mega88, &mega168, &mega328,
 340         &mega164, &mega324, &mega644,
 341         NULL
 342 };
 343
 344 avr_t * avr_make_mcu_by_name(const char *name)
 345 {
 346         avr_kind_t * maker = NULL;
 347         for (int i = 0; avr_kind[i] && !maker; i++) {
 348                 for (int j = 0; avr_kind[i]->names[j]; j++)
 349                         if (!strcmp(avr_kind[i]->names[j], name)) {
 350                                 maker = avr_kind[i];
 351                                 break;
 352                         }
 353         }
 354         if (!maker) {
 355                 fprintf(stderr, "%s: AVR '%s' now known\n", __FUNCTION__, name);
 356                 return NULL;
 357         }
 358
 359         avr_t * avr = maker->make();
 360         printf("Starting %s - flashend %04x ramend %04x e2end %04x\n", avr->mmcu, avr->flashend, avr->ramend, avr->e2end);
 361         return avr;
 362 }
 363