Compare commits
23 Commits
332f0b87d6
...
tests
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
|
ed01ed80cd
|
|||
|
8e26cadc9a
|
|||
|
6e56828dfd
|
|||
|
5fcc75bc9a
|
|||
|
560bd5bfa1
|
|||
|
9cdfa90acc
|
|||
|
91a82eec7c
|
|||
|
c3bf8b0ae8
|
|||
|
6c33c77ef3
|
|||
|
1e8966553f
|
|||
|
1eb4a9545b
|
|||
|
fa96a4d09f
|
|||
|
dd9dd5f116
|
|||
|
be7deb349a
|
|||
|
aa96237c37
|
|||
|
7fc6876264
|
|||
|
169723275e
|
|||
|
81afd67e0b
|
|||
|
0b674c7c64
|
|||
|
3cf5cbd024
|
|||
|
387f3c8f07
|
|||
|
8a04eade92
|
|||
|
904e2b698e
|
10
.clang-tidy
Normal file
10
.clang-tidy
Normal file
@@ -0,0 +1,10 @@
|
|||||||
|
Checks: '
|
||||||
|
, clang-analyzer-*
|
||||||
|
, cppcoreguidelines-*
|
||||||
|
, -cppcoreguidelines-avoid-magic-numbers
|
||||||
|
, -cppcoreguidelines-pro-bounds-constant-array-index
|
||||||
|
, -cppcoreguidelines-macro-usage
|
||||||
|
, -cppcoreguidelines-avoid-const-or-ref-data-members
|
||||||
|
, -cppcoreguidelines-non-private-member-variables-in-classes
|
||||||
|
, -cppcoreguidelines-avoid-non-const-global-variables
|
||||||
|
'
|
||||||
36
.github/workflows/clang.yml
vendored
Normal file
36
.github/workflows/clang.yml
vendored
Normal file
@@ -0,0 +1,36 @@
|
|||||||
|
name: matar-clang
|
||||||
|
on: [push, pull_request, workflow_dispatch]
|
||||||
|
|
||||||
|
env:
|
||||||
|
BUILDDIR: build
|
||||||
|
|
||||||
|
jobs:
|
||||||
|
build:
|
||||||
|
runs-on: ubuntu-latest
|
||||||
|
steps:
|
||||||
|
- uses: actions/checkout@v3
|
||||||
|
- uses: cachix/install-nix-action@v20
|
||||||
|
with:
|
||||||
|
extra_nix_config: |
|
||||||
|
auto-optimise-store = true
|
||||||
|
experimental-features = nix-command flakes
|
||||||
|
- uses: cachix/cachix-action@v12
|
||||||
|
with:
|
||||||
|
name: pain
|
||||||
|
authToken: '${{ secrets.CACHIX_AUTH_TOKEN }}'
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
- name: setup
|
||||||
|
run: nix develop .#matar-clang -c meson setup $BUILDDIR
|
||||||
|
|
||||||
|
- name: fmt
|
||||||
|
run: nix develop .#matar-clang -c ninja clang-format-check -C $BUILDDIR
|
||||||
|
|
||||||
|
- name: lint
|
||||||
|
run: nix develop .#matar-clang -c ninja clang-tidy -C $BUILDDIR
|
||||||
|
|
||||||
|
- name: tests
|
||||||
|
run: nix develop .#matar-clang -c ninja test -C $BUILDDIR
|
||||||
|
|
||||||
|
- name: build
|
||||||
|
run: nix develop .#matar-clang -c ninja -C $BUILDDIR
|
||||||
30
.github/workflows/gcc.yml
vendored
Normal file
30
.github/workflows/gcc.yml
vendored
Normal file
@@ -0,0 +1,30 @@
|
|||||||
|
name: matar-gcc
|
||||||
|
on: [push, pull_request, workflow_dispatch]
|
||||||
|
|
||||||
|
env:
|
||||||
|
BUILDDIR: build
|
||||||
|
|
||||||
|
jobs:
|
||||||
|
build:
|
||||||
|
runs-on: ubuntu-latest
|
||||||
|
steps:
|
||||||
|
- uses: actions/checkout@v3
|
||||||
|
- uses: cachix/install-nix-action@v20
|
||||||
|
with:
|
||||||
|
extra_nix_config: |
|
||||||
|
auto-optimise-store = true
|
||||||
|
experimental-features = nix-command flakes
|
||||||
|
- uses: cachix/cachix-action@v12
|
||||||
|
with:
|
||||||
|
name: pain
|
||||||
|
authToken: '${{ secrets.CACHIX_AUTH_TOKEN }}'
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
- name: setup
|
||||||
|
run: nix develop .#matar -c meson setup $BUILDDIR
|
||||||
|
|
||||||
|
- name: tests
|
||||||
|
run: nix develop .#matar -c ninja test -C $BUILDDIR
|
||||||
|
|
||||||
|
- name: build
|
||||||
|
run: nix develop .#matar -c ninja -C $BUILDDIR
|
||||||
0
.gitmodules
vendored
0
.gitmodules
vendored
22
README.md
Normal file
22
README.md
Normal file
@@ -0,0 +1,22 @@
|
|||||||
|
nothing to be seen here yet. LEAVE
|
||||||
|
|
||||||
|
But if you are curious (probably not), read ahead
|
||||||
|
|
||||||
|
# Dependencies
|
||||||
|
## Tested toolchains
|
||||||
|
|
||||||
|
- LLVM 16.0.6
|
||||||
|
- GCC 12.3.0
|
||||||
|
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||||||
|
In theory, any toolchain supporting at least the C++20 standard should work.
|
||||||
|
I am using LLVM's clang and libcxx as the primary toolchain.
|
||||||
|
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||||||
|
## Static libraries
|
||||||
|
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||||||
|
| Name | Version | Required? |
|
||||||
|
|:------:|:----------|:---------:|
|
||||||
|
| fmt | >= 10.1.1 | yes |
|
||||||
|
| catch2 | >= 3.4 | for tests |
|
||||||
|
|
||||||
|
This goes without saying but using a different toolchain to compile these libraries before linking probably won't work.
|
||||||
|
I will add meson wrap support once LLVM 17 is out, since I want to get rid of fmt.
|
||||||
@@ -1,12 +1,23 @@
|
|||||||
|
#include "bus.hh"
|
||||||
|
#include "cpu/cpu.hh"
|
||||||
#include "memory.hh"
|
#include "memory.hh"
|
||||||
|
#include "util/loglevel.hh"
|
||||||
#include <array>
|
#include <array>
|
||||||
#include <cstdlib>
|
#include <cstdlib>
|
||||||
#include <fstream>
|
#include <fstream>
|
||||||
#include <iostream>
|
#include <iostream>
|
||||||
|
#include <memory>
|
||||||
|
#include <ostream>
|
||||||
|
#include <unistd.h>
|
||||||
#include <vector>
|
#include <vector>
|
||||||
|
|
||||||
|
// NOLINTBEGIN
|
||||||
|
|
||||||
int
|
int
|
||||||
main(int argc, const char* argv[]) {
|
main(int argc, const char* argv[]) {
|
||||||
|
std::vector<uint8_t> rom;
|
||||||
|
std::array<uint8_t, matar::Memory::BIOS_SIZE> bios = { 0 };
|
||||||
|
|
||||||
auto usage = [argv]() {
|
auto usage = [argv]() {
|
||||||
std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " <file> [-b <bios>]" << std::endl;
|
std::cerr << "Usage: " << argv[0] << " <file> [-b <bios>]" << std::endl;
|
||||||
std::exit(EXIT_FAILURE);
|
std::exit(EXIT_FAILURE);
|
||||||
@@ -35,8 +46,6 @@ main(int argc, const char* argv[]) {
|
|||||||
|
|
||||||
try {
|
try {
|
||||||
std::ifstream ifile(rom_file, std::ios::in | std::ios::binary);
|
std::ifstream ifile(rom_file, std::ios::in | std::ios::binary);
|
||||||
std::vector<uint8_t> rom;
|
|
||||||
std::array<uint8_t, Memory::BIOS_SIZE> bios;
|
|
||||||
std::streampos bios_size;
|
std::streampos bios_size;
|
||||||
|
|
||||||
if (!ifile.is_open()) {
|
if (!ifile.is_open()) {
|
||||||
@@ -57,7 +66,7 @@ main(int argc, const char* argv[]) {
|
|||||||
ifile.seekg(0, std::ios::end);
|
ifile.seekg(0, std::ios::end);
|
||||||
bios_size = ifile.tellg();
|
bios_size = ifile.tellg();
|
||||||
|
|
||||||
if (bios_size != Memory::BIOS_SIZE) {
|
if (bios_size != matar::Memory::BIOS_SIZE) {
|
||||||
throw std::ios::failure("BIOS file has invalid size",
|
throw std::ios::failure("BIOS file has invalid size",
|
||||||
std::error_code());
|
std::error_code());
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@@ -68,7 +77,24 @@ main(int argc, const char* argv[]) {
|
|||||||
|
|
||||||
ifile.close();
|
ifile.close();
|
||||||
|
|
||||||
Memory memory(std::move(bios), std::move(rom));
|
} catch (const std::exception& e) {
|
||||||
|
std::cerr << "Exception: " << e.what() << std::endl;
|
||||||
|
return 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
std::flush(std::cout);
|
||||||
|
std::flush(std::cout);
|
||||||
|
|
||||||
|
matar::set_log_level(matar::LogLevel::Debug);
|
||||||
|
|
||||||
|
try {
|
||||||
|
matar::Memory memory(std::move(bios), std::move(rom));
|
||||||
|
matar::Bus bus(memory);
|
||||||
|
matar::Cpu cpu(bus);
|
||||||
|
while (true) {
|
||||||
|
cpu.step();
|
||||||
|
sleep(2);
|
||||||
|
}
|
||||||
} catch (const std::exception& e) {
|
} catch (const std::exception& e) {
|
||||||
std::cerr << "Exception: " << e.what() << std::endl;
|
std::cerr << "Exception: " << e.what() << std::endl;
|
||||||
return 1;
|
return 1;
|
||||||
@@ -76,3 +102,5 @@ main(int argc, const char* argv[]) {
|
|||||||
|
|
||||||
return 0;
|
return 0;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// NOLINTEND
|
||||||
|
|||||||
@@ -7,7 +7,7 @@ target_sources = files(
|
|||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
executable(
|
executable(
|
||||||
meson.project_name(),
|
'matar',
|
||||||
target_sources,
|
target_sources,
|
||||||
link_with: target_deps,
|
link_with: target_deps,
|
||||||
include_directories: inc,
|
include_directories: inc,
|
||||||
|
|||||||
43
flake.lock
generated
43
flake.lock
generated
@@ -1,12 +1,30 @@
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
"nodes": {
|
"nodes": {
|
||||||
|
"flake-parts": {
|
||||||
|
"inputs": {
|
||||||
|
"nixpkgs-lib": "nixpkgs-lib"
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"locked": {
|
||||||
|
"lastModified": 1693611461,
|
||||||
|
"narHash": "sha256-aPODl8vAgGQ0ZYFIRisxYG5MOGSkIczvu2Cd8Gb9+1Y=",
|
||||||
|
"owner": "hercules-ci",
|
||||||
|
"repo": "flake-parts",
|
||||||
|
"rev": "7f53fdb7bdc5bb237da7fefef12d099e4fd611ca",
|
||||||
|
"type": "github"
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"original": {
|
||||||
|
"owner": "hercules-ci",
|
||||||
|
"repo": "flake-parts",
|
||||||
|
"type": "github"
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
"nixpkgs": {
|
"nixpkgs": {
|
||||||
"locked": {
|
"locked": {
|
||||||
"lastModified": 1692007866,
|
"lastModified": 1695318763,
|
||||||
"narHash": "sha256-X8w0vPZjZxMm68VCwh/BHDoKRGp+BgzQ6w7Nkif6IVM=",
|
"narHash": "sha256-FHVPDRP2AfvsxAdc+AsgFJevMz5VBmnZglFUMlxBkcY=",
|
||||||
"owner": "nixos",
|
"owner": "nixos",
|
||||||
"repo": "nixpkgs",
|
"repo": "nixpkgs",
|
||||||
"rev": "de2b8ddf94d6cc6161b7659649594c79bd66c13b",
|
"rev": "e12483116b3b51a185a33a272bf351e357ba9a99",
|
||||||
"type": "github"
|
"type": "github"
|
||||||
},
|
},
|
||||||
"original": {
|
"original": {
|
||||||
@@ -16,8 +34,27 @@
|
|||||||
"type": "github"
|
"type": "github"
|
||||||
}
|
}
|
||||||
},
|
},
|
||||||
|
"nixpkgs-lib": {
|
||||||
|
"locked": {
|
||||||
|
"dir": "lib",
|
||||||
|
"lastModified": 1693471703,
|
||||||
|
"narHash": "sha256-0l03ZBL8P1P6z8MaSDS/MvuU8E75rVxe5eE1N6gxeTo=",
|
||||||
|
"owner": "NixOS",
|
||||||
|
"repo": "nixpkgs",
|
||||||
|
"rev": "3e52e76b70d5508f3cec70b882a29199f4d1ee85",
|
||||||
|
"type": "github"
|
||||||
|
},
|
||||||
|
"original": {
|
||||||
|
"dir": "lib",
|
||||||
|
"owner": "NixOS",
|
||||||
|
"ref": "nixos-unstable",
|
||||||
|
"repo": "nixpkgs",
|
||||||
|
"type": "github"
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
"root": {
|
"root": {
|
||||||
"inputs": {
|
"inputs": {
|
||||||
|
"flake-parts": "flake-parts",
|
||||||
"nixpkgs": "nixpkgs"
|
"nixpkgs": "nixpkgs"
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
71
flake.nix
71
flake.nix
@@ -1,61 +1,40 @@
|
|||||||
{
|
{
|
||||||
description = "matar";
|
description = "matar";
|
||||||
|
|
||||||
inputs = {
|
inputs = {
|
||||||
nixpkgs.url = github:nixos/nixpkgs/nixpkgs-unstable;
|
nixpkgs.url = github:nixos/nixpkgs/nixpkgs-unstable;
|
||||||
|
flake-parts.url = github:hercules-ci/flake-parts;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
outputs = { self, nixpkgs }:
|
|
||||||
let
|
outputs = inputs@{ self, nixpkgs, flake-parts }:
|
||||||
|
flake-parts.lib.mkFlake { inherit inputs; } {
|
||||||
|
|
||||||
systems = [
|
systems = [
|
||||||
"x86_64-linux"
|
"x86_64-linux"
|
||||||
"aarch64-linux"
|
"aarch64-linux"
|
||||||
"i686-linux"
|
|
||||||
];
|
];
|
||||||
eachSystem = with nixpkgs.lib; f: foldAttrs mergeAttrs { }
|
|
||||||
(map (s: mapAttrs (_: v: { ${s} = v; }) (f s)) systems);
|
|
||||||
in
|
|
||||||
eachSystem (system:
|
|
||||||
let
|
|
||||||
pkgs = import nixpkgs { inherit system; };
|
|
||||||
llvm = pkgs.llvmPackages_16;
|
|
||||||
stdenv = llvm.libcxxStdenv;
|
|
||||||
|
|
||||||
nativeBuildInputs = with pkgs; [ meson ninja ];
|
imports = [
|
||||||
in
|
./nix
|
||||||
rec {
|
];
|
||||||
packages = rec {
|
|
||||||
matar = stdenv.mkDerivation rec {
|
|
||||||
name = "matar";
|
|
||||||
version = "0.1";
|
|
||||||
src = pkgs.lib.sourceFilesBySuffices ./. [
|
|
||||||
".hh"
|
|
||||||
".cc"
|
|
||||||
".build"
|
|
||||||
];
|
|
||||||
outputs = [ "dev" "out" ];
|
|
||||||
|
|
||||||
inherit nativeBuildInputs;
|
perSystem = { self', system, ... }:
|
||||||
|
let
|
||||||
|
pkgs = import nixpkgs { inherit system; };
|
||||||
|
|
||||||
enableParallelBuilding = true;
|
src = pkgs.lib.sourceFilesBySuffices ./. [
|
||||||
|
".hh"
|
||||||
|
".cc"
|
||||||
|
".build"
|
||||||
|
"meson_options.txt"
|
||||||
|
];
|
||||||
|
in
|
||||||
|
rec {
|
||||||
|
_module.args = {
|
||||||
|
inherit src pkgs;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
default = matar;
|
|
||||||
|
formatter = pkgs.nixpkgs-fmt;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
};
|
||||||
devShells = rec {
|
|
||||||
matar = pkgs.mkShell.override { inherit stdenv; } {
|
|
||||||
name = "matar";
|
|
||||||
packages = nativeBuildInputs ++ (with pkgs; [
|
|
||||||
# dev tools
|
|
||||||
clang-tools_16
|
|
||||||
|
|
||||||
# other tools
|
|
||||||
valgrind
|
|
||||||
|
|
||||||
llvm.lldb
|
|
||||||
]);
|
|
||||||
};
|
|
||||||
default = matar;
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
formatter = pkgs.nixpkgs-fmt;
|
|
||||||
});
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
23
include/bus.hh
Normal file
23
include/bus.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,23 @@
|
|||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "memory.hh"
|
||||||
|
#include <memory>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
class Bus {
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
Bus(const Memory& memory);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t read_byte(size_t address);
|
||||||
|
void write_byte(size_t address, uint8_t byte);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint16_t read_halfword(size_t address);
|
||||||
|
void write_halfword(size_t address, uint16_t halfword);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t read_word(size_t address);
|
||||||
|
void write_word(size_t address, uint32_t word);
|
||||||
|
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
std::shared_ptr<Memory> memory;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
}
|
||||||
21
include/cpu/cpu.hh
Normal file
21
include/cpu/cpu.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,21 @@
|
|||||||
|
#include "bus.hh"
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
class CpuImpl;
|
||||||
|
|
||||||
|
class Cpu {
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
Cpu(const Bus& bus) noexcept;
|
||||||
|
Cpu(const Cpu&) = delete;
|
||||||
|
Cpu(Cpu&&) = delete;
|
||||||
|
Cpu& operator=(const Cpu&) = delete;
|
||||||
|
Cpu& operator=(Cpu&&) = delete;
|
||||||
|
|
||||||
|
~Cpu();
|
||||||
|
|
||||||
|
void step();
|
||||||
|
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
std::unique_ptr<CpuImpl> impl;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
}
|
||||||
3
include/cpu/meson.build
Normal file
3
include/cpu/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,3 @@
|
|||||||
|
headers += files(
|
||||||
|
'cpu.hh',
|
||||||
|
)
|
||||||
@@ -1 +0,0 @@
|
|||||||
../src/header.hh
|
|
||||||
48
include/header.hh
Normal file
48
include/header.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,48 @@
|
|||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
#include <string>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
struct Header {
|
||||||
|
static constexpr uint8_t HEADER_SIZE = 192;
|
||||||
|
|
||||||
|
enum class UniqueCode {
|
||||||
|
Old, // old games
|
||||||
|
New, // new games
|
||||||
|
Newer, // unused (newer games)
|
||||||
|
Famicom, // NES
|
||||||
|
YoshiKoro, // acceleration sensor
|
||||||
|
Ereader, // dot code scanner
|
||||||
|
Warioware, // rumble and z-axis gyro
|
||||||
|
Boktai, // RTC and solar sensor
|
||||||
|
DrillDozer, // rumble
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
enum class I18n {
|
||||||
|
Japan,
|
||||||
|
Europe,
|
||||||
|
French,
|
||||||
|
Spanish,
|
||||||
|
Usa,
|
||||||
|
German,
|
||||||
|
Italian
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
enum class BootMode {
|
||||||
|
Joybus,
|
||||||
|
Normal,
|
||||||
|
Multiplay
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t entrypoint;
|
||||||
|
std::string title;
|
||||||
|
std::string title_code;
|
||||||
|
UniqueCode unique_code;
|
||||||
|
I18n i18n;
|
||||||
|
uint8_t version;
|
||||||
|
BootMode multiboot;
|
||||||
|
uint32_t multiboot_entrypoint;
|
||||||
|
uint8_t slave_id;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -1 +0,0 @@
|
|||||||
../src/memory.hh
|
|
||||||
61
include/memory.hh
Normal file
61
include/memory.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,61 @@
|
|||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "header.hh"
|
||||||
|
#include <array>
|
||||||
|
#include <cstddef>
|
||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
#include <unordered_map>
|
||||||
|
#include <vector>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
class Memory {
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
static constexpr size_t BIOS_SIZE = 1024 * 16;
|
||||||
|
|
||||||
|
Memory(std::array<uint8_t, BIOS_SIZE>&& bios, std::vector<uint8_t>&& rom);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t read(size_t address) const;
|
||||||
|
void write(size_t address, uint8_t byte);
|
||||||
|
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
#define MEMORY_REGION(name, start, end) \
|
||||||
|
static constexpr size_t name##_START = start; \
|
||||||
|
static constexpr size_t name##_END = end;
|
||||||
|
|
||||||
|
#define DECL_MEMORY(name, ident, start, end) \
|
||||||
|
MEMORY_REGION(name, start, end) \
|
||||||
|
std::array<uint8_t, name##_END - name##_START + 1> ident;
|
||||||
|
|
||||||
|
MEMORY_REGION(BIOS, 0x00000000, 0x00003FFF)
|
||||||
|
std::array<uint8_t, BIOS_SIZE> bios;
|
||||||
|
static_assert(BIOS_END - BIOS_START + 1 == BIOS_SIZE);
|
||||||
|
|
||||||
|
// board working RAM
|
||||||
|
DECL_MEMORY(BOARD_WRAM, board_wram, 0x02000000, 0x0203FFFF)
|
||||||
|
|
||||||
|
// chip working RAM
|
||||||
|
DECL_MEMORY(CHIP_WRAM, chip_wram, 0x03000000, 0x03007FFF)
|
||||||
|
|
||||||
|
// palette RAM
|
||||||
|
DECL_MEMORY(PALETTE_RAM, palette_ram, 0x05000000, 0x050003FF)
|
||||||
|
|
||||||
|
// video RAM
|
||||||
|
DECL_MEMORY(VRAM, vram, 0x06000000, 0x06017FFF)
|
||||||
|
|
||||||
|
// OAM OBJ attributes
|
||||||
|
DECL_MEMORY(OAM_OBJ_ATTR, oam_obj_attr, 0x07000000, 0x070003FF)
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef DECL_MEMORY
|
||||||
|
|
||||||
|
MEMORY_REGION(ROM_0, 0x08000000, 0x09FFFFFF)
|
||||||
|
MEMORY_REGION(ROM_1, 0x0A000000, 0x0BFFFFFF)
|
||||||
|
MEMORY_REGION(ROM_2, 0x0C000000, 0x0DFFFFFF)
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef MEMORY_REGION
|
||||||
|
|
||||||
|
std::unordered_map<size_t, uint8_t> invalid_mem;
|
||||||
|
std::vector<uint8_t> rom;
|
||||||
|
Header header;
|
||||||
|
void parse_header();
|
||||||
|
};
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -1,6 +1,12 @@
|
|||||||
headers = files(
|
headers = files(
|
||||||
'memory.hh',
|
'memory.hh',
|
||||||
'header.hh'
|
'bus.hh',
|
||||||
|
'header.hh',
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
inc = include_directories('.')
|
||||||
|
|
||||||
|
subdir('cpu')
|
||||||
|
subdir('util')
|
||||||
|
|
||||||
install_headers(headers, subdir: meson.project_name(), preserve_path: true)
|
install_headers(headers, subdir: meson.project_name(), preserve_path: true)
|
||||||
14
include/util/loglevel.hh
Normal file
14
include/util/loglevel.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,14 @@
|
|||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
enum class LogLevel {
|
||||||
|
Off = 1 << 0,
|
||||||
|
Error = 1 << 1,
|
||||||
|
Warn = 1 << 2,
|
||||||
|
Info = 1 << 3,
|
||||||
|
Debug = 1 << 4
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
void
|
||||||
|
set_log_level(LogLevel level);
|
||||||
|
}
|
||||||
3
include/util/meson.build
Normal file
3
include/util/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,3 @@
|
|||||||
|
headers += files(
|
||||||
|
'loglevel.hh'
|
||||||
|
)
|
||||||
32
meson.build
32
meson.build
@@ -4,9 +4,37 @@ project('matar', 'cpp',
|
|||||||
default_options : ['warning_level=3',
|
default_options : ['warning_level=3',
|
||||||
'werror=true',
|
'werror=true',
|
||||||
'optimization=3',
|
'optimization=3',
|
||||||
'cpp_std=c++20'])
|
'cpp_std=c++20',
|
||||||
|
'default_library=static'])
|
||||||
|
|
||||||
|
compiler = meson.get_compiler('cpp')
|
||||||
|
|
||||||
|
'''
|
||||||
|
TODO: use <print> and <format> instead of libfmt once LLVM 17 is out
|
||||||
|
|
||||||
|
if compiler.has_argument('-std=c++2c')
|
||||||
|
add_global_arguments('-std=c++2c', language: 'cpp')
|
||||||
|
elif compiler.has_argument('-std=c++23')
|
||||||
|
add_global_arguments('-std=c++23', language: 'cpp')
|
||||||
|
elif compiler.has_argument('-std=c++2b')
|
||||||
|
add_global_arguments('-std=c++2b', language: 'cpp')
|
||||||
|
elif compiler.has_argument('-std=c++20')
|
||||||
|
add_global_arguments('-std=c++20', language: 'cpp')
|
||||||
|
else
|
||||||
|
error(compiler.get_id() + ' ' + compiler.version() + 'does not meet the compiler requirements')
|
||||||
|
endif
|
||||||
|
|
||||||
|
if compiler.has_argument('-fexperimental-library')
|
||||||
|
add_global_arguments('-fexperimental-library', language: 'cpp')
|
||||||
|
else
|
||||||
|
error(compiler.get_id() + ' ' + compiler.version() + 'does not support -fexperimental-library')
|
||||||
|
endif
|
||||||
|
'''
|
||||||
|
|
||||||
inc = include_directories('include')
|
|
||||||
subdir('include')
|
subdir('include')
|
||||||
subdir('src')
|
subdir('src')
|
||||||
subdir('apps')
|
subdir('apps')
|
||||||
|
|
||||||
|
if get_option('tests')
|
||||||
|
subdir('tests')
|
||||||
|
endif
|
||||||
|
|||||||
1
meson_options.txt
Normal file
1
meson_options.txt
Normal file
@@ -0,0 +1 @@
|
|||||||
|
option('tests', type : 'boolean', value : true, description: 'enable tests')
|
||||||
23
nix/build.nix
Normal file
23
nix/build.nix
Normal file
@@ -0,0 +1,23 @@
|
|||||||
|
{ stdenv
|
||||||
|
, meson
|
||||||
|
, ninja
|
||||||
|
, pkg-config
|
||||||
|
, src ? "../."
|
||||||
|
, libraries ? [ ]
|
||||||
|
}:
|
||||||
|
|
||||||
|
stdenv.mkDerivation {
|
||||||
|
name = "matar";
|
||||||
|
version = "0.1";
|
||||||
|
inherit src;
|
||||||
|
|
||||||
|
outputs = [ "out" "dev" ];
|
||||||
|
|
||||||
|
nativeBuildInputs = [
|
||||||
|
meson
|
||||||
|
ninja
|
||||||
|
pkg-config
|
||||||
|
] ++ libraries;
|
||||||
|
|
||||||
|
enableParallelBuilding = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
11
nix/default.nix
Normal file
11
nix/default.nix
Normal file
@@ -0,0 +1,11 @@
|
|||||||
|
{ ... }: {
|
||||||
|
imports = [
|
||||||
|
./matar.nix
|
||||||
|
./matar-clang.nix
|
||||||
|
];
|
||||||
|
|
||||||
|
perSystem = { self', pkgs, ... }: {
|
||||||
|
packages.default = self'.packages.matar-clang;
|
||||||
|
devShells.default = self'.devShells.matar-clang;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
}
|
||||||
25
nix/matar-clang.nix
Normal file
25
nix/matar-clang.nix
Normal file
@@ -0,0 +1,25 @@
|
|||||||
|
{ ... }: {
|
||||||
|
perSystem = { pkgs, src, ... }:
|
||||||
|
let
|
||||||
|
llvm = pkgs.llvmPackages_16;
|
||||||
|
stdenv = llvm.libcxxStdenv;
|
||||||
|
|
||||||
|
libraries = with pkgs; [
|
||||||
|
((pkgs.fmt.override {
|
||||||
|
inherit stdenv;
|
||||||
|
enableShared = false;
|
||||||
|
}).overrideAttrs (oa: {
|
||||||
|
cmakeFlags = oa.cmakeFlags ++ [ "-DFMT_TEST=off" ];
|
||||||
|
})).dev
|
||||||
|
|
||||||
|
(catch2_3.override { inherit stdenv; }).out
|
||||||
|
];
|
||||||
|
in
|
||||||
|
{
|
||||||
|
packages.matar-clang = pkgs.callPackage ./build.nix { inherit src libraries stdenv; };
|
||||||
|
devShells.matar-clang = pkgs.callPackage ./shell.nix {
|
||||||
|
inherit libraries stdenv;
|
||||||
|
tools = with pkgs; [ clang-tools_16 ];
|
||||||
|
};
|
||||||
|
};
|
||||||
|
}
|
||||||
13
nix/matar.nix
Normal file
13
nix/matar.nix
Normal file
@@ -0,0 +1,13 @@
|
|||||||
|
{ ... }: {
|
||||||
|
perSystem = { pkgs, src, ... }:
|
||||||
|
let
|
||||||
|
libraries = with pkgs; [
|
||||||
|
(pkgs.fmt.override { enableShared = false; }).dev
|
||||||
|
catch2_3.out
|
||||||
|
];
|
||||||
|
in
|
||||||
|
{
|
||||||
|
packages.matar = pkgs.callPackage ./build.nix { inherit src libraries; };
|
||||||
|
devShells.matar = pkgs.callPackage ./shell.nix { inherit libraries; };
|
||||||
|
};
|
||||||
|
}
|
||||||
20
nix/shell.nix
Normal file
20
nix/shell.nix
Normal file
@@ -0,0 +1,20 @@
|
|||||||
|
{ stdenv
|
||||||
|
, mkShell
|
||||||
|
, meson
|
||||||
|
, ninja
|
||||||
|
, pkg-config
|
||||||
|
, libraries ? [ ]
|
||||||
|
, tools ? [ ]
|
||||||
|
}:
|
||||||
|
|
||||||
|
mkShell.override { inherit stdenv; } {
|
||||||
|
name = "matar";
|
||||||
|
|
||||||
|
packages = [
|
||||||
|
meson
|
||||||
|
ninja
|
||||||
|
pkg-config
|
||||||
|
] ++ libraries ++ tools;
|
||||||
|
|
||||||
|
enableParallelBuilding = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
55
src/bus.cc
55
src/bus.cc
@@ -1,4 +1,55 @@
|
|||||||
#include "bus.hh"
|
#include "bus.hh"
|
||||||
|
#include "util/log.hh"
|
||||||
|
#include <memory>
|
||||||
|
|
||||||
Bus::Bus(Memory&& memory)
|
namespace matar {
|
||||||
: memory(std::move(memory)) {}
|
Bus::Bus(const Memory& memory)
|
||||||
|
: memory(std::make_shared<Memory>(memory)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t
|
||||||
|
Bus::read_byte(size_t address) {
|
||||||
|
return memory->read(address);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void
|
||||||
|
Bus::write_byte(size_t address, uint8_t byte) {
|
||||||
|
memory->write(address, byte);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
uint16_t
|
||||||
|
Bus::read_halfword(size_t address) {
|
||||||
|
if (address & 0b01)
|
||||||
|
glogger.warn("Reading a non aligned halfword address");
|
||||||
|
|
||||||
|
return memory->read(address) | memory->read(address + 1) << 8;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void
|
||||||
|
Bus::write_halfword(size_t address, uint16_t halfword) {
|
||||||
|
if (address & 0b01)
|
||||||
|
glogger.warn("Writing to a non aligned halfword address");
|
||||||
|
|
||||||
|
memory->write(address, halfword & 0xFF);
|
||||||
|
memory->write(address + 1, halfword >> 8 & 0xFF);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t
|
||||||
|
Bus::read_word(size_t address) {
|
||||||
|
if (address & 0b11)
|
||||||
|
glogger.warn("Reading a non aligned word address");
|
||||||
|
|
||||||
|
return memory->read(address) | memory->read(address + 1) << 8 |
|
||||||
|
memory->read(address + 2) << 16 | memory->read(address + 3) << 24;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void
|
||||||
|
Bus::write_word(size_t address, uint32_t word) {
|
||||||
|
if (address & 0b11)
|
||||||
|
glogger.warn("Writing to a non aligned word address");
|
||||||
|
|
||||||
|
memory->write(address, word & 0xFF);
|
||||||
|
memory->write(address + 1, word >> 8 & 0xFF);
|
||||||
|
memory->write(address + 2, word >> 16 & 0xFF);
|
||||||
|
memory->write(address + 3, word >> 24 & 0xFF);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|||||||
11
src/bus.hh
11
src/bus.hh
@@ -1,11 +0,0 @@
|
|||||||
#pragma once
|
|
||||||
|
|
||||||
#include "memory.hh"
|
|
||||||
|
|
||||||
class Bus {
|
|
||||||
public:
|
|
||||||
Bus(Memory&& memory);
|
|
||||||
|
|
||||||
private:
|
|
||||||
Memory memory;
|
|
||||||
};
|
|
||||||
71
src/cpu/alu.cc
Normal file
71
src/cpu/alu.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,71 @@
|
|||||||
|
#include "alu.hh"
|
||||||
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
uint32_t
|
||||||
|
eval_shift(ShiftType shift_type, uint32_t value, uint8_t amount, bool& carry) {
|
||||||
|
uint32_t eval = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (shift_type) {
|
||||||
|
case ShiftType::LSL:
|
||||||
|
|
||||||
|
if (amount > 0 && amount <= 32)
|
||||||
|
carry = get_bit(value, 32 - amount);
|
||||||
|
else if (amount > 32)
|
||||||
|
carry = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
eval = value << amount;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case ShiftType::LSR:
|
||||||
|
|
||||||
|
if (amount > 0 && amount <= 32)
|
||||||
|
carry = get_bit(value, amount - 1);
|
||||||
|
else if (amount > 32)
|
||||||
|
carry = 0;
|
||||||
|
else
|
||||||
|
carry = get_bit(value, 31);
|
||||||
|
|
||||||
|
eval = value >> amount;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case ShiftType::ASR:
|
||||||
|
if (amount > 0 && amount <= 32)
|
||||||
|
carry = get_bit(value, amount - 1);
|
||||||
|
else
|
||||||
|
carry = get_bit(value, 31);
|
||||||
|
|
||||||
|
return static_cast<int32_t>(value) >> amount;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case ShiftType::ROR:
|
||||||
|
if (amount == 0) {
|
||||||
|
eval = (value >> 1) | (carry << 31);
|
||||||
|
carry = get_bit(value, 0);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
eval = std::rotr(value, amount);
|
||||||
|
carry = get_bit(value, (amount % 32 + 31) % 32);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return eval;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
std::ostream&
|
||||||
|
operator<<(std::ostream& os, const ShiftType shift_type) {
|
||||||
|
|
||||||
|
#define CASE(type) \
|
||||||
|
case ShiftType::type: \
|
||||||
|
os << #type; \
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (shift_type) {
|
||||||
|
CASE(LSL)
|
||||||
|
CASE(LSR)
|
||||||
|
CASE(ASR)
|
||||||
|
CASE(ROR)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef CASE
|
||||||
|
|
||||||
|
return os;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
35
src/cpu/alu.hh
Normal file
35
src/cpu/alu.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,35 @@
|
|||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
#include <fmt/ostream.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
enum class ShiftType {
|
||||||
|
LSL = 0b00,
|
||||||
|
LSR = 0b01,
|
||||||
|
ASR = 0b10,
|
||||||
|
ROR = 0b11
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct ShiftData {
|
||||||
|
ShiftType type;
|
||||||
|
bool immediate;
|
||||||
|
uint8_t operand;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct Shift {
|
||||||
|
uint8_t rm;
|
||||||
|
ShiftData data;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t
|
||||||
|
eval_shift(ShiftType shift_type, uint32_t value, uint8_t amount, bool& carry);
|
||||||
|
|
||||||
|
// https://fmt.dev/dev/api.html#std-ostream-support
|
||||||
|
std::ostream&
|
||||||
|
operator<<(std::ostream& os, const ShiftType cond);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace fmt {
|
||||||
|
template<>
|
||||||
|
struct formatter<matar::ShiftType> : ostream_formatter {};
|
||||||
|
}
|
||||||
541
src/cpu/arm/exec.cc
Normal file
541
src/cpu/arm/exec.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,541 @@
|
|||||||
|
#include "cpu/cpu-impl.hh"
|
||||||
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include "util/log.hh"
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
void
|
||||||
|
CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
||||||
|
Condition cond = instruction.condition;
|
||||||
|
arm::InstructionData data = instruction.data;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!cpsr.condition(cond)) {
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
auto pc_error = [](uint8_t r) {
|
||||||
|
if (r == PC_INDEX)
|
||||||
|
glogger.error("Using PC (R15) as operand register");
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
auto pc_warn = [](uint8_t r) {
|
||||||
|
if (r == PC_INDEX)
|
||||||
|
glogger.warn("Using PC (R15) as operand register");
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
using namespace arm;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::visit(
|
||||||
|
overloaded{
|
||||||
|
[this, pc_warn](BranchAndExchange& data) {
|
||||||
|
State state = static_cast<State>(data.rn & 1);
|
||||||
|
|
||||||
|
pc_warn(data.rn);
|
||||||
|
|
||||||
|
// set state
|
||||||
|
cpsr.set_state(state);
|
||||||
|
|
||||||
|
// copy to PC
|
||||||
|
pc = gpr[data.rn];
|
||||||
|
|
||||||
|
// ignore [1:0] bits for arm and 0 bit for thumb
|
||||||
|
rst_bit(pc, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (state == State::Arm)
|
||||||
|
rst_bit(pc, 1);
|
||||||
|
|
||||||
|
// pc is affected so flush the pipeline
|
||||||
|
is_flushed = true;
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](Branch& data) {
|
||||||
|
if (data.link)
|
||||||
|
gpr[14] = pc - INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
|
||||||
|
// data.offset accounts for two instructions ahead when
|
||||||
|
// disassembling, so need to adjust
|
||||||
|
pc = static_cast<int32_t>(pc) - 2 * INSTRUCTION_SIZE + data.offset;
|
||||||
|
|
||||||
|
// pc is affected so flush the pipeline
|
||||||
|
is_flushed = true;
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this, pc_error](Multiply& data) {
|
||||||
|
if (data.rd == data.rm)
|
||||||
|
glogger.error("rd and rm are not distinct in {}",
|
||||||
|
typeid(data).name());
|
||||||
|
|
||||||
|
pc_error(data.rd);
|
||||||
|
pc_error(data.rd);
|
||||||
|
pc_error(data.rd);
|
||||||
|
|
||||||
|
gpr[data.rd] =
|
||||||
|
gpr[data.rm] * gpr[data.rs] + (data.acc ? gpr[data.rn] : 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.set) {
|
||||||
|
cpsr.set_z(gpr[data.rd] == 0);
|
||||||
|
cpsr.set_n(get_bit(gpr[data.rd], 31));
|
||||||
|
cpsr.set_c(0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this, pc_error](MultiplyLong& data) {
|
||||||
|
if (data.rdhi == data.rdlo || data.rdhi == data.rm ||
|
||||||
|
data.rdlo == data.rm)
|
||||||
|
glogger.error("rdhi, rdlo and rm are not distinct in {}",
|
||||||
|
typeid(data).name());
|
||||||
|
|
||||||
|
pc_error(data.rdhi);
|
||||||
|
pc_error(data.rdlo);
|
||||||
|
pc_error(data.rm);
|
||||||
|
pc_error(data.rs);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.uns) {
|
||||||
|
auto cast = [](uint32_t x) -> uint64_t {
|
||||||
|
return static_cast<uint64_t>(x);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
uint64_t eval = cast(gpr[data.rm]) * cast(gpr[data.rs]) +
|
||||||
|
(data.acc ? (cast(gpr[data.rdhi]) << 32) |
|
||||||
|
cast(gpr[data.rdlo])
|
||||||
|
: 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
gpr[data.rdlo] = bit_range(eval, 0, 31);
|
||||||
|
gpr[data.rdhi] = bit_range(eval, 32, 63);
|
||||||
|
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
auto cast = [](uint32_t x) -> int64_t {
|
||||||
|
return static_cast<int64_t>(static_cast<int32_t>(x));
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
int64_t eval = cast(gpr[data.rm]) * cast(gpr[data.rs]) +
|
||||||
|
(data.acc ? (cast(gpr[data.rdhi]) << 32) |
|
||||||
|
cast(gpr[data.rdlo])
|
||||||
|
: 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
gpr[data.rdlo] = bit_range(eval, 0, 31);
|
||||||
|
gpr[data.rdhi] = bit_range(eval, 32, 63);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.set) {
|
||||||
|
cpsr.set_z(gpr[data.rdhi] == 0 && gpr[data.rdlo] == 0);
|
||||||
|
cpsr.set_n(get_bit(gpr[data.rdhi], 31));
|
||||||
|
cpsr.set_c(0);
|
||||||
|
cpsr.set_v(0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](Undefined) { glogger.warn("Undefined instruction"); },
|
||||||
|
[this, pc_error](SingleDataSwap& data) {
|
||||||
|
pc_error(data.rm);
|
||||||
|
pc_error(data.rn);
|
||||||
|
pc_error(data.rd);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.byte) {
|
||||||
|
gpr[data.rd] = bus->read_byte(gpr[data.rn]);
|
||||||
|
bus->write_byte(gpr[data.rn], gpr[data.rm] & 0xFF);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
gpr[data.rd] = bus->read_word(gpr[data.rn]);
|
||||||
|
bus->write_word(gpr[data.rn], gpr[data.rm]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this, pc_warn, pc_error](SingleDataTransfer& data) {
|
||||||
|
uint32_t offset = 0;
|
||||||
|
uint32_t address = gpr[data.rn];
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!data.pre && data.write)
|
||||||
|
glogger.warn("Write-back enabled with post-indexing in {}",
|
||||||
|
typeid(data).name());
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.rn == PC_INDEX && data.write)
|
||||||
|
glogger.warn("Write-back enabled with base register as PC {}",
|
||||||
|
typeid(data).name());
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.write)
|
||||||
|
pc_warn(data.rn);
|
||||||
|
|
||||||
|
// evaluate the offset
|
||||||
|
if (const uint16_t* immediate =
|
||||||
|
std::get_if<uint16_t>(&data.offset)) {
|
||||||
|
offset = *immediate;
|
||||||
|
} else if (const Shift* shift = std::get_if<Shift>(&data.offset)) {
|
||||||
|
uint8_t amount =
|
||||||
|
(shift->data.immediate ? shift->data.operand
|
||||||
|
: gpr[shift->data.operand] & 0xFF);
|
||||||
|
|
||||||
|
bool carry = cpsr.c();
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!shift->data.immediate)
|
||||||
|
pc_error(shift->data.operand);
|
||||||
|
pc_error(shift->rm);
|
||||||
|
|
||||||
|
offset =
|
||||||
|
eval_shift(shift->data.type, gpr[shift->rm], amount, carry);
|
||||||
|
|
||||||
|
cpsr.set_c(carry);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// PC is always two instructions ahead
|
||||||
|
if (data.rn == PC_INDEX)
|
||||||
|
address -= 2 * INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.pre)
|
||||||
|
address += (data.up ? offset : -offset);
|
||||||
|
|
||||||
|
// load
|
||||||
|
if (data.load) {
|
||||||
|
// byte
|
||||||
|
if (data.byte)
|
||||||
|
gpr[data.rd] = bus->read_byte(address);
|
||||||
|
// word
|
||||||
|
else
|
||||||
|
gpr[data.rd] = bus->read_word(address);
|
||||||
|
// store
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
// take PC into consideration
|
||||||
|
if (data.rd == PC_INDEX)
|
||||||
|
address += INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
|
||||||
|
// byte
|
||||||
|
if (data.byte)
|
||||||
|
bus->write_byte(address, gpr[data.rd] & 0xFF);
|
||||||
|
// word
|
||||||
|
else
|
||||||
|
bus->write_word(address, gpr[data.rd]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!data.pre)
|
||||||
|
address += (data.up ? offset : -offset);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!data.pre || data.write)
|
||||||
|
gpr[data.rn] = address;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.rd == PC_INDEX && data.load)
|
||||||
|
is_flushed = true;
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this, pc_warn, pc_error](HalfwordTransfer& data) {
|
||||||
|
uint32_t address = gpr[data.rn];
|
||||||
|
uint32_t offset = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!data.pre && data.write)
|
||||||
|
glogger.error("Write-back enabled with post-indexing in {}",
|
||||||
|
typeid(data).name());
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.sign && !data.load)
|
||||||
|
glogger.error("Signed data found in {}", typeid(data).name());
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.write)
|
||||||
|
pc_warn(data.rn);
|
||||||
|
|
||||||
|
// offset is register number (4 bits) when not an immediate
|
||||||
|
if (!data.imm) {
|
||||||
|
pc_error(data.offset);
|
||||||
|
offset = gpr[data.offset];
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
offset = data.offset;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// PC is always two instructions ahead
|
||||||
|
if (data.rn == PC_INDEX)
|
||||||
|
address -= 2 * INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.pre)
|
||||||
|
address += (data.up ? offset : -offset);
|
||||||
|
|
||||||
|
// load
|
||||||
|
if (data.load) {
|
||||||
|
// signed
|
||||||
|
if (data.sign) {
|
||||||
|
// halfword
|
||||||
|
if (data.half) {
|
||||||
|
gpr[data.rd] = bus->read_halfword(address);
|
||||||
|
|
||||||
|
// sign extend the halfword
|
||||||
|
gpr[data.rd] =
|
||||||
|
(static_cast<int32_t>(gpr[data.rd]) << 16) >> 16;
|
||||||
|
|
||||||
|
// byte
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
gpr[data.rd] = bus->read_byte(address);
|
||||||
|
|
||||||
|
// sign extend the byte
|
||||||
|
gpr[data.rd] =
|
||||||
|
(static_cast<int32_t>(gpr[data.rd]) << 24) >> 24;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// unsigned halfword
|
||||||
|
} else if (data.half) {
|
||||||
|
gpr[data.rd] = bus->read_halfword(address);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
// store
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
// take PC into consideration
|
||||||
|
if (data.rd == PC_INDEX)
|
||||||
|
address += INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
|
||||||
|
// halfword
|
||||||
|
if (data.half)
|
||||||
|
bus->write_halfword(address, gpr[data.rd]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!data.pre)
|
||||||
|
address += (data.up ? offset : -offset);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!data.pre || data.write)
|
||||||
|
gpr[data.rn] = address;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.rd == PC_INDEX && data.load)
|
||||||
|
is_flushed = true;
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this, pc_error](BlockDataTransfer& data) {
|
||||||
|
uint32_t address = gpr[data.rn];
|
||||||
|
Mode mode = cpsr.mode();
|
||||||
|
uint8_t alignment = 4; // word
|
||||||
|
uint8_t i = 0;
|
||||||
|
uint8_t n_regs = std::popcount(data.regs);
|
||||||
|
|
||||||
|
pc_error(data.rn);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (cpsr.mode() == Mode::User && data.s) {
|
||||||
|
glogger.error("Bit S is set outside priviliged modes in {}",
|
||||||
|
typeid(data).name());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// we just change modes to load user registers
|
||||||
|
if ((!get_bit(data.regs, PC_INDEX) && data.s) ||
|
||||||
|
(!data.load && data.s)) {
|
||||||
|
chg_mode(Mode::User);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.write) {
|
||||||
|
glogger.error(
|
||||||
|
"Write-back enable for user bank registers in {}",
|
||||||
|
typeid(data).name());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// account for decrement
|
||||||
|
if (!data.up)
|
||||||
|
address -= (n_regs - 1) * alignment;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.pre)
|
||||||
|
address += (data.up ? alignment : -alignment);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.load) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, PC_INDEX) && data.s && data.load) {
|
||||||
|
// current mode's spsr is already loaded when it was
|
||||||
|
// switched
|
||||||
|
spsr = cpsr;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for (i = 0; i < GPR_COUNT; i++) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, i)) {
|
||||||
|
gpr[i] = bus->read_word(address);
|
||||||
|
address += alignment;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
for (i = 0; i < GPR_COUNT; i++) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, i)) {
|
||||||
|
bus->write_word(address, gpr[i]);
|
||||||
|
address += alignment;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!data.pre)
|
||||||
|
address += (data.up ? alignment : -alignment);
|
||||||
|
|
||||||
|
// reset back to original address + offset if incremented earlier
|
||||||
|
if (data.up)
|
||||||
|
address -= n_regs * alignment;
|
||||||
|
else
|
||||||
|
address -= alignment;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!data.pre || data.write)
|
||||||
|
gpr[data.rn] = address;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.load && get_bit(data.regs, PC_INDEX))
|
||||||
|
is_flushed = true;
|
||||||
|
|
||||||
|
// load back the original mode registers
|
||||||
|
chg_mode(mode);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this, pc_error](PsrTransfer& data) {
|
||||||
|
if (data.spsr && cpsr.mode() == Mode::User) {
|
||||||
|
glogger.error("Accessing SPSR in User mode in {}",
|
||||||
|
typeid(data).name());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
Psr& psr = data.spsr ? spsr : cpsr;
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (data.type) {
|
||||||
|
case PsrTransfer::Type::Mrs:
|
||||||
|
pc_error(data.operand);
|
||||||
|
gpr[data.operand] = psr.raw();
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case PsrTransfer::Type::Msr:
|
||||||
|
pc_error(data.operand);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (cpsr.mode() != Mode::User) {
|
||||||
|
psr.set_all(gpr[data.operand]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case PsrTransfer::Type::Msr_flg:
|
||||||
|
uint32_t operand =
|
||||||
|
(data.imm ? data.operand : gpr[data.operand]);
|
||||||
|
psr.set_n(get_bit(operand, 31));
|
||||||
|
psr.set_z(get_bit(operand, 30));
|
||||||
|
psr.set_c(get_bit(operand, 29));
|
||||||
|
psr.set_v(get_bit(operand, 28));
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this, pc_error](DataProcessing& data) {
|
||||||
|
using OpCode = DataProcessing::OpCode;
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t op_1 = gpr[data.rn];
|
||||||
|
uint32_t op_2 = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t result = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (const uint32_t* immediate =
|
||||||
|
std::get_if<uint32_t>(&data.operand)) {
|
||||||
|
op_2 = *immediate;
|
||||||
|
} else if (const Shift* shift = std::get_if<Shift>(&data.operand)) {
|
||||||
|
uint8_t amount =
|
||||||
|
(shift->data.immediate ? shift->data.operand
|
||||||
|
: gpr[shift->data.operand] & 0xFF);
|
||||||
|
|
||||||
|
bool carry = cpsr.c();
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!shift->data.immediate)
|
||||||
|
pc_error(shift->data.operand);
|
||||||
|
pc_error(shift->rm);
|
||||||
|
|
||||||
|
op_2 =
|
||||||
|
eval_shift(shift->data.type, gpr[shift->rm], amount, carry);
|
||||||
|
|
||||||
|
cpsr.set_c(carry);
|
||||||
|
|
||||||
|
// PC is 12 bytes ahead when shifting
|
||||||
|
if (data.rn == PC_INDEX)
|
||||||
|
op_1 += INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
bool overflow = cpsr.v();
|
||||||
|
bool carry = cpsr.c();
|
||||||
|
|
||||||
|
auto sub = [&carry, &overflow](uint32_t a, uint32_t b) -> uint32_t {
|
||||||
|
bool s1 = get_bit(a, 31);
|
||||||
|
bool s2 = get_bit(b, 31);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t result = a - b;
|
||||||
|
|
||||||
|
carry = b <= a;
|
||||||
|
overflow = s1 != s2 && s2 == get_bit(result, 31);
|
||||||
|
return result;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
auto add = [&carry, &overflow](
|
||||||
|
uint32_t a, uint32_t b, bool c = 0) -> uint32_t {
|
||||||
|
bool s1 = get_bit(a, 31);
|
||||||
|
bool s2 = get_bit(b, 31);
|
||||||
|
|
||||||
|
// 33 bits
|
||||||
|
uint64_t result_ = a + b + c;
|
||||||
|
uint32_t result = result_ & 0xFFFFFFFF;
|
||||||
|
|
||||||
|
carry = get_bit(result_, 32);
|
||||||
|
overflow = s1 == s2 && s2 != get_bit(result, 31);
|
||||||
|
return result;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
auto sbc = [&carry,
|
||||||
|
&overflow](uint32_t a, uint32_t b, bool c) -> uint32_t {
|
||||||
|
bool s1 = get_bit(a, 31);
|
||||||
|
bool s2 = get_bit(b, 31);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint64_t result_ = a - b + c - 1;
|
||||||
|
uint32_t result = result_ & 0xFFFFFFFF;
|
||||||
|
|
||||||
|
carry = get_bit(result_, 32);
|
||||||
|
overflow = s1 != s2 && s2 == get_bit(result, 31);
|
||||||
|
return result;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (data.opcode) {
|
||||||
|
case OpCode::AND:
|
||||||
|
case OpCode::TST:
|
||||||
|
result = op_1 & op_2;
|
||||||
|
result = op_1 & op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OpCode::EOR:
|
||||||
|
case OpCode::TEQ:
|
||||||
|
result = op_1 ^ op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OpCode::SUB:
|
||||||
|
case OpCode::CMP:
|
||||||
|
result = sub(op_1, op_2);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OpCode::RSB:
|
||||||
|
result = sub(op_2, op_1);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OpCode::ADD:
|
||||||
|
case OpCode::CMN:
|
||||||
|
result = add(op_1, op_2);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OpCode::ADC:
|
||||||
|
result = add(op_1, op_2, carry);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OpCode::SBC:
|
||||||
|
result = sbc(op_1, op_2, carry);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OpCode::RSC:
|
||||||
|
result = sbc(op_2, op_1, carry);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OpCode::ORR:
|
||||||
|
result = op_1 | op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OpCode::MOV:
|
||||||
|
result = op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OpCode::BIC:
|
||||||
|
result = op_1 & ~op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case OpCode::MVN:
|
||||||
|
result = ~op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
auto set_conditions = [this, carry, overflow, result]() {
|
||||||
|
cpsr.set_c(carry);
|
||||||
|
cpsr.set_v(overflow);
|
||||||
|
cpsr.set_n(get_bit(result, 31));
|
||||||
|
cpsr.set_z(result == 0);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.set) {
|
||||||
|
if (data.rd == PC_INDEX) {
|
||||||
|
if (cpsr.mode() == Mode::User)
|
||||||
|
glogger.error("Running {} in User mode",
|
||||||
|
typeid(data).name());
|
||||||
|
spsr = cpsr;
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
set_conditions();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.opcode == OpCode::TST || data.opcode == OpCode::TEQ ||
|
||||||
|
data.opcode == OpCode::CMP || data.opcode == OpCode::CMN) {
|
||||||
|
set_conditions();
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
gpr[data.rd] = result;
|
||||||
|
if (data.rd == PC_INDEX || data.opcode == OpCode::MVN)
|
||||||
|
is_flushed = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](SoftwareInterrupt) {
|
||||||
|
chg_mode(Mode::Supervisor);
|
||||||
|
pc = 0x08;
|
||||||
|
spsr = cpsr;
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](auto& data) {
|
||||||
|
glogger.error("Unimplemented {} instruction", typeid(data).name());
|
||||||
|
} },
|
||||||
|
data);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -1,43 +0,0 @@
|
|||||||
enum class Condition {
|
|
||||||
EQ = 0b0000,
|
|
||||||
NE = 0b0001,
|
|
||||||
CS = 0b0010,
|
|
||||||
CC = 0b0011,
|
|
||||||
MI = 0b0100,
|
|
||||||
PL = 0b0101,
|
|
||||||
VS = 0b0110,
|
|
||||||
VC = 0b0111,
|
|
||||||
HI = 0b1000,
|
|
||||||
LS = 0b1001,
|
|
||||||
GE = 0b1010,
|
|
||||||
LT = 0b1011,
|
|
||||||
GT = 0b1100,
|
|
||||||
LE = 0b1101,
|
|
||||||
AL = 0b1110
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
enum class OpCode {
|
|
||||||
AND = 0b0000,
|
|
||||||
EOR = 0b0001,
|
|
||||||
SUB = 0b0010,
|
|
||||||
RSB = 0b0011,
|
|
||||||
ADD = 0b0100,
|
|
||||||
ADC = 0b0101,
|
|
||||||
SBC = 0b0110,
|
|
||||||
RSC = 0b0111,
|
|
||||||
TST = 0b1000,
|
|
||||||
TEQ = 0b1001,
|
|
||||||
CMP = 0b1010,
|
|
||||||
CMN = 0b1011,
|
|
||||||
ORR = 0b1100,
|
|
||||||
MOV = 0b1101,
|
|
||||||
BIC = 0b1110,
|
|
||||||
MVN = 0b1111
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
enum class ShiftType {
|
|
||||||
LSL = 0b00,
|
|
||||||
LSR = 0b01,
|
|
||||||
ASR = 0b10,
|
|
||||||
ROR = 0b11
|
|
||||||
};
|
|
||||||
535
src/cpu/arm/instruction.cc
Normal file
535
src/cpu/arm/instruction.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,535 @@
|
|||||||
|
#include "instruction.hh"
|
||||||
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include <iterator>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
namespace arm {
|
||||||
|
|
||||||
|
Instruction::Instruction(uint32_t insn)
|
||||||
|
: condition(static_cast<Condition>(bit_range(insn, 28, 31))) {
|
||||||
|
// Branch and exhcange
|
||||||
|
if ((insn & 0x0FFFFFF0) == 0x012FFF10) {
|
||||||
|
uint8_t rn = insn & 0b1111;
|
||||||
|
|
||||||
|
data = BranchAndExchange{ rn };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Branch
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0E000000) == 0x0A000000) {
|
||||||
|
bool link = get_bit(insn, 24);
|
||||||
|
uint32_t offset = bit_range(insn, 0, 23);
|
||||||
|
|
||||||
|
// lsh 2 and sign extend the 26 bit offset to 32 bits
|
||||||
|
offset = (static_cast<int32_t>(offset) << 8) >> 6;
|
||||||
|
|
||||||
|
offset += 2 * INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
|
||||||
|
data = Branch{ .link = link, .offset = offset };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Multiply
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0FC000F0) == 0x00000090) {
|
||||||
|
uint8_t rm = bit_range(insn, 0, 3);
|
||||||
|
uint8_t rs = bit_range(insn, 8, 11);
|
||||||
|
uint8_t rn = bit_range(insn, 12, 15);
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 16, 19);
|
||||||
|
bool set = get_bit(insn, 20);
|
||||||
|
bool acc = get_bit(insn, 21);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = Multiply{
|
||||||
|
.rm = rm, .rs = rs, .rn = rn, .rd = rd, .set = set, .acc = acc
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// Multiply long
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0F8000F0) == 0x00800090) {
|
||||||
|
uint8_t rm = bit_range(insn, 0, 3);
|
||||||
|
uint8_t rs = bit_range(insn, 8, 11);
|
||||||
|
uint8_t rdlo = bit_range(insn, 12, 15);
|
||||||
|
uint8_t rdhi = bit_range(insn, 16, 19);
|
||||||
|
bool set = get_bit(insn, 20);
|
||||||
|
bool acc = get_bit(insn, 21);
|
||||||
|
bool uns = !get_bit(insn, 22);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = MultiplyLong{ .rm = rm,
|
||||||
|
.rs = rs,
|
||||||
|
.rdlo = rdlo,
|
||||||
|
.rdhi = rdhi,
|
||||||
|
.set = set,
|
||||||
|
.acc = acc,
|
||||||
|
.uns = uns };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Undefined
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0E000010) == 0x06000010) {
|
||||||
|
data = Undefined{};
|
||||||
|
|
||||||
|
// Single data swap
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0FB00FF0) == 0x01000090) {
|
||||||
|
uint8_t rm = bit_range(insn, 0, 3);
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 12, 15);
|
||||||
|
uint8_t rn = bit_range(insn, 16, 19);
|
||||||
|
bool byte = get_bit(insn, 22);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = SingleDataSwap{ .rm = rm, .rd = rd, .rn = rn, .byte = byte };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Single data transfer
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0C000000) == 0x04000000) {
|
||||||
|
std::variant<uint16_t, Shift> offset;
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 12, 15);
|
||||||
|
uint8_t rn = bit_range(insn, 16, 19);
|
||||||
|
bool load = get_bit(insn, 20);
|
||||||
|
bool write = get_bit(insn, 21);
|
||||||
|
bool byte = get_bit(insn, 22);
|
||||||
|
bool up = get_bit(insn, 23);
|
||||||
|
bool pre = get_bit(insn, 24);
|
||||||
|
bool imm = get_bit(insn, 25);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (imm) {
|
||||||
|
// register specified shift amounts not available in single data
|
||||||
|
// transfer (see Undefined)
|
||||||
|
uint8_t rm = bit_range(insn, 0, 3);
|
||||||
|
ShiftType shift_type =
|
||||||
|
static_cast<ShiftType>(bit_range(insn, 5, 6));
|
||||||
|
uint8_t operand = bit_range(insn, 7, 11);
|
||||||
|
|
||||||
|
offset = Shift{ .rm = rm,
|
||||||
|
.data = ShiftData{ .type = shift_type,
|
||||||
|
.immediate = true,
|
||||||
|
.operand = operand } };
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
offset = static_cast<uint16_t>(bit_range(insn, 0, 11));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
data = SingleDataTransfer{ .offset = offset,
|
||||||
|
.rd = rd,
|
||||||
|
.rn = rn,
|
||||||
|
.load = load,
|
||||||
|
.write = write,
|
||||||
|
.byte = byte,
|
||||||
|
.up = up,
|
||||||
|
.pre = pre };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Halfword transfer
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0E000090) == 0x00000090) {
|
||||||
|
uint8_t offset = bit_range(insn, 0, 3);
|
||||||
|
bool half = get_bit(insn, 5);
|
||||||
|
bool sign = get_bit(insn, 6);
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 12, 15);
|
||||||
|
uint8_t rn = bit_range(insn, 16, 19);
|
||||||
|
bool load = get_bit(insn, 20);
|
||||||
|
bool write = get_bit(insn, 21);
|
||||||
|
bool imm = get_bit(insn, 22);
|
||||||
|
bool up = get_bit(insn, 23);
|
||||||
|
bool pre = get_bit(insn, 24);
|
||||||
|
|
||||||
|
offset |= (imm ? bit_range(insn, 8, 11) << 2 : 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = HalfwordTransfer{ .offset = offset,
|
||||||
|
.half = half,
|
||||||
|
.sign = sign,
|
||||||
|
.rd = rd,
|
||||||
|
.rn = rn,
|
||||||
|
.load = load,
|
||||||
|
.write = write,
|
||||||
|
.imm = imm,
|
||||||
|
.up = up,
|
||||||
|
.pre = pre };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Block data transfer
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0E000000) == 0x08000000) {
|
||||||
|
uint16_t regs = bit_range(insn, 0, 15);
|
||||||
|
uint8_t rn = bit_range(insn, 16, 19);
|
||||||
|
bool load = get_bit(insn, 20);
|
||||||
|
bool write = get_bit(insn, 21);
|
||||||
|
bool s = get_bit(insn, 22);
|
||||||
|
bool up = get_bit(insn, 23);
|
||||||
|
bool pre = get_bit(insn, 24);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = BlockDataTransfer{ .regs = regs,
|
||||||
|
.rn = rn,
|
||||||
|
.load = load,
|
||||||
|
.write = write,
|
||||||
|
.s = s,
|
||||||
|
.up = up,
|
||||||
|
.pre = pre };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Data Processing
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0C000000) == 0x00000000) {
|
||||||
|
using OpCode = DataProcessing::OpCode;
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 12, 15);
|
||||||
|
uint8_t rn = bit_range(insn, 16, 19);
|
||||||
|
bool set = get_bit(insn, 20);
|
||||||
|
OpCode opcode = static_cast<OpCode>(bit_range(insn, 21, 24));
|
||||||
|
bool imm = get_bit(insn, 25);
|
||||||
|
|
||||||
|
if ((opcode == OpCode::TST || opcode == OpCode::CMP) && !set) {
|
||||||
|
data = PsrTransfer{ .operand = rd,
|
||||||
|
.spsr = get_bit(insn, 22),
|
||||||
|
.type = PsrTransfer::Type::Mrs,
|
||||||
|
.imm = 0 };
|
||||||
|
} else if ((opcode == OpCode::TEQ || opcode == OpCode::CMN) && !set) {
|
||||||
|
uint32_t operand = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (imm) {
|
||||||
|
uint32_t immediate = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||||
|
uint8_t rotate = bit_range(insn, 8, 11);
|
||||||
|
|
||||||
|
operand = std::rotr(immediate, rotate * 2);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
operand = bit_range(insn, 0, 3);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
data = PsrTransfer{ .operand = operand,
|
||||||
|
.spsr = get_bit(insn, 22),
|
||||||
|
.type = (get_bit(insn, 16)
|
||||||
|
? PsrTransfer::Type::Msr
|
||||||
|
: PsrTransfer::Type::Msr_flg),
|
||||||
|
.imm = imm };
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
std::variant<Shift, uint32_t> operand;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (imm) {
|
||||||
|
uint32_t immediate = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||||
|
uint8_t rotate = bit_range(insn, 8, 11);
|
||||||
|
|
||||||
|
operand = std::rotr(immediate, rotate * 2);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
uint8_t rm = bit_range(insn, 0, 3);
|
||||||
|
bool reg = get_bit(insn, 4);
|
||||||
|
ShiftType shift_type =
|
||||||
|
static_cast<ShiftType>(bit_range(insn, 5, 6));
|
||||||
|
uint8_t sh_operand = bit_range(insn, (reg ? 8 : 7), 11);
|
||||||
|
|
||||||
|
operand = Shift{ .rm = rm,
|
||||||
|
.data = ShiftData{ .type = shift_type,
|
||||||
|
.immediate = !reg,
|
||||||
|
.operand = sh_operand } };
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
data = DataProcessing{ .operand = operand,
|
||||||
|
.rd = rd,
|
||||||
|
.rn = rn,
|
||||||
|
.set = set,
|
||||||
|
.opcode = opcode };
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// Software interrupt
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0F000000) == 0x0F000000) {
|
||||||
|
|
||||||
|
data = SoftwareInterrupt{};
|
||||||
|
|
||||||
|
// Coprocessor data transfer
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0E000000) == 0x0C000000) {
|
||||||
|
uint8_t offset = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||||
|
uint8_t cpn = bit_range(insn, 8, 11);
|
||||||
|
uint8_t crd = bit_range(insn, 12, 15);
|
||||||
|
uint8_t rn = bit_range(insn, 16, 19);
|
||||||
|
bool load = get_bit(insn, 20);
|
||||||
|
bool write = get_bit(insn, 21);
|
||||||
|
bool len = get_bit(insn, 22);
|
||||||
|
bool up = get_bit(insn, 23);
|
||||||
|
bool pre = get_bit(insn, 24);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = CoprocessorDataTransfer{ .offset = offset,
|
||||||
|
.cpn = cpn,
|
||||||
|
.crd = crd,
|
||||||
|
.rn = rn,
|
||||||
|
.load = load,
|
||||||
|
.write = write,
|
||||||
|
.len = len,
|
||||||
|
.up = up,
|
||||||
|
.pre = pre };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Coprocessor data operation
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0F000010) == 0x0E000000) {
|
||||||
|
uint8_t crm = bit_range(insn, 0, 3);
|
||||||
|
uint8_t cp = bit_range(insn, 5, 7);
|
||||||
|
uint8_t cpn = bit_range(insn, 8, 11);
|
||||||
|
uint8_t crd = bit_range(insn, 12, 15);
|
||||||
|
uint8_t crn = bit_range(insn, 16, 19);
|
||||||
|
uint8_t cp_opc = bit_range(insn, 20, 23);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = CoprocessorDataOperation{ .crm = crm,
|
||||||
|
.cp = cp,
|
||||||
|
.cpn = cpn,
|
||||||
|
.crd = crd,
|
||||||
|
.crn = crn,
|
||||||
|
.cp_opc = cp_opc };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Coprocessor register transfer
|
||||||
|
} else if ((insn & 0x0F000010) == 0x0E000010) {
|
||||||
|
uint8_t crm = bit_range(insn, 0, 3);
|
||||||
|
uint8_t cp = bit_range(insn, 5, 7);
|
||||||
|
uint8_t cpn = bit_range(insn, 8, 11);
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 12, 15);
|
||||||
|
uint8_t crn = bit_range(insn, 16, 19);
|
||||||
|
bool load = get_bit(insn, 20);
|
||||||
|
uint8_t cp_opc = bit_range(insn, 21, 23);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = CoprocessorRegisterTransfer{ .crm = crm,
|
||||||
|
.cp = cp,
|
||||||
|
.cpn = cpn,
|
||||||
|
.rd = rd,
|
||||||
|
.crn = crn,
|
||||||
|
.load = load,
|
||||||
|
.cp_opc = cp_opc };
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
data = Undefined{};
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
std::string
|
||||||
|
Instruction::disassemble() {
|
||||||
|
// goddamn this is gore
|
||||||
|
// TODO: make this less ugly
|
||||||
|
return std::visit(
|
||||||
|
overloaded{
|
||||||
|
[this](BranchAndExchange& data) {
|
||||||
|
return fmt::format("BX{} R{:d}", condition, data.rn);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](Branch& data) {
|
||||||
|
return fmt::format(
|
||||||
|
"B{}{} 0x{:06X}", (data.link ? "L" : ""), condition, data.offset);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](Multiply& data) {
|
||||||
|
if (data.acc) {
|
||||||
|
return fmt::format("MLA{}{} R{:d},R{:d},R{:d},R{:d}",
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.set ? "S" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rm,
|
||||||
|
data.rs,
|
||||||
|
data.rn);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
return fmt::format("MUL{}{} R{:d},R{:d},R{:d}",
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.set ? "S" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rm,
|
||||||
|
data.rs);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](MultiplyLong& data) {
|
||||||
|
return fmt::format("{}{}{}{} R{:d},R{:d},R{:d},R{:d}",
|
||||||
|
(data.uns ? 'U' : 'S'),
|
||||||
|
(data.acc ? "MLAL" : "MULL"),
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.set ? "S" : ""),
|
||||||
|
data.rdlo,
|
||||||
|
data.rdhi,
|
||||||
|
data.rm,
|
||||||
|
data.rs);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](Undefined) { return std::string("UND"); },
|
||||||
|
[this](SingleDataSwap& data) {
|
||||||
|
return fmt::format("SWP{}{} R{:d},R{:d},[R{:d}]",
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.byte ? "B" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rm,
|
||||||
|
data.rn);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](SingleDataTransfer& data) {
|
||||||
|
std::string expression;
|
||||||
|
std::string address;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (const uint16_t* offset = std::get_if<uint16_t>(&data.offset)) {
|
||||||
|
if (*offset == 0) {
|
||||||
|
expression = "";
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
expression =
|
||||||
|
fmt::format(",{}#{:d}", (data.up ? '+' : '-'), *offset);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else if (const Shift* shift = std::get_if<Shift>(&data.offset)) {
|
||||||
|
// Shifts are always immediate in single data transfer
|
||||||
|
expression = fmt::format(",{}R{:d},{} #{:d}",
|
||||||
|
(data.up ? '+' : '-'),
|
||||||
|
shift->rm,
|
||||||
|
shift->data.type,
|
||||||
|
shift->data.operand);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return fmt::format(
|
||||||
|
"{}{}{}{} R{:d},[R{:d}{}]{}",
|
||||||
|
(data.load ? "LDR" : "STR"),
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.byte ? "B" : ""),
|
||||||
|
(!data.pre && data.write ? "T" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rn,
|
||||||
|
(data.pre ? expression : ""),
|
||||||
|
(data.pre ? (data.write ? "!" : "") : expression));
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](HalfwordTransfer& data) {
|
||||||
|
std::string expression;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.imm) {
|
||||||
|
if (data.offset == 0) {
|
||||||
|
expression = "";
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
expression = fmt::format(
|
||||||
|
",{}#{:d}", (data.up ? '+' : '-'), data.offset);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
expression =
|
||||||
|
fmt::format(",{}R{:d}", (data.up ? '+' : '-'), data.offset);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return fmt::format(
|
||||||
|
"{}{}{}{} R{:d},[R{:d}{}]{}",
|
||||||
|
(data.load ? "LDR" : "STR"),
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.sign ? "S" : ""),
|
||||||
|
(data.half ? 'H' : 'B'),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rn,
|
||||||
|
(data.pre ? expression : ""),
|
||||||
|
(data.pre ? (data.write ? "!" : "") : expression));
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](BlockDataTransfer& data) {
|
||||||
|
std::string regs;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (uint8_t i = 0; i < 16; i++) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, i))
|
||||||
|
fmt::format_to(std::back_inserter(regs), "R{:d},", i);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
regs.pop_back();
|
||||||
|
|
||||||
|
return fmt::format("{}{}{}{} R{:d}{},{{{}}}{}",
|
||||||
|
(data.load ? "LDM" : "STM"),
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.up ? 'I' : 'D'),
|
||||||
|
(data.pre ? 'B' : 'A'),
|
||||||
|
data.rn,
|
||||||
|
(data.write ? "!" : ""),
|
||||||
|
regs,
|
||||||
|
(data.s ? "^" : ""));
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](PsrTransfer& data) {
|
||||||
|
if (data.type == PsrTransfer::Type::Mrs) {
|
||||||
|
return fmt::format("MRS{} R{:d},{}",
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
data.operand,
|
||||||
|
(data.spsr ? "SPSR_all" : "CPSR_all"));
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
return fmt::format(
|
||||||
|
"MSR{} {}_{},{}{}",
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.spsr ? "SPSR" : "CPSR"),
|
||||||
|
(data.type == PsrTransfer::Type::Msr_flg ? "flg" : "all"),
|
||||||
|
(data.imm ? '#' : 'R'),
|
||||||
|
data.operand);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](DataProcessing& data) {
|
||||||
|
using OpCode = DataProcessing::OpCode;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::string op_2;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (const uint32_t* operand =
|
||||||
|
std::get_if<uint32_t>(&data.operand)) {
|
||||||
|
op_2 = fmt::format("#{:d}", *operand);
|
||||||
|
} else if (const Shift* shift = std::get_if<Shift>(&data.operand)) {
|
||||||
|
op_2 = fmt::format("R{:d},{} {}{:d}",
|
||||||
|
shift->rm,
|
||||||
|
shift->data.type,
|
||||||
|
(shift->data.immediate ? '#' : 'R'),
|
||||||
|
shift->data.operand);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (data.opcode) {
|
||||||
|
case OpCode::MOV:
|
||||||
|
case OpCode::MVN:
|
||||||
|
return fmt::format("{}{}{} R{:d},{}",
|
||||||
|
data.opcode,
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.set ? "S" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
op_2);
|
||||||
|
case OpCode::TST:
|
||||||
|
case OpCode::TEQ:
|
||||||
|
case OpCode::CMP:
|
||||||
|
case OpCode::CMN:
|
||||||
|
return fmt::format(
|
||||||
|
"{}{} R{:d},{}", data.opcode, condition, data.rn, op_2);
|
||||||
|
default:
|
||||||
|
return fmt::format("{}{}{} R{:d},R{:d},{}",
|
||||||
|
data.opcode,
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.set ? "S" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rn,
|
||||||
|
op_2);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](SoftwareInterrupt) { return fmt::format("SWI{}", condition); },
|
||||||
|
[this](CoprocessorDataTransfer& data) {
|
||||||
|
std::string expression = fmt::format(",#{:d}", data.offset);
|
||||||
|
return fmt::format(
|
||||||
|
"{}{}{} p{:d},c{:d},[R{:d}{}]{}",
|
||||||
|
(data.load ? "LDC" : "STC"),
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.len ? "L" : ""),
|
||||||
|
data.cpn,
|
||||||
|
data.crd,
|
||||||
|
data.rn,
|
||||||
|
(data.pre ? expression : ""),
|
||||||
|
(data.pre ? (data.write ? "!" : "") : expression));
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](CoprocessorDataOperation& data) {
|
||||||
|
return fmt::format("CDP{} p{},{},c{},c{},c{},{}",
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
data.cpn,
|
||||||
|
data.cp_opc,
|
||||||
|
data.crd,
|
||||||
|
data.crn,
|
||||||
|
data.crm,
|
||||||
|
data.cp);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[this](CoprocessorRegisterTransfer& data) {
|
||||||
|
return fmt::format("{}{} p{},{},R{},c{},c{},{}",
|
||||||
|
(data.load ? "MRC" : "MCR"),
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
data.cpn,
|
||||||
|
data.cp_opc,
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.crn,
|
||||||
|
data.crm,
|
||||||
|
data.cp);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](auto) { return std::string("unknown instruction"); } },
|
||||||
|
data);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
std::ostream&
|
||||||
|
operator<<(std::ostream& os, const DataProcessing::OpCode opcode) {
|
||||||
|
|
||||||
|
#define CASE(opcode) \
|
||||||
|
case DataProcessing::OpCode::opcode: \
|
||||||
|
os << #opcode; \
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (opcode) {
|
||||||
|
CASE(AND)
|
||||||
|
CASE(EOR)
|
||||||
|
CASE(SUB)
|
||||||
|
CASE(RSB)
|
||||||
|
CASE(ADD)
|
||||||
|
CASE(ADC)
|
||||||
|
CASE(SBC)
|
||||||
|
CASE(RSC)
|
||||||
|
CASE(TST)
|
||||||
|
CASE(TEQ)
|
||||||
|
CASE(CMP)
|
||||||
|
CASE(CMN)
|
||||||
|
CASE(ORR)
|
||||||
|
CASE(MOV)
|
||||||
|
CASE(BIC)
|
||||||
|
CASE(MVN)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef CASE
|
||||||
|
|
||||||
|
return os;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
200
src/cpu/arm/instruction.hh
Normal file
200
src/cpu/arm/instruction.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,200 @@
|
|||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
#include "cpu/alu.hh"
|
||||||
|
#include "cpu/psr.hh"
|
||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
#include <fmt/ostream.h>
|
||||||
|
#include <variant>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
namespace arm {
|
||||||
|
|
||||||
|
template<class... Ts>
|
||||||
|
struct overloaded : Ts... {
|
||||||
|
using Ts::operator()...;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
template<class... Ts>
|
||||||
|
overloaded(Ts...) -> overloaded<Ts...>;
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr size_t INSTRUCTION_SIZE = 4;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct BranchAndExchange {
|
||||||
|
uint8_t rn;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct Branch {
|
||||||
|
bool link;
|
||||||
|
uint32_t offset;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct Multiply {
|
||||||
|
uint8_t rm;
|
||||||
|
uint8_t rs;
|
||||||
|
uint8_t rn;
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
bool set;
|
||||||
|
bool acc;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct MultiplyLong {
|
||||||
|
uint8_t rm;
|
||||||
|
uint8_t rs;
|
||||||
|
uint8_t rdlo;
|
||||||
|
uint8_t rdhi;
|
||||||
|
bool set;
|
||||||
|
bool acc;
|
||||||
|
bool uns;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct SingleDataSwap {
|
||||||
|
uint8_t rm;
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t rn;
|
||||||
|
bool byte;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct SingleDataTransfer {
|
||||||
|
std::variant<uint16_t, Shift> offset;
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t rn;
|
||||||
|
bool load;
|
||||||
|
bool write;
|
||||||
|
bool byte;
|
||||||
|
bool up;
|
||||||
|
bool pre;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct HalfwordTransfer {
|
||||||
|
uint8_t offset;
|
||||||
|
bool half;
|
||||||
|
bool sign;
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t rn;
|
||||||
|
bool load;
|
||||||
|
bool write;
|
||||||
|
bool imm;
|
||||||
|
bool up;
|
||||||
|
bool pre;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct BlockDataTransfer {
|
||||||
|
uint16_t regs;
|
||||||
|
uint8_t rn;
|
||||||
|
bool load;
|
||||||
|
bool write;
|
||||||
|
bool s;
|
||||||
|
bool up;
|
||||||
|
bool pre;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct DataProcessing {
|
||||||
|
enum class OpCode {
|
||||||
|
AND = 0b0000,
|
||||||
|
EOR = 0b0001,
|
||||||
|
SUB = 0b0010,
|
||||||
|
RSB = 0b0011,
|
||||||
|
ADD = 0b0100,
|
||||||
|
ADC = 0b0101,
|
||||||
|
SBC = 0b0110,
|
||||||
|
RSC = 0b0111,
|
||||||
|
TST = 0b1000,
|
||||||
|
TEQ = 0b1001,
|
||||||
|
CMP = 0b1010,
|
||||||
|
CMN = 0b1011,
|
||||||
|
ORR = 0b1100,
|
||||||
|
MOV = 0b1101,
|
||||||
|
BIC = 0b1110,
|
||||||
|
MVN = 0b1111
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
std::variant<Shift, uint32_t> operand;
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t rn;
|
||||||
|
bool set;
|
||||||
|
OpCode opcode;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct PsrTransfer {
|
||||||
|
enum class Type {
|
||||||
|
Mrs,
|
||||||
|
Msr,
|
||||||
|
Msr_flg
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t operand;
|
||||||
|
bool spsr;
|
||||||
|
Type type;
|
||||||
|
// ignored outside MSR_flg
|
||||||
|
bool imm;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct CoprocessorDataTransfer {
|
||||||
|
uint8_t offset;
|
||||||
|
uint8_t cpn;
|
||||||
|
uint8_t crd;
|
||||||
|
uint8_t rn;
|
||||||
|
bool load;
|
||||||
|
bool write;
|
||||||
|
bool len;
|
||||||
|
bool up;
|
||||||
|
bool pre;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct CoprocessorDataOperation {
|
||||||
|
uint8_t crm;
|
||||||
|
uint8_t cp;
|
||||||
|
uint8_t cpn;
|
||||||
|
uint8_t crd;
|
||||||
|
uint8_t crn;
|
||||||
|
uint8_t cp_opc;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct CoprocessorRegisterTransfer {
|
||||||
|
uint8_t crm;
|
||||||
|
uint8_t cp;
|
||||||
|
uint8_t cpn;
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t crn;
|
||||||
|
bool load;
|
||||||
|
uint8_t cp_opc;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct Undefined {};
|
||||||
|
struct SoftwareInterrupt {};
|
||||||
|
|
||||||
|
using InstructionData = std::variant<BranchAndExchange,
|
||||||
|
Branch,
|
||||||
|
Multiply,
|
||||||
|
MultiplyLong,
|
||||||
|
SingleDataSwap,
|
||||||
|
SingleDataTransfer,
|
||||||
|
HalfwordTransfer,
|
||||||
|
BlockDataTransfer,
|
||||||
|
DataProcessing,
|
||||||
|
PsrTransfer,
|
||||||
|
CoprocessorDataTransfer,
|
||||||
|
CoprocessorDataOperation,
|
||||||
|
CoprocessorRegisterTransfer,
|
||||||
|
Undefined,
|
||||||
|
SoftwareInterrupt>;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct Instruction {
|
||||||
|
Condition condition;
|
||||||
|
InstructionData data;
|
||||||
|
|
||||||
|
Instruction(uint32_t insn);
|
||||||
|
Instruction(Condition condition, InstructionData data) noexcept
|
||||||
|
: condition(condition)
|
||||||
|
, data(data){};
|
||||||
|
|
||||||
|
std::string disassemble();
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
std::ostream&
|
||||||
|
operator<<(std::ostream& os, const DataProcessing::OpCode cond);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace fmt {
|
||||||
|
template<>
|
||||||
|
struct formatter<matar::arm::DataProcessing::OpCode> : ostream_formatter {};
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -1,2 +1,4 @@
|
|||||||
lib_sources += files(
|
lib_sources += files(
|
||||||
|
'instruction.cc',
|
||||||
|
'exec.cc'
|
||||||
)
|
)
|
||||||
142
src/cpu/cpu-impl.cc
Normal file
142
src/cpu/cpu-impl.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,142 @@
|
|||||||
|
#include "cpu-impl.hh"
|
||||||
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include "util/log.hh"
|
||||||
|
#include <algorithm>
|
||||||
|
#include <cstdio>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
CpuImpl::CpuImpl(const Bus& bus) noexcept
|
||||||
|
: bus(std::make_shared<Bus>(bus))
|
||||||
|
, gpr({ 0 })
|
||||||
|
, cpsr(0)
|
||||||
|
, spsr(0)
|
||||||
|
, is_flushed(false)
|
||||||
|
, gpr_banked({ { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 } })
|
||||||
|
, spsr_banked({ 0, 0, 0, 0, 0 }) {
|
||||||
|
cpsr.set_mode(Mode::Supervisor);
|
||||||
|
cpsr.set_irq_disabled(true);
|
||||||
|
cpsr.set_fiq_disabled(true);
|
||||||
|
cpsr.set_state(State::Arm);
|
||||||
|
glogger.info("CPU successfully initialised");
|
||||||
|
|
||||||
|
// PC always points to two instructions ahead
|
||||||
|
// PC - 2 is the instruction being executed
|
||||||
|
pc += 2 * arm::INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* change modes */
|
||||||
|
void
|
||||||
|
CpuImpl::chg_mode(const Mode to) {
|
||||||
|
Mode from = cpsr.mode();
|
||||||
|
|
||||||
|
if (from == to)
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
|
||||||
|
/* TODO: replace visible registers with view once I understand how to
|
||||||
|
* concatenate views */
|
||||||
|
#define STORE_BANKED(mode, MODE) \
|
||||||
|
std::copy(gpr.begin() + GPR_##MODE##_FIRST, \
|
||||||
|
gpr.begin() + gpr.size() - 1, \
|
||||||
|
gpr_banked.mode.begin())
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (from) {
|
||||||
|
case Mode::Fiq:
|
||||||
|
STORE_BANKED(fiq, FIQ);
|
||||||
|
spsr_banked.fiq = spsr;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
case Mode::Supervisor:
|
||||||
|
STORE_BANKED(svc, SVC);
|
||||||
|
spsr_banked.svc = spsr;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
case Mode::Abort:
|
||||||
|
STORE_BANKED(abt, ABT);
|
||||||
|
spsr_banked.abt = spsr;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
case Mode::Irq:
|
||||||
|
STORE_BANKED(irq, IRQ);
|
||||||
|
spsr_banked.irq = spsr;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
case Mode::Undefined:
|
||||||
|
STORE_BANKED(und, UND);
|
||||||
|
spsr_banked.und = spsr;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
case Mode::User:
|
||||||
|
case Mode::System:
|
||||||
|
STORE_BANKED(old, SYS_USR);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#define RESTORE_BANKED(mode, MODE) \
|
||||||
|
std::copy(gpr_banked.mode.begin(), \
|
||||||
|
gpr_banked.mode.end(), \
|
||||||
|
gpr.begin() + GPR_##MODE##_FIRST)
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (to) {
|
||||||
|
case Mode::Fiq:
|
||||||
|
RESTORE_BANKED(fiq, FIQ);
|
||||||
|
spsr = spsr_banked.fiq;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
case Mode::Supervisor:
|
||||||
|
RESTORE_BANKED(svc, SVC);
|
||||||
|
spsr = spsr_banked.svc;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
case Mode::Abort:
|
||||||
|
RESTORE_BANKED(abt, ABT);
|
||||||
|
spsr = spsr_banked.abt;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
case Mode::Irq:
|
||||||
|
RESTORE_BANKED(irq, IRQ);
|
||||||
|
spsr = spsr_banked.irq;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
case Mode::Undefined:
|
||||||
|
RESTORE_BANKED(und, UND);
|
||||||
|
spsr = spsr_banked.und;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
case Mode::User:
|
||||||
|
case Mode::System:
|
||||||
|
STORE_BANKED(old, SYS_USR);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef RESTORE_BANKED
|
||||||
|
|
||||||
|
cpsr.set_mode(to);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void
|
||||||
|
CpuImpl::step() {
|
||||||
|
// Current instruction is two instructions behind PC
|
||||||
|
uint32_t cur_pc = pc - 2 * arm::INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (cpsr.state() == State::Arm) {
|
||||||
|
uint32_t x = bus->read_word(cur_pc);
|
||||||
|
arm::Instruction instruction(x);
|
||||||
|
glogger.info("{:#034b}", x);
|
||||||
|
|
||||||
|
exec_arm(instruction);
|
||||||
|
|
||||||
|
glogger.info("0x{:08X} : {}", cur_pc, instruction.disassemble());
|
||||||
|
|
||||||
|
if (is_flushed) {
|
||||||
|
// if flushed, do not increment the PC, instead set it to two
|
||||||
|
// instructions ahead to account for flushed "fetch" and "decode"
|
||||||
|
// instructions
|
||||||
|
pc += 2 * arm::INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
is_flushed = false;
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
// if not flushed continue like normal
|
||||||
|
pc += arm::INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
59
src/cpu/cpu-impl.hh
Normal file
59
src/cpu/cpu-impl.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,59 @@
|
|||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "bus.hh"
|
||||||
|
#include "cpu/arm/instruction.hh"
|
||||||
|
#include "cpu/psr.hh"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
class CpuImpl {
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
CpuImpl(const Bus& bus) noexcept;
|
||||||
|
|
||||||
|
void step();
|
||||||
|
void chg_mode(const Mode to);
|
||||||
|
void exec_arm(const arm::Instruction instruction);
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr uint8_t GPR_COUNT = 16;
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr uint8_t GPR_FIQ_FIRST = 8;
|
||||||
|
static constexpr uint8_t GPR_SVC_FIRST = 13;
|
||||||
|
static constexpr uint8_t GPR_ABT_FIRST = 13;
|
||||||
|
static constexpr uint8_t GPR_IRQ_FIRST = 13;
|
||||||
|
static constexpr uint8_t GPR_UND_FIRST = 13;
|
||||||
|
static constexpr uint8_t GPR_SYS_USR_FIRST = 8;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::shared_ptr<Bus> bus;
|
||||||
|
std::array<uint32_t, GPR_COUNT> gpr; // general purpose registers
|
||||||
|
|
||||||
|
Psr cpsr; // current program status register
|
||||||
|
Psr spsr; // status program status register
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr uint8_t PC_INDEX = 15;
|
||||||
|
static_assert(PC_INDEX < GPR_COUNT);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t& pc = gpr[PC_INDEX];
|
||||||
|
|
||||||
|
bool is_flushed;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct {
|
||||||
|
std::array<uint32_t, GPR_COUNT - GPR_FIQ_FIRST - 1> fiq;
|
||||||
|
std::array<uint32_t, GPR_COUNT - GPR_SVC_FIRST - 1> svc;
|
||||||
|
std::array<uint32_t, GPR_COUNT - GPR_ABT_FIRST - 1> abt;
|
||||||
|
std::array<uint32_t, GPR_COUNT - GPR_IRQ_FIRST - 1> irq;
|
||||||
|
std::array<uint32_t, GPR_COUNT - GPR_UND_FIRST - 1> und;
|
||||||
|
|
||||||
|
// visible registers before the mode switch
|
||||||
|
std::array<uint32_t, GPR_COUNT - GPR_SYS_USR_FIRST> old;
|
||||||
|
} gpr_banked; // banked general purpose registers
|
||||||
|
|
||||||
|
struct {
|
||||||
|
Psr fiq;
|
||||||
|
Psr svc;
|
||||||
|
Psr abt;
|
||||||
|
Psr irq;
|
||||||
|
Psr und;
|
||||||
|
} spsr_banked; // banked saved program status registers
|
||||||
|
};
|
||||||
|
}
|
||||||
123
src/cpu/cpu.cc
123
src/cpu/cpu.cc
@@ -1,117 +1,14 @@
|
|||||||
#include "cpu.hh"
|
#include "cpu/cpu.hh"
|
||||||
#include "cpu/utility.hh"
|
#include "cpu-impl.hh"
|
||||||
#include <algorithm>
|
|
||||||
#include <cstdio>
|
|
||||||
|
|
||||||
Cpu::Cpu(Bus bus)
|
namespace matar {
|
||||||
: gpr(0)
|
Cpu::Cpu(const Bus& bus) noexcept
|
||||||
, cpsr(0)
|
: impl(std::make_unique<CpuImpl>(bus)){};
|
||||||
, spsr(0)
|
|
||||||
, bus(bus)
|
Cpu::~Cpu() = default;
|
||||||
, gpr_banked({ { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 } })
|
|
||||||
, spsr_banked({ 0, 0, 0, 0, 0 }) {
|
|
||||||
cpsr.set_mode(Mode::System);
|
|
||||||
cpsr.set_irq_disabled(true);
|
|
||||||
cpsr.set_fiq_disabled(true);
|
|
||||||
cpsr.set_state(State::Arm);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
/* change modes */
|
|
||||||
void
|
void
|
||||||
Cpu::chg_mode(Mode from, Mode to) {
|
Cpu::step() {
|
||||||
if (from == to)
|
impl->step();
|
||||||
return;
|
};
|
||||||
|
|
||||||
/* TODO: replace visible registers with view once I understand how to
|
|
||||||
* concatenate views */
|
|
||||||
#define STORE_BANKED(mode, MODE) \
|
|
||||||
std::copy(gpr + GPR_##MODE##_BANKED_FIRST, \
|
|
||||||
gpr + GPR_##MODE##_BANKED_FIRST + GPR_##MODE##_BANKED_COUNT, \
|
|
||||||
gpr_banked.mode)
|
|
||||||
|
|
||||||
switch (from) {
|
|
||||||
case Mode::Fiq:
|
|
||||||
STORE_BANKED(fiq, FIQ);
|
|
||||||
spsr_banked.fiq = spsr;
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Mode::Supervisor:
|
|
||||||
STORE_BANKED(svc, SVC);
|
|
||||||
spsr_banked.svc = spsr;
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Mode::Abort:
|
|
||||||
STORE_BANKED(abt, ABT);
|
|
||||||
spsr_banked.abt = spsr;
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Mode::Irq:
|
|
||||||
STORE_BANKED(irq, IRQ);
|
|
||||||
spsr_banked.irq = spsr;
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Mode::Undefined:
|
|
||||||
STORE_BANKED(und, UND);
|
|
||||||
spsr_banked.und = spsr;
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Mode::User:
|
|
||||||
case Mode::System:
|
|
||||||
STORE_BANKED(old, SYS_USR);
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
#define RESTORE_BANKED(mode, MODE) \
|
|
||||||
std::copy(gpr_banked.mode, \
|
|
||||||
gpr_banked.mode + GPR_##MODE##_BANKED_COUNT, \
|
|
||||||
gpr + GPR_##MODE##_BANKED_FIRST)
|
|
||||||
|
|
||||||
switch (to) {
|
|
||||||
case Mode::Fiq:
|
|
||||||
RESTORE_BANKED(fiq, FIQ);
|
|
||||||
spsr = spsr_banked.fiq;
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Mode::Supervisor:
|
|
||||||
RESTORE_BANKED(svc, SVC);
|
|
||||||
spsr = spsr_banked.svc;
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Mode::Abort:
|
|
||||||
RESTORE_BANKED(abt, ABT);
|
|
||||||
spsr = spsr_banked.abt;
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Mode::Irq:
|
|
||||||
RESTORE_BANKED(irq, IRQ);
|
|
||||||
spsr = spsr_banked.irq;
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Mode::Undefined:
|
|
||||||
RESTORE_BANKED(und, UND);
|
|
||||||
spsr = spsr_banked.und;
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Mode::User:
|
|
||||||
case Mode::System:
|
|
||||||
STORE_BANKED(old, SYS_USR);
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
#undef RESTORE_BANKED
|
|
||||||
|
|
||||||
cpsr.set_mode(to);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
// set register
|
|
||||||
inline uint32_t&
|
|
||||||
Cpu::operator[](uint8_t idx) {
|
|
||||||
// avoid unneeded complexity like index checks
|
|
||||||
return gpr[idx];
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
// get register
|
|
||||||
inline const uint32_t&
|
|
||||||
Cpu::operator[](uint8_t idx) const {
|
|
||||||
return gpr[idx];
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,63 +0,0 @@
|
|||||||
#pragma once
|
|
||||||
|
|
||||||
#include "bus.hh"
|
|
||||||
#include "psr.hh"
|
|
||||||
|
|
||||||
#include <cstdint>
|
|
||||||
|
|
||||||
using std::size_t;
|
|
||||||
|
|
||||||
class Cpu {
|
|
||||||
public:
|
|
||||||
Cpu(Bus bus);
|
|
||||||
|
|
||||||
private:
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_FIQ_BANKED_FIRST = 8;
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_FIQ_BANKED_COUNT = 7;
|
|
||||||
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_SVC_BANKED_FIRST = 13;
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_SVC_BANKED_COUNT = 2;
|
|
||||||
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_ABT_BANKED_FIRST = 13;
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_ABT_BANKED_COUNT = 2;
|
|
||||||
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_IRQ_BANKED_FIRST = 13;
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_IRQ_BANKED_COUNT = 2;
|
|
||||||
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_UND_BANKED_FIRST = 13;
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_UND_BANKED_COUNT = 2;
|
|
||||||
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_SYS_USR_BANKED_FIRST = 8;
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_SYS_USR_BANKED_COUNT = 7;
|
|
||||||
|
|
||||||
static constexpr size_t GPR_VISIBLE_COUNT = 16;
|
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t gpr[GPR_VISIBLE_COUNT]; // general purpose registers
|
|
||||||
Psr cpsr; // current program status register
|
|
||||||
Psr spsr; // status program status register
|
|
||||||
Bus bus;
|
|
||||||
|
|
||||||
struct {
|
|
||||||
uint32_t fiq[GPR_FIQ_BANKED_COUNT];
|
|
||||||
uint32_t svc[GPR_SVC_BANKED_COUNT];
|
|
||||||
uint32_t abt[GPR_ABT_BANKED_COUNT];
|
|
||||||
uint32_t irq[GPR_IRQ_BANKED_COUNT];
|
|
||||||
uint32_t und[GPR_UND_BANKED_COUNT];
|
|
||||||
|
|
||||||
// visible registers before the mode switch
|
|
||||||
uint32_t old[GPR_SYS_USR_BANKED_COUNT];
|
|
||||||
} gpr_banked; // banked general purpose registers
|
|
||||||
|
|
||||||
struct {
|
|
||||||
Psr fiq;
|
|
||||||
Psr svc;
|
|
||||||
Psr abt;
|
|
||||||
Psr irq;
|
|
||||||
Psr und;
|
|
||||||
} spsr_banked; // banked saved program status registers
|
|
||||||
|
|
||||||
void chg_mode(Mode from, Mode to);
|
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t& operator[](uint8_t idx);
|
|
||||||
const uint32_t& operator[](uint8_t idx) const;
|
|
||||||
};
|
|
||||||
@@ -1,6 +1,8 @@
|
|||||||
lib_sources += files(
|
lib_sources += files(
|
||||||
|
'cpu-impl.cc',
|
||||||
'cpu.cc',
|
'cpu.cc',
|
||||||
'psr.cc'
|
'psr.cc',
|
||||||
|
'alu.cc'
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
subdir('arm')
|
subdir('arm')
|
||||||
@@ -1,8 +1,19 @@
|
|||||||
#include "psr.hh"
|
#include "psr.hh"
|
||||||
#include "util/bits.hh"
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include "util/log.hh"
|
||||||
|
|
||||||
Psr::Psr(uint32_t raw) {
|
namespace matar {
|
||||||
psr = raw & PSR_CLEAR_RESERVED;
|
Psr::Psr(uint32_t raw)
|
||||||
|
: psr(raw & PSR_CLEAR_RESERVED) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t
|
||||||
|
Psr::raw() const {
|
||||||
|
return psr;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void
|
||||||
|
Psr::set_all(uint32_t raw) {
|
||||||
|
psr = raw & ~PSR_CLEAR_RESERVED;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
Mode
|
Mode
|
||||||
@@ -16,22 +27,22 @@ Psr::set_mode(Mode mode) {
|
|||||||
psr |= static_cast<uint32_t>(mode);
|
psr |= static_cast<uint32_t>(mode);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
bool
|
State
|
||||||
Psr::state() const {
|
Psr::state() const {
|
||||||
return get_nth_bit(psr, 5);
|
return static_cast<State>(get_bit(psr, 5));
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void
|
void
|
||||||
Psr::set_state(State state) {
|
Psr::set_state(State state) {
|
||||||
chg_nth_bit(psr, 5, static_cast<bool>(state));
|
chg_bit(psr, 5, static_cast<bool>(state));
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
#define GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS(name, n) \
|
#define GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS(name, n) \
|
||||||
bool Psr::name() const { \
|
bool Psr::name() const { \
|
||||||
return get_nth_bit(psr, n); \
|
return get_bit(psr, n); \
|
||||||
} \
|
} \
|
||||||
void Psr::set_##name(bool val) { \
|
void Psr::set_##name(bool val) { \
|
||||||
chg_nth_bit(psr, n, val); \
|
chg_bit(psr, n, val); \
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS(fiq_disabled, 6)
|
GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS(fiq_disabled, 6)
|
||||||
@@ -47,3 +58,75 @@ GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS(z, 30);
|
|||||||
GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS(n, 31);
|
GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS(n, 31);
|
||||||
|
|
||||||
#undef GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS
|
#undef GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS
|
||||||
|
|
||||||
|
bool
|
||||||
|
Psr::condition(Condition cond) const {
|
||||||
|
switch (cond) {
|
||||||
|
case Condition::EQ:
|
||||||
|
return z();
|
||||||
|
case Condition::NE:
|
||||||
|
return !z();
|
||||||
|
case Condition::CS:
|
||||||
|
return c();
|
||||||
|
case Condition::CC:
|
||||||
|
return !c();
|
||||||
|
case Condition::MI:
|
||||||
|
return n();
|
||||||
|
case Condition::PL:
|
||||||
|
return !n();
|
||||||
|
case Condition::VS:
|
||||||
|
return v();
|
||||||
|
case Condition::VC:
|
||||||
|
return !v();
|
||||||
|
case Condition::HI:
|
||||||
|
return c() && !z();
|
||||||
|
case Condition::LS:
|
||||||
|
return !c() || z();
|
||||||
|
case Condition::GE:
|
||||||
|
return n() == v();
|
||||||
|
case Condition::LT:
|
||||||
|
return n() != v();
|
||||||
|
case Condition::GT:
|
||||||
|
return !z() && (n() == v());
|
||||||
|
case Condition::LE:
|
||||||
|
return z() || (n() != v());
|
||||||
|
case Condition::AL:
|
||||||
|
return true && state() == State::Arm;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return false;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
std::ostream&
|
||||||
|
operator<<(std::ostream& os, const Condition cond) {
|
||||||
|
|
||||||
|
#define CASE(cond) \
|
||||||
|
case Condition::cond: \
|
||||||
|
os << #cond; \
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (cond) {
|
||||||
|
CASE(EQ)
|
||||||
|
CASE(NE)
|
||||||
|
CASE(CS)
|
||||||
|
CASE(CC)
|
||||||
|
CASE(MI)
|
||||||
|
CASE(PL)
|
||||||
|
CASE(VS)
|
||||||
|
CASE(VC)
|
||||||
|
CASE(HI)
|
||||||
|
CASE(LS)
|
||||||
|
CASE(GE)
|
||||||
|
CASE(LT)
|
||||||
|
CASE(GT)
|
||||||
|
CASE(LE)
|
||||||
|
case Condition::AL: {
|
||||||
|
// empty
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef CASE
|
||||||
|
|
||||||
|
return os;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,20 +1,57 @@
|
|||||||
#pragma once
|
#pragma once
|
||||||
|
|
||||||
#include "util/bits.hh"
|
|
||||||
#include "utility.hh"
|
|
||||||
#include <cstdint>
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
#include <fmt/ostream.h>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
enum class Mode {
|
||||||
|
/* M[4:0] in PSR */
|
||||||
|
User = 0b10000,
|
||||||
|
Fiq = 0b10001,
|
||||||
|
Irq = 0b10010,
|
||||||
|
Supervisor = 0b10011,
|
||||||
|
Abort = 0b10111,
|
||||||
|
Undefined = 0b11011,
|
||||||
|
System = 0b11111,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
enum class State {
|
||||||
|
Arm = 0,
|
||||||
|
Thumb = 1
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
enum class Condition {
|
||||||
|
EQ = 0b0000,
|
||||||
|
NE = 0b0001,
|
||||||
|
CS = 0b0010,
|
||||||
|
CC = 0b0011,
|
||||||
|
MI = 0b0100,
|
||||||
|
PL = 0b0101,
|
||||||
|
VS = 0b0110,
|
||||||
|
VC = 0b0111,
|
||||||
|
HI = 0b1000,
|
||||||
|
LS = 0b1001,
|
||||||
|
GE = 0b1010,
|
||||||
|
LT = 0b1011,
|
||||||
|
GT = 0b1100,
|
||||||
|
LE = 0b1101,
|
||||||
|
AL = 0b1110
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
class Psr {
|
class Psr {
|
||||||
public:
|
public:
|
||||||
// clear the reserved bits i.e, [8:27]
|
// clear the reserved bits i.e, [8:27]
|
||||||
Psr(uint32_t raw);
|
Psr(uint32_t raw);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t raw() const;
|
||||||
|
void set_all(uint32_t raw);
|
||||||
|
|
||||||
// Mode : [4:0]
|
// Mode : [4:0]
|
||||||
Mode mode() const;
|
Mode mode() const;
|
||||||
void set_mode(Mode mode);
|
void set_mode(Mode mode);
|
||||||
|
|
||||||
// State : [5]
|
// State : [5]
|
||||||
bool state() const;
|
State state() const;
|
||||||
void set_state(State state);
|
void set_state(State state);
|
||||||
|
|
||||||
#define GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS(name) \
|
#define GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS(name) \
|
||||||
@@ -43,9 +80,21 @@ class Psr {
|
|||||||
|
|
||||||
#undef GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS
|
#undef GET_SET_NTH_BIT_FUNCTIONS
|
||||||
|
|
||||||
|
bool condition(Condition cond) const;
|
||||||
|
|
||||||
private:
|
private:
|
||||||
static constexpr uint32_t PSR_CLEAR_RESERVED = 0xf00000ff;
|
static constexpr uint32_t PSR_CLEAR_RESERVED = 0xF00000FF;
|
||||||
static constexpr uint32_t PSR_CLEAR_MODE = 0x0b00000;
|
static constexpr uint32_t PSR_CLEAR_MODE = 0xFFFFFFE0;
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t psr;
|
uint32_t psr;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// https://fmt.dev/dev/api.html#std-ostream-support
|
||||||
|
std::ostream&
|
||||||
|
operator<<(std::ostream& os, const Condition cond);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace fmt {
|
||||||
|
template<>
|
||||||
|
struct formatter<matar::Condition> : ostream_formatter {};
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,17 +0,0 @@
|
|||||||
#pragma once
|
|
||||||
|
|
||||||
enum class Mode {
|
|
||||||
/* M[4:0] in PSR */
|
|
||||||
User = 0b10000,
|
|
||||||
Fiq = 0b10001,
|
|
||||||
Irq = 0b10010,
|
|
||||||
Supervisor = 0b10011,
|
|
||||||
Abort = 0b10111,
|
|
||||||
Undefined = 0b11011,
|
|
||||||
System = 0b11111,
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
enum class State {
|
|
||||||
Arm = 0,
|
|
||||||
Thumb = 1
|
|
||||||
};
|
|
||||||
@@ -1,44 +0,0 @@
|
|||||||
#pragma once
|
|
||||||
|
|
||||||
#include <cstdint>
|
|
||||||
#include <vector>
|
|
||||||
|
|
||||||
typedef struct {
|
|
||||||
enum class UniqueCode {
|
|
||||||
Old, // old games
|
|
||||||
New, // new games
|
|
||||||
Newer, // unused (newer games)
|
|
||||||
Famicom, // NES
|
|
||||||
YoshiKoro, // acceleration sensor
|
|
||||||
Ereader, // dot code scanner
|
|
||||||
Warioware, // rumble and z-axis gyro
|
|
||||||
Boktai, // RTC and solar sensor
|
|
||||||
DrillDozer, // rumble
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
enum class I18n {
|
|
||||||
Japan,
|
|
||||||
Europe,
|
|
||||||
French,
|
|
||||||
Spanish,
|
|
||||||
Usa,
|
|
||||||
German,
|
|
||||||
Italian
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
enum class BootMode {
|
|
||||||
Joybus,
|
|
||||||
Normal,
|
|
||||||
Multiplay
|
|
||||||
};
|
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t entrypoint;
|
|
||||||
char title[12];
|
|
||||||
UniqueCode unique_code;
|
|
||||||
char title_code[2];
|
|
||||||
I18n i18n;
|
|
||||||
uint8_t version;
|
|
||||||
BootMode multiboot;
|
|
||||||
uint32_t multiboot_entrypoint;
|
|
||||||
uint8_t slave_id;
|
|
||||||
} Header;
|
|
||||||
103
src/memory.cc
103
src/memory.cc
@@ -1,32 +1,37 @@
|
|||||||
#include "memory.hh"
|
#include "memory.hh"
|
||||||
#include "header.hh"
|
#include "header.hh"
|
||||||
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include "util/crypto.hh"
|
||||||
#include "util/log.hh"
|
#include "util/log.hh"
|
||||||
#include "util/utils.hh"
|
#include <bitset>
|
||||||
|
#include <stdexcept>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
Memory::Memory(std::array<uint8_t, BIOS_SIZE>&& bios,
|
Memory::Memory(std::array<uint8_t, BIOS_SIZE>&& bios,
|
||||||
std::vector<uint8_t>&& rom) noexcept
|
std::vector<uint8_t>&& rom)
|
||||||
: bios(std::move(bios))
|
: bios(std::move(bios))
|
||||||
, board_wram(0)
|
, board_wram({ 0 })
|
||||||
, chip_wram(0)
|
, chip_wram({ 0 })
|
||||||
, palette_ram(0)
|
, palette_ram({ 0 })
|
||||||
, vram(0)
|
, vram({ 0 })
|
||||||
, oam_obj_attr(0)
|
, oam_obj_attr({ 0 })
|
||||||
, rom(std::move(rom)) {
|
, rom(std::move(rom)) {
|
||||||
std::string bios_hash = crypto::sha256(bios.data(), bios.size());
|
std::string bios_hash = crypto::sha256(this->bios);
|
||||||
std::string expected_hash =
|
static constexpr std::string_view expected_hash =
|
||||||
"fd2547724b505f487e6dcb29ec2ecff3af35a841a77ab2e85fd87350abd36570";
|
"fd2547724b505f487e6dcb29ec2ecff3af35a841a77ab2e85fd87350abd36570";
|
||||||
|
|
||||||
if (bios_hash != expected_hash) {
|
if (bios_hash != expected_hash) {
|
||||||
log_warn("BIOS hash failed to match, run at your own risk",
|
glogger.warn("BIOS hash failed to match, run at your own risk"
|
||||||
"\nExpected : ",
|
"\nExpected : {} "
|
||||||
expected_hash,
|
"\nGot : {}",
|
||||||
"\nGot : ",
|
expected_hash,
|
||||||
bios_hash);
|
bios_hash);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
parse_header();
|
parse_header();
|
||||||
|
|
||||||
log("Memory successfully initialised");
|
glogger.info("Memory successfully initialised");
|
||||||
|
glogger.info("Cartridge Title: {}", header.title);
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
#define MATCHES(area) address >= area##_START&& address <= area##_END
|
#define MATCHES(area) address >= area##_START&& address <= area##_END
|
||||||
@@ -52,8 +57,8 @@ Memory::read(size_t address) const {
|
|||||||
} else if (MATCHES(ROM_2)) {
|
} else if (MATCHES(ROM_2)) {
|
||||||
return rom[address - ROM_2_START];
|
return rom[address - ROM_2_START];
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
log_error("Invalid memory region accessed");
|
glogger.error("Invalid memory region accessed");
|
||||||
return 0;
|
return 0xFF;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -78,61 +83,30 @@ Memory::write(size_t address, uint8_t byte) {
|
|||||||
} else if (MATCHES(ROM_2)) {
|
} else if (MATCHES(ROM_2)) {
|
||||||
rom[address - ROM_2_START] = byte;
|
rom[address - ROM_2_START] = byte;
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
log_error("Invalid memory region accessed");
|
glogger.error("Invalid memory region accessed");
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
#undef MATCHES
|
#undef MATCHES
|
||||||
|
|
||||||
uint16_t
|
|
||||||
Memory::read_halfword(size_t address) const {
|
|
||||||
if (address & 0b01)
|
|
||||||
log_warn("Reading a non aligned halfword address");
|
|
||||||
|
|
||||||
return read(address) | read(address + 1) << 8;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void
|
|
||||||
Memory::write_halfword(size_t address, uint16_t halfword) {
|
|
||||||
if (address & 0b01)
|
|
||||||
log_warn("Writing to a non aligned halfword address");
|
|
||||||
|
|
||||||
write(address, halfword & 0xFF);
|
|
||||||
write(address + 1, halfword >> 8 & 0xFF);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t
|
|
||||||
Memory::read_word(size_t address) const {
|
|
||||||
if (address & 0b11)
|
|
||||||
log_warn("Reading a non aligned word address");
|
|
||||||
|
|
||||||
return read(address) | read(address + 1) << 8 | read(address + 2) << 16 |
|
|
||||||
read(address + 3) << 24;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void
|
|
||||||
Memory::write_word(size_t address, uint32_t halfword) {
|
|
||||||
if (address & 0b11)
|
|
||||||
log_warn("Writing to a non aligned word address");
|
|
||||||
|
|
||||||
write(address, halfword & 0xFF);
|
|
||||||
write(address + 1, halfword >> 8 & 0xFF);
|
|
||||||
write(address + 2, halfword >> 16 & 0xFF);
|
|
||||||
write(address + 3, halfword >> 24 & 0xFF);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
void
|
void
|
||||||
Memory::parse_header() {
|
Memory::parse_header() {
|
||||||
|
|
||||||
|
if (rom.size() < header.HEADER_SIZE) {
|
||||||
|
throw std::out_of_range(
|
||||||
|
"ROM is not large enough to even have a header");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// entrypoint
|
// entrypoint
|
||||||
header.entrypoint =
|
header.entrypoint =
|
||||||
rom[0x00] | rom[0x01] << 8 | rom[0x02] << 16 | rom[0x03] << 24;
|
rom[0x00] | rom[0x01] << 8 | rom[0x02] << 16 | rom[0x03] << 24;
|
||||||
|
|
||||||
// nintendo logo
|
// nintendo logo
|
||||||
if (rom[0x9C] != 0x21)
|
if (rom[0x9C] != 0x21)
|
||||||
log_info("HEADER: BIOS debugger bits not set to 0");
|
glogger.info("HEADER: BIOS debugger bits not set to 0");
|
||||||
|
|
||||||
// game info
|
// game info
|
||||||
std::copy(&rom[0xA0], &rom[0xA0 + 12], header.title);
|
header.title = std::string(&rom[0xA0], &rom[0xA0 + 12]);
|
||||||
|
|
||||||
switch (rom[0xAC]) {
|
switch (rom[0xAC]) {
|
||||||
case 'A':
|
case 'A':
|
||||||
@@ -164,11 +138,10 @@ Memory::parse_header() {
|
|||||||
break;
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
default:
|
default:
|
||||||
log_error("HEADER: invalid unique code: ", rom[0xAC]);
|
glogger.error("HEADER: invalid unique code: {}", rom[0xAC]);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
header.title_code[0] = rom[0xAD];
|
header.title_code = std::string(&rom[0xAD], &rom[0xAE]);
|
||||||
header.title_code[1] = rom[0xAE];
|
|
||||||
|
|
||||||
switch (rom[0xAF]) {
|
switch (rom[0xAF]) {
|
||||||
case 'J':
|
case 'J':
|
||||||
@@ -194,15 +167,16 @@ Memory::parse_header() {
|
|||||||
break;
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
default:
|
default:
|
||||||
log_error("HEADER: invalid destination/language - ", rom[0xAF]);
|
glogger.error("HEADER: invalid destination/language: {}",
|
||||||
|
rom[0xAF]);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
if (rom[0xB2] != 0x96)
|
if (rom[0xB2] != 0x96)
|
||||||
log_error("HEADER: invalid fixed byte at 0xB2");
|
glogger.error("HEADER: invalid fixed byte at 0xB2");
|
||||||
|
|
||||||
for (size_t i = 0xB5; i < 0xBC; i++) {
|
for (size_t i = 0xB5; i < 0xBC; i++) {
|
||||||
if (rom[i] != 0x00)
|
if (rom[i] != 0x00)
|
||||||
log_error("HEADER: invalid fixed bytes at 0xB5");
|
glogger.error("HEADER: invalid fixed bytes at 0xB5");
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
header.version = rom[0xBC];
|
header.version = rom[0xBC];
|
||||||
@@ -216,8 +190,9 @@ Memory::parse_header() {
|
|||||||
chk &= 0xFF;
|
chk &= 0xFF;
|
||||||
|
|
||||||
if (chk != rom[0xBD])
|
if (chk != rom[0xBD])
|
||||||
log_error("HEADER: checksum does not match");
|
glogger.error("HEADER: checksum does not match");
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// multiboot not required right now
|
// multiboot not required right now
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,64 +0,0 @@
|
|||||||
#pragma once
|
|
||||||
|
|
||||||
#include "header.hh"
|
|
||||||
#include <array>
|
|
||||||
#include <cstddef>
|
|
||||||
#include <cstdint>
|
|
||||||
#include <vector>
|
|
||||||
|
|
||||||
class Memory {
|
|
||||||
public:
|
|
||||||
static constexpr size_t BIOS_SIZE = 1024 * 16;
|
|
||||||
|
|
||||||
Memory(std::array<uint8_t, BIOS_SIZE>&& bios,
|
|
||||||
std::vector<uint8_t>&& rom) noexcept;
|
|
||||||
|
|
||||||
uint8_t read(size_t address) const;
|
|
||||||
void write(size_t address, uint8_t byte);
|
|
||||||
|
|
||||||
uint16_t read_halfword(size_t address) const;
|
|
||||||
void write_halfword(size_t address, uint16_t halfword);
|
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t read_word(size_t address) const;
|
|
||||||
void write_word(size_t address, uint32_t word);
|
|
||||||
|
|
||||||
private:
|
|
||||||
#define MEMORY_REGION(name, start, end) \
|
|
||||||
static constexpr size_t name##_START = start; \
|
|
||||||
static constexpr size_t name##_END = end;
|
|
||||||
|
|
||||||
#define DECL_MEMORY(name, ident, start, end) \
|
|
||||||
MEMORY_REGION(name, start, end) \
|
|
||||||
uint8_t ident[name##_END - name##_START + 1];
|
|
||||||
|
|
||||||
MEMORY_REGION(BIOS, 0x00000000, 0x00003FFF)
|
|
||||||
std::array<uint8_t, BIOS_SIZE> bios;
|
|
||||||
static_assert(BIOS_END - BIOS_START + 1 == BIOS_SIZE);
|
|
||||||
|
|
||||||
// board working RAM
|
|
||||||
DECL_MEMORY(BOARD_WRAM, board_wram, 0x02000000, 0x0203FFFF)
|
|
||||||
|
|
||||||
// chip working RAM
|
|
||||||
DECL_MEMORY(CHIP_WRAM, chip_wram, 0x03000000, 0x03007FFF)
|
|
||||||
|
|
||||||
// palette RAM
|
|
||||||
DECL_MEMORY(PALETTE_RAM, palette_ram, 0x05000000, 0x050003FF)
|
|
||||||
|
|
||||||
// video RAM
|
|
||||||
DECL_MEMORY(VRAM, vram, 0x06000000, 0x06017FFF)
|
|
||||||
|
|
||||||
// OAM OBJ attributes
|
|
||||||
DECL_MEMORY(OAM_OBJ_ATTR, oam_obj_attr, 0x07000000, 0x070003FF)
|
|
||||||
|
|
||||||
#undef DECL_MEMORY
|
|
||||||
|
|
||||||
MEMORY_REGION(ROM_0, 0x08000000, 0x09FFFFFF)
|
|
||||||
MEMORY_REGION(ROM_1, 0x0A000000, 0x0BFFFFFF)
|
|
||||||
MEMORY_REGION(ROM_2, 0x0C000000, 0x0DFFFFFF)
|
|
||||||
|
|
||||||
#undef MEMORY_REGION
|
|
||||||
|
|
||||||
std::vector<uint8_t> rom;
|
|
||||||
Header header;
|
|
||||||
void parse_header();
|
|
||||||
};
|
|
||||||
@@ -6,10 +6,21 @@ lib_sources = files(
|
|||||||
subdir('util')
|
subdir('util')
|
||||||
subdir('cpu')
|
subdir('cpu')
|
||||||
|
|
||||||
|
lib_cpp_args = [ ]
|
||||||
|
|
||||||
|
fmt = dependency('fmt', version : '>=10.1.0', static: true)
|
||||||
|
if not fmt.found()
|
||||||
|
fmt = dependency('fmt', version : '>=10.1.0', static: false)
|
||||||
|
lib_cpp_args += 'DFMT_HEADER_ONLY'
|
||||||
|
endif
|
||||||
|
|
||||||
lib = library(
|
lib = library(
|
||||||
meson.project_name(),
|
meson.project_name(),
|
||||||
lib_sources,
|
lib_sources,
|
||||||
install: true
|
dependencies: [fmt],
|
||||||
|
include_directories: inc,
|
||||||
|
install: true,
|
||||||
|
cpp_args: lib_cpp_args
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
import('pkgconfig').generate(lib)
|
import('pkgconfig').generate(lib)
|
||||||
|
|||||||
@@ -7,33 +7,34 @@ using std::size_t;
|
|||||||
|
|
||||||
template<std::integral Int>
|
template<std::integral Int>
|
||||||
inline bool
|
inline bool
|
||||||
get_nth_bit(Int num, size_t n) {
|
get_bit(Int num, size_t n) {
|
||||||
return (1 && (num >> n));
|
return (num >> n) & 1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
template<std::integral Int>
|
template<std::integral Int>
|
||||||
inline void
|
inline void
|
||||||
set_nth_bit(Int& num, size_t n) {
|
set_bit(Int& num, size_t n) {
|
||||||
num |= (1 << n);
|
num |= (static_cast<Int>(1) << n);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
template<std::integral Int>
|
template<std::integral Int>
|
||||||
inline void
|
inline void
|
||||||
rst_nth_bit(Int& num, size_t n) {
|
rst_bit(Int& num, size_t n) {
|
||||||
num &= ~(1 << n);
|
num &= ~(static_cast<Int>(1) << n);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
template<std::integral Int>
|
template<std::integral Int>
|
||||||
inline void
|
inline void
|
||||||
chg_nth_bit(Int& num, size_t n, bool x) {
|
chg_bit(Int& num, size_t n, bool x) {
|
||||||
num ^= (num ^ -x) & 1 << n;
|
num = (num & ~(static_cast<Int>(1) << n)) | (static_cast<Int>(x) << n);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
/// read range of bits from start to end inclusive
|
/// read range of bits from start to end inclusive
|
||||||
template<std::unsigned_integral Int>
|
template<std::integral Int>
|
||||||
inline Int
|
inline Int
|
||||||
get_bit_range(Int& num, size_t start, size_t end) {
|
bit_range(Int num, size_t start, size_t end) {
|
||||||
// NOTE: we do not require -1 if it is a signed integral (which it is not)
|
// NOTE: we do not require -1 if it is a signed integral
|
||||||
Int left = std::numeric_limits<Int>::digits - 1 - end;
|
Int left =
|
||||||
return num << left >> (left + start);
|
std::numeric_limits<Int>::digits - (std::is_unsigned<Int>::value) - end;
|
||||||
|
return static_cast<Int>(num << left) >> (left + start);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,23 +1,27 @@
|
|||||||
#include "utils.hh"
|
#pragma once
|
||||||
#include <bit>
|
|
||||||
#include <iomanip>
|
|
||||||
#include <sstream>
|
|
||||||
#include <vector>
|
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <array>
|
||||||
|
#include <bit>
|
||||||
|
#include <fmt/core.h>
|
||||||
|
#include <string>
|
||||||
|
|
||||||
|
// Why I wrote this myself? I do not know
|
||||||
|
// I will off myself 😹😹😹😹
|
||||||
namespace crypto {
|
namespace crypto {
|
||||||
|
|
||||||
using std::rotr;
|
using std::rotr;
|
||||||
|
|
||||||
|
template<typename std::size_t N>
|
||||||
std::string
|
std::string
|
||||||
sha256(const uint8_t* data, const size_t size) {
|
sha256(std::array<uint8_t, N>& data) {
|
||||||
// Assuming 1 byte = 8 bits
|
// Assuming 1 byte = 8 bits
|
||||||
std::stringstream string;
|
std::string string;
|
||||||
size_t k = 512 - (size * 8 + 65) % 512;
|
size_t k = 512 - (N * 8 + 65) % 512;
|
||||||
size_t L = size + (65 + k) / 8;
|
size_t L = N + (65 + k) / 8;
|
||||||
size_t i, j;
|
size_t i = 0, j = 0;
|
||||||
bool c = 0;
|
bool c = 0;
|
||||||
|
|
||||||
static constexpr uint32_t K[64] = {
|
static constexpr std::array<uint32_t, 64> K = {
|
||||||
0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1,
|
0x428a2f98, 0x71374491, 0xb5c0fbcf, 0xe9b5dba5, 0x3956c25b, 0x59f111f1,
|
||||||
0x923f82a4, 0xab1c5ed5, 0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3,
|
0x923f82a4, 0xab1c5ed5, 0xd807aa98, 0x12835b01, 0x243185be, 0x550c7dc3,
|
||||||
0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174, 0xe49b69c1, 0xefbe4786,
|
0x72be5d74, 0x80deb1fe, 0x9bdc06a7, 0xc19bf174, 0xe49b69c1, 0xefbe4786,
|
||||||
@@ -31,13 +35,15 @@ sha256(const uint8_t* data, const size_t size) {
|
|||||||
0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2
|
0x90befffa, 0xa4506ceb, 0xbef9a3f7, 0xc67178f2
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t h[8] = { 0x6a09e667, 0xbb67ae85, 0x3c6ef372, 0xa54ff53a,
|
std::array<uint32_t, 8> h = { 0x6a09e667, 0xbb67ae85, 0x3c6ef372,
|
||||||
0x510e527f, 0x9b05688c, 0x1f83d9ab, 0x5be0cd19 };
|
0xa54ff53a, 0x510e527f, 0x9b05688c,
|
||||||
|
0x1f83d9ab, 0x5be0cd19 };
|
||||||
|
|
||||||
for (i = 0; i < L; i += 64) {
|
for (i = 0; i < L; i += 64) {
|
||||||
size_t n = (size > i ? size - i : 0);
|
size_t n = (N > i ? N - i : 0);
|
||||||
uint32_t h0[8];
|
|
||||||
uint32_t w[64] = { 0 };
|
std::array<uint32_t, 8> h0 = { 0 };
|
||||||
|
std::array<uint32_t, 64> w = { 0 };
|
||||||
|
|
||||||
if (n == 64)
|
if (n == 64)
|
||||||
c = 1;
|
c = 1;
|
||||||
@@ -48,10 +54,10 @@ sha256(const uint8_t* data, const size_t size) {
|
|||||||
data[i + j * 4 + 2] << 8 | data[i + j * 4 + 3];
|
data[i + j * 4 + 2] << 8 | data[i + j * 4 + 3];
|
||||||
}
|
}
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
uint8_t cur[64] = { 0 };
|
std::array<uint32_t, 64> cur = { 0 };
|
||||||
|
|
||||||
if (n) {
|
if (n) {
|
||||||
std::copy(data + i, data + size, cur);
|
std::copy(data.begin() + i, data.begin() + N, cur.begin());
|
||||||
cur[n] = 0x80;
|
cur[n] = 0x80;
|
||||||
} else if (c) {
|
} else if (c) {
|
||||||
cur[n] = 0x80;
|
cur[n] = 0x80;
|
||||||
@@ -59,7 +65,7 @@ sha256(const uint8_t* data, const size_t size) {
|
|||||||
|
|
||||||
if (n < 54) {
|
if (n < 54) {
|
||||||
for (j = 56; j < 64; j++) {
|
for (j = 56; j < 64; j++) {
|
||||||
cur[j] = (size * 8 >> ((63 - j) * 8)) & 0xFF;
|
cur[j] = (N * 8 >> ((63 - j) * 8)) & 0xFF;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -78,7 +84,7 @@ sha256(const uint8_t* data, const size_t size) {
|
|||||||
w[j] = w[j - 16] + w[j - 7] + s0 + s1;
|
w[j] = w[j - 16] + w[j - 7] + s0 + s1;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
std::copy(h, h + 8, h0);
|
std::copy(h.begin(), h.end(), h0.begin());
|
||||||
|
|
||||||
for (j = 0; j < 64; j++) {
|
for (j = 0; j < 64; j++) {
|
||||||
uint32_t s1 = rotr(h0[4], 6) ^ rotr(h0[4], 11) ^ rotr(h0[4], 25);
|
uint32_t s1 = rotr(h0[4], 6) ^ rotr(h0[4], 11) ^ rotr(h0[4], 25);
|
||||||
@@ -102,12 +108,12 @@ sha256(const uint8_t* data, const size_t size) {
|
|||||||
h[j] += h0[j];
|
h[j] += h0[j];
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
string << std::hex << std::setfill('0');
|
|
||||||
|
|
||||||
for (j = 0; j < 8; j++)
|
for (j = 0; j < 8; j++)
|
||||||
for (i = 0; i < 4; i++)
|
for (i = 0; i < 4; i++)
|
||||||
string << std::setw(2) << ((h[j] >> (24 - i * 8)) & 0xFF);
|
fmt::format_to(std::back_inserter(string),
|
||||||
|
"{:02x}",
|
||||||
|
((h[j] >> (24 - i * 8)) & 0xFF));
|
||||||
|
|
||||||
return string.str();
|
return string;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@@ -1,49 +1,8 @@
|
|||||||
#include "log.hh"
|
#include "log.hh"
|
||||||
|
|
||||||
namespace logging {
|
logging::Logger glogger = logging::Logger();
|
||||||
|
|
||||||
namespace ansi {
|
|
||||||
static const char* RED = "\033[31m";
|
|
||||||
static const char* YELLOW = "\033[33m";
|
|
||||||
static const char* MAGENTA = "\033[35m";
|
|
||||||
static const char* WHITE = "\033[37m";
|
|
||||||
static const char* BOLD = "\033[1m";
|
|
||||||
static const char* RESET = "\033[0m";
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
Logger::Logger(std::ostream& os)
|
|
||||||
: os(os){};
|
|
||||||
|
|
||||||
void
|
void
|
||||||
Logger::set_level(Level level) {
|
matar::set_log_level(LogLevel level) {
|
||||||
switch (level) {
|
glogger.set_level(level);
|
||||||
case Level::Debug:
|
|
||||||
os << ansi::MAGENTA << ansi::BOLD << "[DEBUG] ";
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Level::Info:
|
|
||||||
os << ansi::WHITE << "[INFO] ";
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Level::Warn:
|
|
||||||
os << ansi::YELLOW << "[WARN] ";
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
case Level::Error:
|
|
||||||
os << ansi::RED << ansi::BOLD << "[ERROR] ";
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
// unreachable
|
|
||||||
default: {
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void
|
|
||||||
Logger::reset_level() {
|
|
||||||
os << ansi::RESET;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
// Global logger
|
|
||||||
logging::Logger logger;
|
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,42 +1,83 @@
|
|||||||
#pragma once
|
#pragma once
|
||||||
|
|
||||||
#include <iomanip>
|
#include "util/loglevel.hh"
|
||||||
|
#include <fmt/ostream.h>
|
||||||
#include <iostream>
|
#include <iostream>
|
||||||
#include <source_location>
|
|
||||||
#include <streambuf>
|
|
||||||
|
|
||||||
namespace logging {
|
namespace logging {
|
||||||
enum class Level {
|
namespace ansi {
|
||||||
Debug,
|
static constexpr auto RED = "\033[31m";
|
||||||
Info,
|
static constexpr auto YELLOW = "\033[33m";
|
||||||
Warn,
|
static constexpr auto MAGENTA = "\033[35m";
|
||||||
Error,
|
static constexpr auto WHITE = "\033[37m";
|
||||||
};
|
static constexpr auto BOLD = "\033[1m";
|
||||||
|
static constexpr auto RESET = "\033[0m";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
using fmt::print;
|
||||||
|
|
||||||
class Logger {
|
class Logger {
|
||||||
public:
|
using LogLevel = matar::LogLevel;
|
||||||
Logger(std::ostream& os = std::clog);
|
|
||||||
|
|
||||||
template<typename... Args>
|
public:
|
||||||
void print(Level level, Args&&... args) {
|
Logger(LogLevel level = LogLevel::Debug, FILE* stream = stderr)
|
||||||
|
: level(0)
|
||||||
|
, stream(stream) {
|
||||||
set_level(level);
|
set_level(level);
|
||||||
(os << ... << args);
|
|
||||||
reset_level();
|
|
||||||
os << std::endl;
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template<typename... Args>
|
||||||
|
void log(const fmt::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
||||||
|
fmt::println(stream, fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template<typename... Args>
|
||||||
|
void debug(const fmt::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
||||||
|
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Debug)) {
|
||||||
|
print(stream, "{}{}[DEBUG] ", ansi::MAGENTA, ansi::BOLD);
|
||||||
|
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
||||||
|
print(stream, ansi::RESET);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template<typename... Args>
|
||||||
|
void info(const fmt::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
||||||
|
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Info)) {
|
||||||
|
print(stream, "{}[INFO] ", ansi::WHITE);
|
||||||
|
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
||||||
|
print(stream, ansi::RESET);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template<typename... Args>
|
||||||
|
void warn(const fmt::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
||||||
|
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Warn)) {
|
||||||
|
print(stream, "{}[WARN] ", ansi::YELLOW);
|
||||||
|
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
||||||
|
print(stream, ansi::RESET);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template<typename... Args>
|
||||||
|
void error(const fmt::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
||||||
|
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Error)) {
|
||||||
|
print(stream, "{}{}[ERROR] ", ansi::RED, ansi::BOLD);
|
||||||
|
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
||||||
|
print(stream, ansi::RESET);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void set_level(LogLevel level) {
|
||||||
|
this->level = (static_cast<uint8_t>(level) << 1) - 1;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
void set_stream(FILE* stream) { this->stream = stream; }
|
||||||
|
|
||||||
private:
|
private:
|
||||||
std::ostream& os;
|
uint8_t level;
|
||||||
void set_level(Level level);
|
FILE* stream;
|
||||||
void reset_level();
|
|
||||||
};
|
};
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
extern logging::Logger logger;
|
extern logging::Logger glogger;
|
||||||
|
|
||||||
#define log_debug(...) logger.print(logging::Level::Debug, __VA_ARGS__)
|
#define debug(x) glogger.debug("{} = {}", #x, x);
|
||||||
#define log_info(...) logger.print(logging::Level::Info, __VA_ARGS__)
|
|
||||||
#define log_warn(...) logger.print(logging::Level::Warn, __VA_ARGS__)
|
|
||||||
#define log_error(...) logger.print(logging::Level::Error, __VA_ARGS__)
|
|
||||||
#define log(...) log_info(__VA_ARGS__)
|
|
||||||
#define debug(value) log_debug(#value, " = ", value)
|
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,4 +1,3 @@
|
|||||||
lib_sources += files(
|
lib_sources += files(
|
||||||
'log.cc',
|
'log.cc'
|
||||||
'utils.cc'
|
|
||||||
)
|
)
|
||||||
@@ -1,10 +0,0 @@
|
|||||||
#pragma once
|
|
||||||
|
|
||||||
#include <string>
|
|
||||||
|
|
||||||
// Why I wrote this myself? I do not know
|
|
||||||
// I will off myself 😹😹😹😹
|
|
||||||
namespace crypto {
|
|
||||||
std::string
|
|
||||||
sha256(const uint8_t* data, const size_t size);
|
|
||||||
}
|
|
||||||
43
tests/bus.cc
Normal file
43
tests/bus.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,43 @@
|
|||||||
|
#include "bus.hh"
|
||||||
|
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr auto TAG = "[bus]";
|
||||||
|
|
||||||
|
using namespace matar;
|
||||||
|
|
||||||
|
class BusFixture {
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
BusFixture()
|
||||||
|
: bus(Memory(std::array<uint8_t, Memory::BIOS_SIZE>(),
|
||||||
|
std::vector<uint8_t>(Header::HEADER_SIZE))) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
protected:
|
||||||
|
Bus bus;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(BusFixture, "Byte", TAG) {
|
||||||
|
CHECK(bus.read_byte(3349) == 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
bus.write_byte(3349, 0xEC);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_byte(3349) == 0xEC);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(3349) == 0xEC);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_halfword(3349) == 0xEC);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(BusFixture, "Halfword", TAG) {
|
||||||
|
CHECK(bus.read_halfword(33750745) == 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
bus.write_halfword(33750745, 0x1A4A);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_halfword(33750745) == 0x1A4A);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(33750745) == 0x1A4A);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_byte(33750745) == 0x4A);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(BusFixture, "Word", TAG) {
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(100724276) == 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
bus.write_word(100724276, 0x3ACC491D);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(100724276) == 0x3ACC491D);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_halfword(100724276) == 0x491D);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_byte(100724276) == 0x1D);
|
||||||
|
}
|
||||||
1072
tests/cpu/arm/exec.cc
Normal file
1072
tests/cpu/arm/exec.cc
Normal file
File diff suppressed because it is too large
Load Diff
469
tests/cpu/arm/instruction.cc
Normal file
469
tests/cpu/arm/instruction.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,469 @@
|
|||||||
|
#include "cpu/arm/instruction.hh"
|
||||||
|
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr auto TAG = "[arm][disassembly]";
|
||||||
|
|
||||||
|
using namespace matar;
|
||||||
|
using namespace arm;
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Branch and Exchange", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b11000001001011111111111100011010;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
BranchAndExchange* bx = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((bx = std::get_if<BranchAndExchange>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::GT);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(bx->rn == 10);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "BXGT R10");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Branch", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b11101011100001010111111111000011;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
Branch* b = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((b = std::get_if<Branch>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::AL);
|
||||||
|
|
||||||
|
// last 24 bits = 8748995
|
||||||
|
// (8748995 << 8) >> 6 sign extended = 0xFE15FF0C
|
||||||
|
// Also +8 since PC is two instructions ahead
|
||||||
|
CHECK(b->offset == 0xFE15FF14);
|
||||||
|
CHECK(b->link == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "BL 0xFE15FF14");
|
||||||
|
|
||||||
|
b->link = false;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "B 0xFE15FF14");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Multiply", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b00000000001110101110111110010000;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
Multiply* mul = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((mul = std::get_if<Multiply>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::EQ);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(mul->rm == 0);
|
||||||
|
CHECK(mul->rs == 15);
|
||||||
|
CHECK(mul->rn == 14);
|
||||||
|
CHECK(mul->rd == 10);
|
||||||
|
CHECK(mul->acc == true);
|
||||||
|
CHECK(mul->set == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MLAEQS R10,R0,R15,R14");
|
||||||
|
|
||||||
|
mul->acc = false;
|
||||||
|
mul->set = false;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MULEQ R10,R0,R15");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Multiply Long", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b00010000100111100111011010010010;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
MultiplyLong* mull = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((mull = std::get_if<MultiplyLong>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::NE);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(mull->rm == 2);
|
||||||
|
CHECK(mull->rs == 6);
|
||||||
|
CHECK(mull->rdlo == 7);
|
||||||
|
CHECK(mull->rdhi == 14);
|
||||||
|
CHECK(mull->acc == false);
|
||||||
|
CHECK(mull->set == true);
|
||||||
|
CHECK(mull->uns == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "UMULLNES R7,R14,R2,R6");
|
||||||
|
|
||||||
|
mull->acc = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "UMLALNES R7,R14,R2,R6");
|
||||||
|
|
||||||
|
mull->uns = false;
|
||||||
|
mull->set = false;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SMLALNE R7,R14,R2,R6");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Undefined", TAG) {
|
||||||
|
// notice how this is the same as single data transfer except the shift
|
||||||
|
// is now a register based shift
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b11100111101000101010111100010110;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::AL);
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "UND");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Single Data Swap", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b10100001000010010101000010010110;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
SingleDataSwap* swp = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((swp = std::get_if<SingleDataSwap>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::GE);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(swp->rm == 6);
|
||||||
|
CHECK(swp->rd == 5);
|
||||||
|
CHECK(swp->rn == 9);
|
||||||
|
CHECK(swp->byte == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SWPGE R5,R6,[R9]");
|
||||||
|
|
||||||
|
swp->byte = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SWPGEB R5,R6,[R9]");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Single Data Transfer", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b11100111101000101010111100000110;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
SingleDataTransfer* ldr = nullptr;
|
||||||
|
Shift* shift = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((ldr = std::get_if<SingleDataTransfer>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::AL);
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((shift = std::get_if<Shift>(&ldr->offset)));
|
||||||
|
CHECK(shift->rm == 6);
|
||||||
|
CHECK(shift->data.immediate == true);
|
||||||
|
CHECK(shift->data.type == ShiftType::LSL);
|
||||||
|
CHECK(shift->data.operand == 30);
|
||||||
|
CHECK(ldr->rd == 10);
|
||||||
|
CHECK(ldr->rn == 2);
|
||||||
|
CHECK(ldr->load == false);
|
||||||
|
CHECK(ldr->write == true);
|
||||||
|
CHECK(ldr->byte == false);
|
||||||
|
CHECK(ldr->up == true);
|
||||||
|
CHECK(ldr->pre == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->load = true;
|
||||||
|
ldr->byte = true;
|
||||||
|
ldr->write = false;
|
||||||
|
shift->data.type = ShiftType::ROR;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRB R10,[R2,+R6,ROR #30]");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->up = false;
|
||||||
|
ldr->pre = false;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRB R10,[R2],-R6,ROR #30");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->offset = static_cast<uint16_t>(9023);
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRB R10,[R2],-#9023");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->pre = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRB R10,[R2,-#9023]");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Halfword Transfer", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b00110001101011110010000010110110;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
HalfwordTransfer* ldr = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((ldr = std::get_if<HalfwordTransfer>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::CC);
|
||||||
|
|
||||||
|
// offset is not immediate
|
||||||
|
CHECK(ldr->imm == 0);
|
||||||
|
// hence this offset is a register number (rm)
|
||||||
|
CHECK(ldr->offset == 6);
|
||||||
|
CHECK(ldr->half == true);
|
||||||
|
CHECK(ldr->sign == false);
|
||||||
|
CHECK(ldr->rd == 2);
|
||||||
|
CHECK(ldr->rn == 15);
|
||||||
|
CHECK(ldr->load == false);
|
||||||
|
CHECK(ldr->write == true);
|
||||||
|
CHECK(ldr->up == true);
|
||||||
|
CHECK(ldr->pre == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STRCCH R2,[R15,+R6]!");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->pre = false;
|
||||||
|
ldr->load = true;
|
||||||
|
ldr->sign = true;
|
||||||
|
ldr->up = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRCCSH R2,[R15],-R6");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->half = false;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRCCSB R2,[R15],-R6");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->load = false;
|
||||||
|
// not a register anymore
|
||||||
|
ldr->imm = 1;
|
||||||
|
ldr->offset = 90;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STRCCSB R2,[R15],-#90");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Block Data Transfer", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b10011001010101110100000101101101;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
BlockDataTransfer* ldm = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((ldm = std::get_if<BlockDataTransfer>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::LS);
|
||||||
|
|
||||||
|
{
|
||||||
|
uint16_t regs = 0;
|
||||||
|
regs |= 1 << 0;
|
||||||
|
regs |= 1 << 2;
|
||||||
|
regs |= 1 << 3;
|
||||||
|
regs |= 1 << 5;
|
||||||
|
regs |= 1 << 6;
|
||||||
|
regs |= 1 << 8;
|
||||||
|
regs |= 1 << 14;
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(ldm->regs == regs);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(ldm->rn == 7);
|
||||||
|
CHECK(ldm->load == true);
|
||||||
|
CHECK(ldm->write == false);
|
||||||
|
CHECK(ldm->s == true);
|
||||||
|
CHECK(ldm->up == false);
|
||||||
|
CHECK(ldm->pre == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDMLSDB R7,{R0,R2,R3,R5,R6,R8,R14}^");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldm->write = true;
|
||||||
|
ldm->s = false;
|
||||||
|
ldm->up = true;
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDMLSIB R7!,{R0,R2,R3,R5,R6,R8,R14}");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldm->regs &= ~(1 << 6);
|
||||||
|
ldm->regs &= ~(1 << 3);
|
||||||
|
ldm->regs &= ~(1 << 8);
|
||||||
|
ldm->load = false;
|
||||||
|
ldm->pre = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STMLSIA R7!,{R0,R2,R5,R14}");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("PSR Transfer", TAG) {
|
||||||
|
PsrTransfer* msr = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("MRS") {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b01000001010011111010000000000000;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
PsrTransfer* mrs = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((mrs = std::get_if<PsrTransfer>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::MI);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(mrs->type == PsrTransfer::Type::Mrs);
|
||||||
|
// Operand is a register in the case of MRS (PSR -> Register)
|
||||||
|
CHECK(mrs->operand == 10);
|
||||||
|
CHECK(mrs->spsr == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MRSMI R10,SPSR_all");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("MSR") {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b11100001001010011111000000001000;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
PsrTransfer* msr = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((msr = std::get_if<PsrTransfer>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::AL);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(msr->type == PsrTransfer::Type::Msr);
|
||||||
|
// Operand is a register in the case of MSR (Register -> PSR)
|
||||||
|
CHECK(msr->operand == 8);
|
||||||
|
CHECK(msr->spsr == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MSR CPSR_all,R8");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("MSR_flg with register operand") {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b01100001001010001111000000001000;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((msr = std::get_if<PsrTransfer>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::VS);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(msr->type == PsrTransfer::Type::Msr_flg);
|
||||||
|
CHECK(msr->imm == 0);
|
||||||
|
CHECK(msr->operand == 8);
|
||||||
|
CHECK(msr->spsr == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MSRVS CPSR_flg,R8");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("MSR_flg with immediate operand") {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b11100011011010001111011101101000;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((msr = std::get_if<PsrTransfer>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::AL);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(msr->type == PsrTransfer::Type::Msr_flg);
|
||||||
|
CHECK(msr->imm == 1);
|
||||||
|
|
||||||
|
// 104 (32 bits) rotated by 2 * 7
|
||||||
|
CHECK(msr->operand == 27262976);
|
||||||
|
CHECK(msr->spsr == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MSR SPSR_flg,#27262976");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Data Processing", TAG) {
|
||||||
|
using OpCode = DataProcessing::OpCode;
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b11100000000111100111101101100001;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
DataProcessing* alu = nullptr;
|
||||||
|
Shift* shift = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((alu = std::get_if<DataProcessing>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::AL);
|
||||||
|
|
||||||
|
// operand 2 is a shifted register
|
||||||
|
REQUIRE((shift = std::get_if<Shift>(&alu->operand)));
|
||||||
|
CHECK(shift->rm == 1);
|
||||||
|
CHECK(shift->data.immediate == true);
|
||||||
|
CHECK(shift->data.type == ShiftType::ROR);
|
||||||
|
CHECK(shift->data.operand == 22);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(alu->rd == 7);
|
||||||
|
CHECK(alu->rn == 14);
|
||||||
|
CHECK(alu->set == true);
|
||||||
|
CHECK(alu->opcode == OpCode::AND);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "ANDS R7,R14,R1,ROR #22");
|
||||||
|
|
||||||
|
shift->data.immediate = false;
|
||||||
|
shift->data.operand = 2;
|
||||||
|
alu->set = false;
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "AND R7,R14,R1,ROR R2");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->operand = static_cast<uint32_t>(3300012);
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "AND R7,R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("set-only operations") {
|
||||||
|
alu->set = true;
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::TST;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "TST R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::TEQ;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "TEQ R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::CMP;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "CMP R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::CMN;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "CMN R14,#3300012");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("destination operations") {
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::EOR;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "EOR R7,R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::SUB;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SUB R7,R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::RSB;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "RSB R7,R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::SUB;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SUB R7,R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::ADC;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "ADC R7,R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::SBC;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SBC R7,R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::RSC;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "RSC R7,R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::ORR;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "ORR R7,R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::MOV;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MOV R7,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::BIC;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "BIC R7,R14,#3300012");
|
||||||
|
|
||||||
|
alu->opcode = OpCode::MVN;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MVN R7,#3300012");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Coprocessor Data Transfer", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b10101101101001011111000101000110;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
CoprocessorDataTransfer* ldc = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((ldc = std::get_if<CoprocessorDataTransfer>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::GE);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(ldc->offset == 70);
|
||||||
|
CHECK(ldc->cpn == 1);
|
||||||
|
CHECK(ldc->crd == 15);
|
||||||
|
CHECK(ldc->rn == 5);
|
||||||
|
CHECK(ldc->load == false);
|
||||||
|
CHECK(ldc->write == true);
|
||||||
|
CHECK(ldc->len == false);
|
||||||
|
CHECK(ldc->up == true);
|
||||||
|
CHECK(ldc->pre == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STCGE p1,c15,[R5,#70]!");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldc->load = true;
|
||||||
|
ldc->pre = false;
|
||||||
|
ldc->write = false;
|
||||||
|
ldc->len = true;
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDCGEL p1,c15,[R5],#70");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Coprocessor Operand Operation", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b11101110101001011111000101000110;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
CoprocessorDataOperation* cdp = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((cdp = std::get_if<CoprocessorDataOperation>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::AL);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(cdp->crm == 6);
|
||||||
|
CHECK(cdp->cp == 2);
|
||||||
|
CHECK(cdp->cpn == 1);
|
||||||
|
CHECK(cdp->crd == 15);
|
||||||
|
CHECK(cdp->crn == 5);
|
||||||
|
CHECK(cdp->cp_opc == 10);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "CDP p1,10,c15,c5,c6,2");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Coprocessor Register Transfer", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b11101110101001011111000101010110;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
CoprocessorRegisterTransfer* mrc = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE(
|
||||||
|
(mrc = std::get_if<CoprocessorRegisterTransfer>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::AL);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(mrc->crm == 6);
|
||||||
|
CHECK(mrc->cp == 2);
|
||||||
|
CHECK(mrc->cpn == 1);
|
||||||
|
CHECK(mrc->rd == 15);
|
||||||
|
CHECK(mrc->crn == 5);
|
||||||
|
CHECK(mrc->load == false);
|
||||||
|
CHECK(mrc->cp_opc == 5);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MCR p1,5,R15,c5,c6,2");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Software Interrupt", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t raw = 0b00001111101010101010101010101010;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(instruction.condition == Condition::EQ);
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SWIEQ");
|
||||||
|
}
|
||||||
4
tests/cpu/arm/meson.build
Normal file
4
tests/cpu/arm/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,4 @@
|
|||||||
|
tests_sources += files(
|
||||||
|
'instruction.cc',
|
||||||
|
'exec.cc'
|
||||||
|
)
|
||||||
1
tests/cpu/meson.build
Normal file
1
tests/cpu/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1 @@
|
|||||||
|
subdir('arm')
|
||||||
8
tests/main.cc
Normal file
8
tests/main.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,8 @@
|
|||||||
|
#include "util/loglevel.hh"
|
||||||
|
#include <catch2/catch_session.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
|
int
|
||||||
|
main(int argc, char* argv[]) {
|
||||||
|
matar::set_log_level(matar::LogLevel::Off);
|
||||||
|
return Catch::Session().run(argc, argv);
|
||||||
|
}
|
||||||
121
tests/memory.cc
Normal file
121
tests/memory.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,121 @@
|
|||||||
|
#include "memory.hh"
|
||||||
|
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr auto TAG = "[memory]";
|
||||||
|
|
||||||
|
using namespace matar;
|
||||||
|
|
||||||
|
class MemFixture {
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
MemFixture()
|
||||||
|
: memory(std::array<uint8_t, Memory::BIOS_SIZE>(),
|
||||||
|
std::vector<uint8_t>(Header::HEADER_SIZE)) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
protected:
|
||||||
|
Memory memory;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(MemFixture, "bios", TAG) {
|
||||||
|
memory.write(0, 0xAC);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x3FFF, 0x48);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x3FFF) == 0x48);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x2A56, 0x10);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x2A56) == 0x10);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(MemFixture, "board wram", TAG) {
|
||||||
|
memory.write(0x2000000, 0xAC);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x2000000) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x203FFFF, 0x48);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x203FFFF) == 0x48);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x2022A56, 0x10);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x2022A56) == 0x10);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(MemFixture, "chip wram", TAG) {
|
||||||
|
memory.write(0x3000000, 0xAC);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x3000000) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x3007FFF, 0x48);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x3007FFF) == 0x48);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x3002A56, 0x10);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x3002A56) == 0x10);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(MemFixture, "palette ram", TAG) {
|
||||||
|
memory.write(0x5000000, 0xAC);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x5000000) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x50003FF, 0x48);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x50003FF) == 0x48);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x5000156, 0x10);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x5000156) == 0x10);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(MemFixture, "video ram", TAG) {
|
||||||
|
memory.write(0x6000000, 0xAC);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x6000000) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x6017FFF, 0x48);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x6017FFF) == 0x48);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x6012A56, 0x10);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x6012A56) == 0x10);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(MemFixture, "oam obj ram", TAG) {
|
||||||
|
memory.write(0x7000000, 0xAC);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x7000000) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x70003FF, 0x48);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x70003FF) == 0x48);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x7000156, 0x10);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x7000156) == 0x10);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("rom", TAG) {
|
||||||
|
// 32 megabyte ROM
|
||||||
|
Memory memory(std::array<uint8_t, Memory::BIOS_SIZE>(),
|
||||||
|
std::vector<uint8_t>(32 * 1024 * 1024));
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("ROM1") {
|
||||||
|
memory.write(0x8000000, 0xAC);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x8000000) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x9FFFFFF, 0x48);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x9FFFFFF) == 0x48);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0x8ef0256, 0x10);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x8ef0256) == 0x10);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("ROM2") {
|
||||||
|
memory.write(0xA000000, 0xAC);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0xA000000) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0xBFFFFFF, 0x48);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0xBFFFFFF) == 0x48);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0xAEF0256, 0x10);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0xAEF0256) == 0x10);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("ROM3") {
|
||||||
|
memory.write(0xC000000, 0xAC);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0xC000000) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0xDFFFFFF, 0x48);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0xDFFFFFF) == 0x48);
|
||||||
|
|
||||||
|
memory.write(0xCEF0256, 0x10);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0xCEF0256) == 0x10);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
26
tests/meson.build
Normal file
26
tests/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,26 @@
|
|||||||
|
tests_deps = [
|
||||||
|
lib
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
src = include_directories('../src')
|
||||||
|
|
||||||
|
tests_sources = files(
|
||||||
|
'main.cc',
|
||||||
|
'bus.cc',
|
||||||
|
'memory.cc'
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
subdir('cpu')
|
||||||
|
subdir('util')
|
||||||
|
|
||||||
|
catch2 = dependency('catch2', version: '>=3.4.0', static: true)
|
||||||
|
catch2_tests = executable(
|
||||||
|
'matar_tests',
|
||||||
|
tests_sources,
|
||||||
|
dependencies: catch2,
|
||||||
|
link_with: tests_deps,
|
||||||
|
include_directories: [inc, src],
|
||||||
|
build_by_default: false,
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
test('catch2 tests', catch2_tests)
|
||||||
106
tests/util/bits.cc
Normal file
106
tests/util/bits.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,106 @@
|
|||||||
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr auto TAG = "[util][bits]";
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("8 bits", TAG) {
|
||||||
|
uint8_t num = 45;
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 0));
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 1));
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 5));
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 6));
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 7));
|
||||||
|
|
||||||
|
set_bit(num, 6);
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 6));
|
||||||
|
|
||||||
|
rst_bit(num, 6);
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 6));
|
||||||
|
|
||||||
|
chg_bit(num, 5, false);
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 5));
|
||||||
|
|
||||||
|
chg_bit(num, 5, true);
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 5));
|
||||||
|
|
||||||
|
// 0b0110
|
||||||
|
CHECK(bit_range(num, 1, 4) == 6);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("16 bits", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t num = 34587;
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 0));
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 1));
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 5));
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 14));
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 15));
|
||||||
|
|
||||||
|
set_bit(num, 14);
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 14));
|
||||||
|
|
||||||
|
rst_bit(num, 14);
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 14));
|
||||||
|
|
||||||
|
chg_bit(num, 5, true);
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 5));
|
||||||
|
|
||||||
|
// num = 45
|
||||||
|
chg_bit(num, 5, false);
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 5));
|
||||||
|
|
||||||
|
// 0b1000110
|
||||||
|
CHECK(bit_range(num, 2, 8) == 70);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("32 bits", TAG) {
|
||||||
|
uint32_t num = 3194142523;
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 0));
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 1));
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 12));
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 29));
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 30));
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 31));
|
||||||
|
|
||||||
|
set_bit(num, 30);
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 30));
|
||||||
|
|
||||||
|
rst_bit(num, 30);
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 30));
|
||||||
|
|
||||||
|
chg_bit(num, 12, false);
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 12));
|
||||||
|
|
||||||
|
chg_bit(num, 12, true);
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 12));
|
||||||
|
|
||||||
|
// 0b10011000101011111100111
|
||||||
|
CHECK(bit_range(num, 3, 25) == 5003239);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("64 bits", TAG) {
|
||||||
|
uint64_t num = 58943208889991935;
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 0));
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 1));
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 10));
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 55));
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 60));
|
||||||
|
|
||||||
|
set_bit(num, 63);
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 63));
|
||||||
|
|
||||||
|
rst_bit(num, 63);
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 63));
|
||||||
|
|
||||||
|
chg_bit(num, 10, true);
|
||||||
|
CHECK(get_bit(num, 10));
|
||||||
|
|
||||||
|
chg_bit(num, 10, false);
|
||||||
|
CHECK(!get_bit(num, 10));
|
||||||
|
|
||||||
|
// 0b011010001
|
||||||
|
CHECK(bit_range(num, 39, 47) == 209);
|
||||||
|
}
|
||||||
21
tests/util/crypto.cc
Normal file
21
tests/util/crypto.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,21 @@
|
|||||||
|
#include "util/crypto.hh"
|
||||||
|
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr auto TAG = "[util][crypto]";
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("sha256 matar", TAG) {
|
||||||
|
std::array<uint8_t, 5> data = { 'm', 'a', 't', 'a', 'r' };
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(crypto::sha256(data) ==
|
||||||
|
"3b02a908fd5743c0e868675bb6ae77d2a62b3b5f7637413238e2a1e0e94b6a53");
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("sha256 forgis", TAG) {
|
||||||
|
std::array<uint8_t, 32> data = { 'i', ' ', 'p', 'u', 't', ' ', 't', 'h',
|
||||||
|
'e', ' ', 'n', 'e', 'w', ' ', 'f', 'o',
|
||||||
|
'r', 'g', 'i', 's', ' ', 'o', 'n', ' ',
|
||||||
|
't', 'h', 'e', ' ', 'j', 'e', 'e', 'p' };
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(crypto::sha256(data) ==
|
||||||
|
"cfddca2ce2673f355518cbe2df2a8522693c54723a469e8b36a4f68b90d2b759");
|
||||||
|
}
|
||||||
4
tests/util/meson.build
Normal file
4
tests/util/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,4 @@
|
|||||||
|
tests_sources += files(
|
||||||
|
'bits.cc',
|
||||||
|
'crypto.cc'
|
||||||
|
)
|
||||||
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