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...
fae03a263b
| Author | SHA1 | Date | |
|---|---|---|---|
|
fae03a263b
|
|||
|
c4a9c5ee5e
|
|||
|
0029e302b2
|
|||
|
08cc582f23
|
|||
|
933b622493
|
|||
|
8b80f818c6
|
|||
|
441665abad
|
|||
|
1a2e101ebd
|
|||
|
f34efb183f
|
|||
|
9e6b121918
|
|||
|
15c4802838
|
|||
|
0062ad424b
|
|||
|
028c80f6cb
|
|||
|
174008f60c
|
|||
|
e0f7f32699
|
|||
|
36d71a4ee2
|
|||
|
03dbb7052f
|
|||
|
0f09874929
|
|||
|
03ebc6378a
|
|||
|
5ec5e6dddc
|
|||
| 208527b7f8 | |||
|
6822e1255a
|
|||
|
bd91112509
|
|||
|
1baebd72f6
|
|||
|
b55f6ee16b
|
2
.gitignore
vendored
2
.gitignore
vendored
@@ -3,5 +3,5 @@ result
|
|||||||
build/
|
build/
|
||||||
.cache/
|
.cache/
|
||||||
*~
|
*~
|
||||||
#*#
|
\#*\#
|
||||||
.#*
|
.#*
|
||||||
|
|||||||
19
README.md
19
README.md
@@ -5,18 +5,21 @@ But if you are curious (probably not), read ahead
|
|||||||
# Dependencies
|
# Dependencies
|
||||||
## Tested toolchains
|
## Tested toolchains
|
||||||
|
|
||||||
- LLVM 16.0.6
|
- LLVM 18.1.7
|
||||||
- GCC 12.3.0
|
- GCC 14.1.0
|
||||||
|
|
||||||
In theory, any toolchain supporting at least the C++20 standard should work.
|
In theory, any toolchain supporting at least the c++23 standard should work.
|
||||||
I am using LLVM's clang and libcxx as the primary toolchain.
|
I am using LLVM's clang and libcxx as the primary toolchain.
|
||||||
|
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||||||
## Static libraries
|
## Static libraries
|
||||||
|
|
||||||
| Name | Version | Required? |
|
| Name | Version | Required? | Purpose |
|
||||||
|:------:|:----------|:---------:|
|
|:------:|:--------|:---------:|:---------:|
|
||||||
| fmt | >= 10.1.1 | yes |
|
| catch2 | >= 3.4 | no | for tests |
|
||||||
| catch2 | >= 3.4 | for tests |
|
|
||||||
|
|
||||||
This goes without saying but using a different toolchain to compile these libraries before linking probably won't work.
|
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.
|
|
||||||
|
-----
|
||||||
|
|
||||||
|
# LOG
|
||||||
|
- June 11, 2024: After almost an year, I have come back to this silly abandoned project, will probably complete it soon.
|
||||||
|
|||||||
@@ -7,8 +7,7 @@
|
|||||||
#include <fstream>
|
#include <fstream>
|
||||||
#include <iostream>
|
#include <iostream>
|
||||||
#include <memory>
|
#include <memory>
|
||||||
#include <ostream>
|
#include <thread>
|
||||||
#include <unistd.h>
|
|
||||||
#include <vector>
|
#include <vector>
|
||||||
|
|
||||||
// NOLINTBEGIN
|
// NOLINTBEGIN
|
||||||
@@ -93,7 +92,7 @@ main(int argc, const char* argv[]) {
|
|||||||
matar::Cpu cpu(bus);
|
matar::Cpu cpu(bus);
|
||||||
while (true) {
|
while (true) {
|
||||||
cpu.step();
|
cpu.step();
|
||||||
sleep(2);
|
std::this_thread::sleep_for(std::chrono::seconds(1));
|
||||||
}
|
}
|
||||||
} catch (const std::exception& e) {
|
} catch (const std::exception& e) {
|
||||||
std::cerr << "Exception: " << e.what() << std::endl;
|
std::cerr << "Exception: " << e.what() << std::endl;
|
||||||
|
|||||||
30
flake.lock
generated
30
flake.lock
generated
@@ -5,11 +5,11 @@
|
|||||||
"nixpkgs-lib": "nixpkgs-lib"
|
"nixpkgs-lib": "nixpkgs-lib"
|
||||||
},
|
},
|
||||||
"locked": {
|
"locked": {
|
||||||
"lastModified": 1693611461,
|
"lastModified": 1717285511,
|
||||||
"narHash": "sha256-aPODl8vAgGQ0ZYFIRisxYG5MOGSkIczvu2Cd8Gb9+1Y=",
|
"narHash": "sha256-iKzJcpdXih14qYVcZ9QC9XuZYnPc6T8YImb6dX166kw=",
|
||||||
"owner": "hercules-ci",
|
"owner": "hercules-ci",
|
||||||
"repo": "flake-parts",
|
"repo": "flake-parts",
|
||||||
"rev": "7f53fdb7bdc5bb237da7fefef12d099e4fd611ca",
|
"rev": "2a55567fcf15b1b1c7ed712a2c6fadaec7412ea8",
|
||||||
"type": "github"
|
"type": "github"
|
||||||
},
|
},
|
||||||
"original": {
|
"original": {
|
||||||
@@ -20,11 +20,11 @@
|
|||||||
},
|
},
|
||||||
"nixpkgs": {
|
"nixpkgs": {
|
||||||
"locked": {
|
"locked": {
|
||||||
"lastModified": 1695318763,
|
"lastModified": 1717868076,
|
||||||
"narHash": "sha256-FHVPDRP2AfvsxAdc+AsgFJevMz5VBmnZglFUMlxBkcY=",
|
"narHash": "sha256-c83Y9t815Wa34khrux81j8K8ET94ESmCuwORSKm2bQY=",
|
||||||
"owner": "nixos",
|
"owner": "nixos",
|
||||||
"repo": "nixpkgs",
|
"repo": "nixpkgs",
|
||||||
"rev": "e12483116b3b51a185a33a272bf351e357ba9a99",
|
"rev": "cd18e2ae9ab8e2a0a8d715b60c91b54c0ac35ff9",
|
||||||
"type": "github"
|
"type": "github"
|
||||||
},
|
},
|
||||||
"original": {
|
"original": {
|
||||||
@@ -36,20 +36,14 @@
|
|||||||
},
|
},
|
||||||
"nixpkgs-lib": {
|
"nixpkgs-lib": {
|
||||||
"locked": {
|
"locked": {
|
||||||
"dir": "lib",
|
"lastModified": 1717284937,
|
||||||
"lastModified": 1693471703,
|
"narHash": "sha256-lIbdfCsf8LMFloheeE6N31+BMIeixqyQWbSr2vk79EQ=",
|
||||||
"narHash": "sha256-0l03ZBL8P1P6z8MaSDS/MvuU8E75rVxe5eE1N6gxeTo=",
|
"type": "tarball",
|
||||||
"owner": "NixOS",
|
"url": "https://github.com/NixOS/nixpkgs/archive/eb9ceca17df2ea50a250b6b27f7bf6ab0186f198.tar.gz"
|
||||||
"repo": "nixpkgs",
|
|
||||||
"rev": "3e52e76b70d5508f3cec70b882a29199f4d1ee85",
|
|
||||||
"type": "github"
|
|
||||||
},
|
},
|
||||||
"original": {
|
"original": {
|
||||||
"dir": "lib",
|
"type": "tarball",
|
||||||
"owner": "NixOS",
|
"url": "https://github.com/NixOS/nixpkgs/archive/eb9ceca17df2ea50a250b6b27f7bf6ab0186f198.tar.gz"
|
||||||
"ref": "nixos-unstable",
|
|
||||||
"repo": "nixpkgs",
|
|
||||||
"type": "github"
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
},
|
},
|
||||||
"root": {
|
"root": {
|
||||||
|
|||||||
@@ -26,7 +26,7 @@
|
|||||||
".hh"
|
".hh"
|
||||||
".cc"
|
".cc"
|
||||||
".build"
|
".build"
|
||||||
"meson_options.txt"
|
".options"
|
||||||
];
|
];
|
||||||
in
|
in
|
||||||
rec {
|
rec {
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,6 +1,7 @@
|
|||||||
#pragma once
|
#pragma once
|
||||||
|
|
||||||
#include "memory.hh"
|
#include "memory.hh"
|
||||||
|
#include "io/io.hh"
|
||||||
#include <memory>
|
#include <memory>
|
||||||
|
|
||||||
namespace matar {
|
namespace matar {
|
||||||
@@ -8,16 +9,17 @@ class Bus {
|
|||||||
public:
|
public:
|
||||||
Bus(const Memory& memory);
|
Bus(const Memory& memory);
|
||||||
|
|
||||||
uint8_t read_byte(size_t address);
|
uint8_t read_byte(uint32_t address);
|
||||||
void write_byte(size_t address, uint8_t byte);
|
void write_byte(uint32_t address, uint8_t byte);
|
||||||
|
|
||||||
uint16_t read_halfword(size_t address);
|
uint16_t read_halfword(uint32_t address);
|
||||||
void write_halfword(size_t address, uint16_t halfword);
|
void write_halfword(uint32_t address, uint16_t halfword);
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t read_word(size_t address);
|
uint32_t read_word(uint32_t address);
|
||||||
void write_word(size_t address, uint32_t word);
|
void write_word(uint32_t address, uint32_t word);
|
||||||
|
|
||||||
private:
|
private:
|
||||||
|
IoDevices io;
|
||||||
std::shared_ptr<Memory> memory;
|
std::shared_ptr<Memory> memory;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
52
include/cpu/alu.hh
Normal file
52
include/cpu/alu.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,52 @@
|
|||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
enum class ShiftType {
|
||||||
|
LSL = 0b00,
|
||||||
|
LSR = 0b01,
|
||||||
|
ASR = 0b10,
|
||||||
|
ROR = 0b11
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
constexpr auto
|
||||||
|
stringify(ShiftType shift_type) {
|
||||||
|
#define CASE(type) \
|
||||||
|
case ShiftType::type: \
|
||||||
|
return #type;
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (shift_type) {
|
||||||
|
CASE(LSL)
|
||||||
|
CASE(LSR)
|
||||||
|
CASE(ASR)
|
||||||
|
CASE(ROR)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef CASE
|
||||||
|
|
||||||
|
return "";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
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, uint32_t amount, bool& carry);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t
|
||||||
|
sub(uint32_t a, uint32_t b, bool& carry, bool& overflow);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t
|
||||||
|
add(uint32_t a, uint32_t b, bool& carry, bool& overflow, bool c = 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t
|
||||||
|
sbc(uint32_t a, uint32_t b, bool& carry, bool& overflow, bool c);
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -2,12 +2,15 @@
|
|||||||
#include "cpu/alu.hh"
|
#include "cpu/alu.hh"
|
||||||
#include "cpu/psr.hh"
|
#include "cpu/psr.hh"
|
||||||
#include <cstdint>
|
#include <cstdint>
|
||||||
#include <fmt/ostream.h>
|
#include <string>
|
||||||
#include <variant>
|
#include <variant>
|
||||||
|
|
||||||
namespace matar {
|
namespace matar {
|
||||||
|
class Cpu;
|
||||||
|
|
||||||
namespace arm {
|
namespace arm {
|
||||||
|
|
||||||
|
// https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/variant/visit
|
||||||
template<class... Ts>
|
template<class... Ts>
|
||||||
struct overloaded : Ts... {
|
struct overloaded : Ts... {
|
||||||
using Ts::operator()...;
|
using Ts::operator()...;
|
||||||
@@ -23,7 +26,7 @@ struct BranchAndExchange {
|
|||||||
|
|
||||||
struct Branch {
|
struct Branch {
|
||||||
bool link;
|
bool link;
|
||||||
uint32_t offset;
|
int32_t offset;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
struct Multiply {
|
struct Multiply {
|
||||||
@@ -113,6 +116,37 @@ struct DataProcessing {
|
|||||||
OpCode opcode;
|
OpCode opcode;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
constexpr auto
|
||||||
|
stringify(DataProcessing::OpCode opcode) {
|
||||||
|
|
||||||
|
#define CASE(opcode) \
|
||||||
|
case DataProcessing::OpCode::opcode: \
|
||||||
|
return #opcode;
|
||||||
|
|
||||||
|
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 "";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
struct PsrTransfer {
|
struct PsrTransfer {
|
||||||
enum class Type {
|
enum class Type {
|
||||||
Mrs,
|
Mrs,
|
||||||
@@ -178,23 +212,19 @@ using InstructionData = std::variant<BranchAndExchange,
|
|||||||
SoftwareInterrupt>;
|
SoftwareInterrupt>;
|
||||||
|
|
||||||
struct Instruction {
|
struct Instruction {
|
||||||
|
Instruction(uint32_t insn);
|
||||||
|
Instruction(Condition condition, InstructionData data)
|
||||||
|
: condition(condition)
|
||||||
|
, data(data) {};
|
||||||
|
|
||||||
|
void exec(Cpu& cpu);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
std::string disassemble();
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
Condition condition;
|
Condition condition;
|
||||||
InstructionData data;
|
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 {};
|
|
||||||
}
|
|
||||||
3
include/cpu/arm/meson.build
Normal file
3
include/cpu/arm/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,3 @@
|
|||||||
|
headers += files(
|
||||||
|
'instruction.hh'
|
||||||
|
)
|
||||||
@@ -1,21 +1,70 @@
|
|||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "arm/instruction.hh"
|
||||||
#include "bus.hh"
|
#include "bus.hh"
|
||||||
|
#include "cpu/psr.hh"
|
||||||
|
#include "thumb/instruction.hh"
|
||||||
|
|
||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
|
||||||
namespace matar {
|
namespace matar {
|
||||||
class CpuImpl;
|
|
||||||
|
|
||||||
class Cpu {
|
class Cpu {
|
||||||
public:
|
public:
|
||||||
Cpu(const Bus& bus) noexcept;
|
Cpu(const Bus& bus) noexcept;
|
||||||
Cpu(const Cpu&) = delete;
|
|
||||||
Cpu(Cpu&&) = delete;
|
|
||||||
Cpu& operator=(const Cpu&) = delete;
|
|
||||||
Cpu& operator=(Cpu&&) = delete;
|
|
||||||
|
|
||||||
~Cpu();
|
|
||||||
|
|
||||||
void step();
|
void step();
|
||||||
|
void chg_mode(const Mode to);
|
||||||
|
|
||||||
private:
|
private:
|
||||||
std::unique_ptr<CpuImpl> impl;
|
friend void arm::Instruction::exec(Cpu& cpu);
|
||||||
|
friend void thumb::Instruction::exec(Cpu& cpu);
|
||||||
|
|
||||||
|
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_OLD_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 SP_INDEX = 13;
|
||||||
|
static_assert(SP_INDEX < GPR_COUNT);
|
||||||
|
uint32_t& sp = gpr[SP_INDEX];
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr uint8_t LR_INDEX = 14;
|
||||||
|
static_assert(LR_INDEX < GPR_COUNT);
|
||||||
|
uint32_t& lr = gpr[LR_INDEX];
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr uint8_t PC_INDEX = 15;
|
||||||
|
static_assert(PC_INDEX < GPR_COUNT);
|
||||||
|
uint32_t& pc = gpr[PC_INDEX];
|
||||||
|
|
||||||
|
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_OLD_FIRST - 1> 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
|
||||||
|
|
||||||
|
bool is_flushed;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,3 +1,8 @@
|
|||||||
headers += files(
|
headers += files(
|
||||||
|
'alu.hh',
|
||||||
'cpu.hh',
|
'cpu.hh',
|
||||||
|
'psr.hh'
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
subdir('arm')
|
||||||
|
subdir('thumb')
|
||||||
@@ -1,7 +1,6 @@
|
|||||||
#pragma once
|
#pragma once
|
||||||
|
|
||||||
#include <cstdint>
|
#include <cstdint>
|
||||||
#include <fmt/ostream.h>
|
|
||||||
|
|
||||||
namespace matar {
|
namespace matar {
|
||||||
enum class Mode {
|
enum class Mode {
|
||||||
@@ -38,6 +37,38 @@ enum class Condition {
|
|||||||
AL = 0b1110
|
AL = 0b1110
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
constexpr auto
|
||||||
|
stringify(Condition cond) {
|
||||||
|
|
||||||
|
#define CASE(cond) \
|
||||||
|
case Condition::cond: \
|
||||||
|
return #cond;
|
||||||
|
|
||||||
|
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: {
|
||||||
|
return "";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef CASE
|
||||||
|
|
||||||
|
return "";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
class Psr {
|
class Psr {
|
||||||
public:
|
public:
|
||||||
// clear the reserved bits i.e, [8:27]
|
// clear the reserved bits i.e, [8:27]
|
||||||
@@ -84,17 +115,7 @@ class Psr {
|
|||||||
|
|
||||||
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 = 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 {};
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
291
include/cpu/thumb/instruction.hh
Normal file
291
include/cpu/thumb/instruction.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,291 @@
|
|||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
|
||||||
|
#include "cpu/alu.hh"
|
||||||
|
#include "cpu/psr.hh"
|
||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
#include <string>
|
||||||
|
#include <variant>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
class Cpu;
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace thumb {
|
||||||
|
|
||||||
|
// https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/variant/visit
|
||||||
|
template<class... Ts>
|
||||||
|
struct overloaded : Ts... {
|
||||||
|
using Ts::operator()...;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
template<class... Ts>
|
||||||
|
overloaded(Ts...) -> overloaded<Ts...>;
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr size_t INSTRUCTION_SIZE = 2;
|
||||||
|
static constexpr uint8_t LO_GPR_COUNT = 8;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct MoveShiftedRegister {
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t rs;
|
||||||
|
uint8_t offset;
|
||||||
|
ShiftType opcode;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct AddSubtract {
|
||||||
|
enum class OpCode {
|
||||||
|
ADD = 0,
|
||||||
|
SUB = 1
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t rs;
|
||||||
|
uint8_t offset;
|
||||||
|
OpCode opcode;
|
||||||
|
bool imm;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
constexpr auto
|
||||||
|
stringify(AddSubtract::OpCode opcode) {
|
||||||
|
#define CASE(opcode) \
|
||||||
|
case AddSubtract::OpCode::opcode: \
|
||||||
|
return #opcode;
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (opcode) {
|
||||||
|
CASE(ADD)
|
||||||
|
CASE(SUB)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef CASE
|
||||||
|
return "";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
struct MovCmpAddSubImmediate {
|
||||||
|
enum class OpCode {
|
||||||
|
MOV = 0b00,
|
||||||
|
CMP = 0b01,
|
||||||
|
ADD = 0b10,
|
||||||
|
SUB = 0b11
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t offset;
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
OpCode opcode;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
constexpr auto
|
||||||
|
stringify(MovCmpAddSubImmediate::OpCode opcode) {
|
||||||
|
#define CASE(opcode) \
|
||||||
|
case MovCmpAddSubImmediate::OpCode::opcode: \
|
||||||
|
return #opcode;
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (opcode) {
|
||||||
|
CASE(MOV)
|
||||||
|
CASE(CMP)
|
||||||
|
CASE(ADD)
|
||||||
|
CASE(SUB)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef CASE
|
||||||
|
return "";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
struct AluOperations {
|
||||||
|
enum class OpCode {
|
||||||
|
AND = 0b0000,
|
||||||
|
EOR = 0b0001,
|
||||||
|
LSL = 0b0010,
|
||||||
|
LSR = 0b0011,
|
||||||
|
ASR = 0b0100,
|
||||||
|
ADC = 0b0101,
|
||||||
|
SBC = 0b0110,
|
||||||
|
ROR = 0b0111,
|
||||||
|
TST = 0b1000,
|
||||||
|
NEG = 0b1001,
|
||||||
|
CMP = 0b1010,
|
||||||
|
CMN = 0b1011,
|
||||||
|
ORR = 0b1100,
|
||||||
|
MUL = 0b1101,
|
||||||
|
BIC = 0b1110,
|
||||||
|
MVN = 0b1111
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t rs;
|
||||||
|
OpCode opcode;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
constexpr auto
|
||||||
|
stringify(AluOperations::OpCode opcode) {
|
||||||
|
|
||||||
|
#define CASE(opcode) \
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::opcode: \
|
||||||
|
return #opcode;
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (opcode) {
|
||||||
|
CASE(AND)
|
||||||
|
CASE(EOR)
|
||||||
|
CASE(LSL)
|
||||||
|
CASE(LSR)
|
||||||
|
CASE(ASR)
|
||||||
|
CASE(ADC)
|
||||||
|
CASE(SBC)
|
||||||
|
CASE(ROR)
|
||||||
|
CASE(TST)
|
||||||
|
CASE(NEG)
|
||||||
|
CASE(CMP)
|
||||||
|
CASE(CMN)
|
||||||
|
CASE(ORR)
|
||||||
|
CASE(MUL)
|
||||||
|
CASE(BIC)
|
||||||
|
CASE(MVN)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef CASE
|
||||||
|
return "";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
struct HiRegisterOperations {
|
||||||
|
enum class OpCode {
|
||||||
|
ADD = 0b00,
|
||||||
|
CMP = 0b01,
|
||||||
|
MOV = 0b10,
|
||||||
|
BX = 0b11
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t rs;
|
||||||
|
OpCode opcode;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
constexpr auto
|
||||||
|
stringify(HiRegisterOperations::OpCode opcode) {
|
||||||
|
#define CASE(opcode) \
|
||||||
|
case HiRegisterOperations::OpCode::opcode: \
|
||||||
|
return #opcode;
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (opcode) {
|
||||||
|
CASE(ADD)
|
||||||
|
CASE(CMP)
|
||||||
|
CASE(MOV)
|
||||||
|
CASE(BX)
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef CASE
|
||||||
|
return "";
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
struct PcRelativeLoad {
|
||||||
|
uint16_t word;
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct LoadStoreRegisterOffset {
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t rb;
|
||||||
|
uint8_t ro;
|
||||||
|
bool byte;
|
||||||
|
bool load;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct LoadStoreSignExtendedHalfword {
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t rb;
|
||||||
|
uint8_t ro;
|
||||||
|
bool s;
|
||||||
|
bool h;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct LoadStoreImmediateOffset {
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t rb;
|
||||||
|
uint8_t offset;
|
||||||
|
bool load;
|
||||||
|
bool byte;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct LoadStoreHalfword {
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
uint8_t rb;
|
||||||
|
uint8_t offset;
|
||||||
|
bool load;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct SpRelativeLoad {
|
||||||
|
uint16_t word;
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
bool load;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct LoadAddress {
|
||||||
|
uint16_t word;
|
||||||
|
uint8_t rd;
|
||||||
|
bool sp;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct AddOffsetStackPointer {
|
||||||
|
int16_t word;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct PushPopRegister {
|
||||||
|
uint8_t regs;
|
||||||
|
bool pclr;
|
||||||
|
bool load;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct MultipleLoad {
|
||||||
|
uint8_t regs;
|
||||||
|
uint8_t rb;
|
||||||
|
bool load;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct ConditionalBranch {
|
||||||
|
int32_t offset;
|
||||||
|
Condition condition;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct SoftwareInterrupt {
|
||||||
|
uint8_t vector;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct UnconditionalBranch {
|
||||||
|
int32_t offset;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct LongBranchWithLink {
|
||||||
|
uint16_t offset;
|
||||||
|
bool high;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
using InstructionData = std::variant<MoveShiftedRegister,
|
||||||
|
AddSubtract,
|
||||||
|
MovCmpAddSubImmediate,
|
||||||
|
AluOperations,
|
||||||
|
HiRegisterOperations,
|
||||||
|
PcRelativeLoad,
|
||||||
|
LoadStoreRegisterOffset,
|
||||||
|
LoadStoreSignExtendedHalfword,
|
||||||
|
LoadStoreImmediateOffset,
|
||||||
|
LoadStoreHalfword,
|
||||||
|
SpRelativeLoad,
|
||||||
|
LoadAddress,
|
||||||
|
AddOffsetStackPointer,
|
||||||
|
PushPopRegister,
|
||||||
|
MultipleLoad,
|
||||||
|
ConditionalBranch,
|
||||||
|
SoftwareInterrupt,
|
||||||
|
UnconditionalBranch,
|
||||||
|
LongBranchWithLink>;
|
||||||
|
|
||||||
|
struct Instruction {
|
||||||
|
Instruction(uint16_t insn);
|
||||||
|
Instruction(InstructionData data)
|
||||||
|
: data(data) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
void exec(Cpu& cpu);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
std::string disassemble();
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
InstructionData data;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
3
include/cpu/thumb/meson.build
Normal file
3
include/cpu/thumb/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,3 @@
|
|||||||
|
headers += files(
|
||||||
|
'instruction.hh'
|
||||||
|
)
|
||||||
32
include/io/io.hh
Normal file
32
include/io/io.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,32 @@
|
|||||||
|
#pragma once
|
||||||
|
#include "lcd.hh"
|
||||||
|
#include "sound.hh"
|
||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
class IoDevices {
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
uint8_t read_byte(uint32_t) const;
|
||||||
|
void write_byte(uint32_t, uint8_t);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t read_word(uint32_t) const;
|
||||||
|
void write_word(uint32_t, uint32_t);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint16_t read_halfword(uint32_t) const;
|
||||||
|
void write_halfword(uint32_t, uint16_t);
|
||||||
|
|
||||||
|
private:
|
||||||
|
struct {
|
||||||
|
using u16 = uint16_t;
|
||||||
|
bool post_boot_flag;
|
||||||
|
bool interrupt_master_enabler;
|
||||||
|
u16 interrupt_enable;
|
||||||
|
u16 interrupt_request_flags;
|
||||||
|
u16 waitstate_control;
|
||||||
|
bool low_power_mode;
|
||||||
|
} system = {};
|
||||||
|
|
||||||
|
struct lcd lcd = {};
|
||||||
|
struct sound sound = {};
|
||||||
|
};
|
||||||
|
}
|
||||||
84
include/io/lcd.hh
Normal file
84
include/io/lcd.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,84 @@
|
|||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
|
||||||
|
// NOLINTBEGIN(cppcoreguidelines-avoid-c-arrays)
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
4000000h 2 R/W DISPCNT LCD Control
|
||||||
|
4000002h 2 R/W - Undocumented - Green Swap
|
||||||
|
4000004h 2 R/W DISPSTAT General LCD Status (STAT,LYC)
|
||||||
|
4000006h 2 R VCOUNT Vertical Counter (LY)
|
||||||
|
4000008h 2 R/W BG0CNT BG0 Control
|
||||||
|
400000Ah 2 R/W BG1CNT BG1 Control
|
||||||
|
400000Ch 2 R/W BG2CNT BG2 Control
|
||||||
|
400000Eh 2 R/W BG3CNT BG3 Control
|
||||||
|
4000010h 2 W BG0HOFS BG0 X-Offset
|
||||||
|
4000012h 2 W BG0VOFS BG0 Y-Offset
|
||||||
|
4000014h 2 W BG1HOFS BG1 X-Offset
|
||||||
|
4000016h 2 W BG1VOFS BG1 Y-Offset
|
||||||
|
4000018h 2 W BG2HOFS BG2 X-Offset
|
||||||
|
400001Ah 2 W BG2VOFS BG2 Y-Offset
|
||||||
|
400001Ch 2 W BG3HOFS BG3 X-Offset
|
||||||
|
400001Eh 2 W BG3VOFS BG3 Y-Offset
|
||||||
|
4000020h 2 W BG2PA BG2 Rotation/Scaling Parameter A (dx)
|
||||||
|
4000022h 2 W BG2PB BG2 Rotation/Scaling Parameter B (dmx)
|
||||||
|
4000024h 2 W BG2PC BG2 Rotation/Scaling Parameter C (dy)
|
||||||
|
4000026h 2 W BG2PD BG2 Rotation/Scaling Parameter D (dmy)
|
||||||
|
4000028h 4 W BG2X BG2 Reference Point X-Coordinate
|
||||||
|
400002Ch 4 W BG2Y BG2 Reference Point Y-Coordinate
|
||||||
|
4000030h 2 W BG3PA BG3 Rotation/Scaling Parameter A (dx)
|
||||||
|
4000032h 2 W BG3PB BG3 Rotation/Scaling Parameter B (dmx)
|
||||||
|
4000034h 2 W BG3PC BG3 Rotation/Scaling Parameter C (dy)
|
||||||
|
4000036h 2 W BG3PD BG3 Rotation/Scaling Parameter D (dmy)
|
||||||
|
4000038h 4 W BG3X BG3 Reference Point X-Coordinate
|
||||||
|
400003Ch 4 W BG3Y BG3 Reference Point Y-Coordinate
|
||||||
|
4000040h 2 W WIN0H Window 0 Horizontal Dimensions
|
||||||
|
4000042h 2 W WIN1H Window 1 Horizontal Dimensions
|
||||||
|
4000044h 2 W WIN0V Window 0 Vertical Dimensions
|
||||||
|
4000046h 2 W WIN1V Window 1 Vertical Dimensions
|
||||||
|
4000048h 2 R/W WININ Inside of Window 0 and 1
|
||||||
|
400004Ah 2 R/W WINOUT Inside of OBJ Window & Outside of Windows
|
||||||
|
400004Ch 2 W MOSAIC Mosaic Size
|
||||||
|
400004Eh - - Not used
|
||||||
|
4000050h 2 R/W BLDCNT Color Special Effects Selection
|
||||||
|
4000052h 2 R/W BLDALPHA Alpha Blending Coefficients
|
||||||
|
4000054h 2 W BLDY Brightness (Fade-In/Out) Coefficient
|
||||||
|
4000056h - - Not used
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
struct lcd {
|
||||||
|
using u16 = uint16_t;
|
||||||
|
|
||||||
|
u16 lcd_control;
|
||||||
|
u16 general_lcd_status;
|
||||||
|
u16 vertical_counter;
|
||||||
|
u16 bg0_control;
|
||||||
|
u16 bg1_control;
|
||||||
|
u16 bg2_control;
|
||||||
|
u16 bg3_control;
|
||||||
|
u16 bg0_x_offset;
|
||||||
|
u16 bg0_y_offset;
|
||||||
|
u16 bg1_x_offset;
|
||||||
|
u16 bg1_y_offset;
|
||||||
|
u16 bg2_x_offset;
|
||||||
|
u16 bg2_y_offset;
|
||||||
|
u16 bg3_x_offset;
|
||||||
|
u16 bg3_y_offset;
|
||||||
|
u16 bg2_rot_scaling_parameters[4];
|
||||||
|
u16 bg2_reference_x[2];
|
||||||
|
u16 bg2_reference_y[2];
|
||||||
|
u16 bg3_rot_scaling_parameters[4];
|
||||||
|
u16 bg3_reference_x[2];
|
||||||
|
u16 bg3_reference_y[2];
|
||||||
|
u16 win0_horizontal_dimensions;
|
||||||
|
u16 win1_horizontal_dimensions;
|
||||||
|
u16 win0_vertical_dimensions;
|
||||||
|
u16 win1_vertical_dimensions;
|
||||||
|
u16 inside_win_0_1;
|
||||||
|
u16 outside_win;
|
||||||
|
u16 mosaic_size;
|
||||||
|
u16 color_special_effects_selection;
|
||||||
|
u16 alpha_blending_coefficients;
|
||||||
|
u16 brightness_coefficient;
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// NOLINTEND(cppcoreguidelines-avoid-c-arrays)
|
||||||
3
include/io/meson.build
Normal file
3
include/io/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,3 @@
|
|||||||
|
headers += files(
|
||||||
|
'io.hh'
|
||||||
|
)
|
||||||
66
include/io/sound.hh
Normal file
66
include/io/sound.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,66 @@
|
|||||||
|
#include <cstdint>
|
||||||
|
|
||||||
|
// NOLINTBEGIN(cppcoreguidelines-avoid-c-arrays)
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
4000060h 2 R/W SOUND1CNT_L Channel 1 Sweep register (NR10)
|
||||||
|
4000062h 2 R/W SOUND1CNT_H Channel 1 Duty/Length/Envelope (NR11, NR12)
|
||||||
|
4000064h 2 R/W SOUND1CNT_X Channel 1 Frequency/Control (NR13, NR14)
|
||||||
|
4000066h - - Not used
|
||||||
|
4000068h 2 R/W SOUND2CNT_L Channel 2 Duty/Length/Envelope (NR21, NR22)
|
||||||
|
400006Ah - - Not used
|
||||||
|
400006Ch 2 R/W SOUND2CNT_H Channel 2 Frequency/Control (NR23, NR24)
|
||||||
|
400006Eh - - Not used
|
||||||
|
4000070h 2 R/W SOUND3CNT_L Channel 3 Stop/Wave RAM select (NR30)
|
||||||
|
4000072h 2 R/W SOUND3CNT_H Channel 3 Length/Volume (NR31, NR32)
|
||||||
|
4000074h 2 R/W SOUND3CNT_X Channel 3 Frequency/Control (NR33, NR34)
|
||||||
|
4000076h - - Not used
|
||||||
|
4000078h 2 R/W SOUND4CNT_L Channel 4 Length/Envelope (NR41, NR42)
|
||||||
|
400007Ah - - Not used
|
||||||
|
400007Ch 2 R/W SOUND4CNT_H Channel 4 Frequency/Control (NR43, NR44)
|
||||||
|
400007Eh - - Not used
|
||||||
|
4000080h 2 R/W SOUNDCNT_L Control Stereo/Volume/Enable (NR50, NR51)
|
||||||
|
4000082h 2 R/W SOUNDCNT_H Control Mixing/DMA Control
|
||||||
|
4000084h 2 R/W SOUNDCNT_X Control Sound on/off (NR52)
|
||||||
|
4000086h - - Not used
|
||||||
|
4000088h 2 BIOS SOUNDBIAS Sound PWM Control
|
||||||
|
400008Ah .. - - Not used
|
||||||
|
4000090h 2x10h R/W WAVE_RAM Channel 3 Wave Pattern RAM (2 banks!!)
|
||||||
|
40000A0h 4 W FIFO_A Channel A FIFO, Data 0-3
|
||||||
|
40000A4h 4 W FIFO_B Channel B FIFO, Data 0-3
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
struct sound{
|
||||||
|
using u16 = uint16_t;
|
||||||
|
|
||||||
|
// channel 1
|
||||||
|
u16 ch1_sweep;
|
||||||
|
u16 ch1_duty_length_env;
|
||||||
|
u16 ch1_freq_control;
|
||||||
|
|
||||||
|
// channel 2
|
||||||
|
u16 ch2_duty_length_env;
|
||||||
|
u16 ch2_freq_control;
|
||||||
|
|
||||||
|
// channel 3
|
||||||
|
u16 ch3_stop_wave_ram_select;
|
||||||
|
u16 ch3_length_volume;
|
||||||
|
u16 ch3_freq_control;
|
||||||
|
u16 ch3_wave_pattern[8];
|
||||||
|
|
||||||
|
// channel 4
|
||||||
|
u16 ch4_length_env;
|
||||||
|
u16 ch4_freq_control;
|
||||||
|
|
||||||
|
// control
|
||||||
|
u16 ctrl_stereo_volume;
|
||||||
|
u16 ctrl_mixing;
|
||||||
|
u16 ctrl_sound_on_off;
|
||||||
|
u16 pwm_control;
|
||||||
|
|
||||||
|
// fifo
|
||||||
|
u16 fifo_a[2];
|
||||||
|
u16 fifo_b[2];
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// NOLINTEND(cppcoreguidelines-avoid-c-arrays)
|
||||||
@@ -10,25 +10,23 @@
|
|||||||
namespace matar {
|
namespace matar {
|
||||||
class Memory {
|
class Memory {
|
||||||
public:
|
public:
|
||||||
static constexpr size_t BIOS_SIZE = 1024 * 16;
|
static constexpr uint32_t BIOS_SIZE = 1024 * 16;
|
||||||
|
|
||||||
Memory(std::array<uint8_t, BIOS_SIZE>&& bios, std::vector<uint8_t>&& rom);
|
Memory(std::array<uint8_t, BIOS_SIZE>&& bios, std::vector<uint8_t>&& rom);
|
||||||
|
|
||||||
uint8_t read(size_t address) const;
|
uint8_t read(uint32_t address) const;
|
||||||
void write(size_t address, uint8_t byte);
|
void write(uint32_t address, uint8_t byte);
|
||||||
|
|
||||||
private:
|
private:
|
||||||
#define MEMORY_REGION(name, start, end) \
|
#define MEMORY_REGION(name, start) \
|
||||||
static constexpr size_t name##_START = start; \
|
static constexpr uint32_t name##_START = start;
|
||||||
static constexpr size_t name##_END = end;
|
|
||||||
|
|
||||||
#define DECL_MEMORY(name, ident, start, end) \
|
#define DECL_MEMORY(name, ident, start, end) \
|
||||||
MEMORY_REGION(name, start, end) \
|
MEMORY_REGION(name, start) \
|
||||||
std::array<uint8_t, name##_END - name##_START + 1> ident;
|
std::array<uint8_t, end - start + 1> ident;
|
||||||
|
|
||||||
MEMORY_REGION(BIOS, 0x00000000, 0x00003FFF)
|
MEMORY_REGION(BIOS, 0x00000000)
|
||||||
std::array<uint8_t, BIOS_SIZE> bios;
|
std::array<uint8_t, BIOS_SIZE> bios;
|
||||||
static_assert(BIOS_END - BIOS_START + 1 == BIOS_SIZE);
|
|
||||||
|
|
||||||
// board working RAM
|
// board working RAM
|
||||||
DECL_MEMORY(BOARD_WRAM, board_wram, 0x02000000, 0x0203FFFF)
|
DECL_MEMORY(BOARD_WRAM, board_wram, 0x02000000, 0x0203FFFF)
|
||||||
@@ -47,13 +45,12 @@ class Memory {
|
|||||||
|
|
||||||
#undef DECL_MEMORY
|
#undef DECL_MEMORY
|
||||||
|
|
||||||
MEMORY_REGION(ROM_0, 0x08000000, 0x09FFFFFF)
|
MEMORY_REGION(ROM_0, 0x08000000)
|
||||||
MEMORY_REGION(ROM_1, 0x0A000000, 0x0BFFFFFF)
|
MEMORY_REGION(ROM_1, 0x0A000000)
|
||||||
MEMORY_REGION(ROM_2, 0x0C000000, 0x0DFFFFFF)
|
MEMORY_REGION(ROM_2, 0x0C000000)
|
||||||
|
|
||||||
#undef MEMORY_REGION
|
#undef MEMORY_REGION
|
||||||
|
std::unordered_map<uint32_t, uint8_t> invalid_mem;
|
||||||
std::unordered_map<size_t, uint8_t> invalid_mem;
|
|
||||||
std::vector<uint8_t> rom;
|
std::vector<uint8_t> rom;
|
||||||
Header header;
|
Header header;
|
||||||
void parse_header();
|
void parse_header();
|
||||||
|
|||||||
@@ -8,5 +8,6 @@ inc = include_directories('.')
|
|||||||
|
|
||||||
subdir('cpu')
|
subdir('cpu')
|
||||||
subdir('util')
|
subdir('util')
|
||||||
|
subdir('io')
|
||||||
|
|
||||||
install_headers(headers, subdir: meson.project_name(), preserve_path: true)
|
install_headers(headers, subdir: meson.project_name(), preserve_path: true)
|
||||||
24
meson.build
24
meson.build
@@ -4,33 +4,11 @@ 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++23',
|
||||||
'default_library=static'])
|
'default_library=static'])
|
||||||
|
|
||||||
compiler = meson.get_compiler('cpp')
|
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
|
|
||||||
'''
|
|
||||||
|
|
||||||
subdir('include')
|
subdir('include')
|
||||||
subdir('src')
|
subdir('src')
|
||||||
subdir('apps')
|
subdir('apps')
|
||||||
|
|||||||
2
meson.options
Normal file
2
meson.options
Normal file
@@ -0,0 +1,2 @@
|
|||||||
|
option('tests', type : 'boolean', value : true, description: 'enable tests')
|
||||||
|
option('disassembler', type: 'boolean', value: true, description: 'enable disassembler')
|
||||||
@@ -1 +0,0 @@
|
|||||||
option('tests', type : 'boolean', value : true, description: 'enable tests')
|
|
||||||
1248
nix/Cargo.lock
generated
Normal file
1248
nix/Cargo.lock
generated
Normal file
File diff suppressed because it is too large
Load Diff
@@ -1,17 +1,10 @@
|
|||||||
{ ... }: {
|
{ ... }: {
|
||||||
perSystem = { pkgs, src, ... }:
|
perSystem = { pkgs, src, ... }:
|
||||||
let
|
let
|
||||||
llvm = pkgs.llvmPackages_16;
|
llvm = pkgs.llvmPackages_18;
|
||||||
stdenv = llvm.libcxxStdenv;
|
stdenv = llvm.libcxxStdenv;
|
||||||
|
|
||||||
libraries = with pkgs; [
|
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
|
(catch2_3.override { inherit stdenv; }).out
|
||||||
];
|
];
|
||||||
in
|
in
|
||||||
@@ -19,7 +12,7 @@
|
|||||||
packages.matar-clang = pkgs.callPackage ./build.nix { inherit src libraries stdenv; };
|
packages.matar-clang = pkgs.callPackage ./build.nix { inherit src libraries stdenv; };
|
||||||
devShells.matar-clang = pkgs.callPackage ./shell.nix {
|
devShells.matar-clang = pkgs.callPackage ./shell.nix {
|
||||||
inherit libraries stdenv;
|
inherit libraries stdenv;
|
||||||
tools = with pkgs; [ clang-tools_16 ];
|
tools = with pkgs; [ (clang-tools_18.override { enableLibcxx = true; }) ];
|
||||||
};
|
};
|
||||||
};
|
};
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,13 +1,14 @@
|
|||||||
{ ... }: {
|
{ ... }: {
|
||||||
perSystem = { pkgs, src, ... }:
|
perSystem = { pkgs, src, ... }:
|
||||||
let
|
let
|
||||||
|
stdenv = pkgs.gcc14Stdenv;
|
||||||
|
|
||||||
libraries = with pkgs; [
|
libraries = with pkgs; [
|
||||||
(pkgs.fmt.override { enableShared = false; }).dev
|
(catch2_3.override { inherit stdenv; }).out
|
||||||
catch2_3.out
|
|
||||||
];
|
];
|
||||||
in
|
in
|
||||||
{
|
{
|
||||||
packages.matar = pkgs.callPackage ./build.nix { inherit src libraries; };
|
packages.matar = pkgs.callPackage ./build.nix { inherit src libraries stdenv; };
|
||||||
devShells.matar = pkgs.callPackage ./shell.nix { inherit libraries; };
|
devShells.matar = pkgs.callPackage ./shell.nix { inherit libraries stdenv; };
|
||||||
};
|
};
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
58
src/bus.cc
58
src/bus.cc
@@ -3,53 +3,81 @@
|
|||||||
#include <memory>
|
#include <memory>
|
||||||
|
|
||||||
namespace matar {
|
namespace matar {
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr uint32_t IO_START = 0x4000000;
|
||||||
|
static constexpr uint32_t IO_END = 0x40003FE;
|
||||||
|
|
||||||
Bus::Bus(const Memory& memory)
|
Bus::Bus(const Memory& memory)
|
||||||
: memory(std::make_shared<Memory>(memory)) {}
|
: memory(std::make_shared<Memory>(memory)) {}
|
||||||
|
|
||||||
uint8_t
|
uint8_t
|
||||||
Bus::read_byte(size_t address) {
|
Bus::read_byte(uint32_t address) {
|
||||||
|
if (address >= IO_START && address <= IO_END)
|
||||||
|
return io.read_byte(address);
|
||||||
|
|
||||||
return memory->read(address);
|
return memory->read(address);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void
|
void
|
||||||
Bus::write_byte(size_t address, uint8_t byte) {
|
Bus::write_byte(uint32_t address, uint8_t byte) {
|
||||||
|
if (address >= IO_START && address <= IO_END) {
|
||||||
|
io.write_byte(address, byte);
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
memory->write(address, byte);
|
memory->write(address, byte);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
uint16_t
|
uint16_t
|
||||||
Bus::read_halfword(size_t address) {
|
Bus::read_halfword(uint32_t address) {
|
||||||
if (address & 0b01)
|
if (address & 0b01)
|
||||||
glogger.warn("Reading a non aligned halfword address");
|
glogger.warn("Reading a non aligned halfword address");
|
||||||
|
|
||||||
return memory->read(address) | memory->read(address + 1) << 8;
|
if (address >= IO_START && address <= IO_END)
|
||||||
|
return io.read_halfword(address);
|
||||||
|
|
||||||
|
return read_byte(address) | read_byte(address + 1) << 8;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void
|
void
|
||||||
Bus::write_halfword(size_t address, uint16_t halfword) {
|
Bus::write_halfword(uint32_t address, uint16_t halfword) {
|
||||||
if (address & 0b01)
|
if (address & 0b01)
|
||||||
glogger.warn("Writing to a non aligned halfword address");
|
glogger.warn("Writing to a non aligned halfword address");
|
||||||
|
|
||||||
memory->write(address, halfword & 0xFF);
|
if (address >= IO_START && address <= IO_END) {
|
||||||
memory->write(address + 1, halfword >> 8 & 0xFF);
|
io.write_halfword(address, halfword);
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
write_byte(address, halfword & 0xFF);
|
||||||
|
write_byte(address + 1, halfword >> 8 & 0xFF);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t
|
uint32_t
|
||||||
Bus::read_word(size_t address) {
|
Bus::read_word(uint32_t address) {
|
||||||
if (address & 0b11)
|
if (address & 0b11)
|
||||||
glogger.warn("Reading a non aligned word address");
|
glogger.warn("Reading a non aligned word address");
|
||||||
|
|
||||||
return memory->read(address) | memory->read(address + 1) << 8 |
|
if (address >= IO_START && address <= IO_END)
|
||||||
memory->read(address + 2) << 16 | memory->read(address + 3) << 24;
|
return io.read_word(address);
|
||||||
|
|
||||||
|
return read_byte(address) | read_byte(address + 1) << 8 |
|
||||||
|
read_byte(address + 2) << 16 | read_byte(address + 3) << 24;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void
|
void
|
||||||
Bus::write_word(size_t address, uint32_t word) {
|
Bus::write_word(uint32_t address, uint32_t word) {
|
||||||
if (address & 0b11)
|
if (address & 0b11)
|
||||||
glogger.warn("Writing to a non aligned word address");
|
glogger.warn("Writing to a non aligned word address");
|
||||||
|
|
||||||
memory->write(address, word & 0xFF);
|
if (address >= IO_START && address <= IO_END) {
|
||||||
memory->write(address + 1, word >> 8 & 0xFF);
|
io.write_word(address, word);
|
||||||
memory->write(address + 2, word >> 16 & 0xFF);
|
return;
|
||||||
memory->write(address + 3, word >> 24 & 0xFF);
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
write_byte(address, word & 0xFF);
|
||||||
|
write_byte(address + 1, word >> 8 & 0xFF);
|
||||||
|
write_byte(address + 2, word >> 16 & 0xFF);
|
||||||
|
write_byte(address + 3, word >> 24 & 0xFF);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,9 +1,10 @@
|
|||||||
#include "alu.hh"
|
#include "cpu/alu.hh"
|
||||||
#include "util/bits.hh"
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include <bit>
|
||||||
|
|
||||||
namespace matar {
|
namespace matar {
|
||||||
uint32_t
|
uint32_t
|
||||||
eval_shift(ShiftType shift_type, uint32_t value, uint8_t amount, bool& carry) {
|
eval_shift(ShiftType shift_type, uint32_t value, uint32_t amount, bool& carry) {
|
||||||
uint32_t eval = 0;
|
uint32_t eval = 0;
|
||||||
|
|
||||||
switch (shift_type) {
|
switch (shift_type) {
|
||||||
@@ -49,23 +50,42 @@ eval_shift(ShiftType shift_type, uint32_t value, uint8_t amount, bool& carry) {
|
|||||||
return eval;
|
return eval;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
std::ostream&
|
uint32_t
|
||||||
operator<<(std::ostream& os, const ShiftType shift_type) {
|
sub(uint32_t a, uint32_t b, bool& carry, bool& overflow) {
|
||||||
|
bool s1 = get_bit(a, 31);
|
||||||
|
bool s2 = get_bit(b, 31);
|
||||||
|
|
||||||
#define CASE(type) \
|
uint32_t result = a - b;
|
||||||
case ShiftType::type: \
|
|
||||||
os << #type; \
|
|
||||||
break;
|
|
||||||
|
|
||||||
switch (shift_type) {
|
carry = a >= b;
|
||||||
CASE(LSL)
|
overflow = s1 != s2 && s2 == get_bit(result, 31);
|
||||||
CASE(LSR)
|
|
||||||
CASE(ASR)
|
|
||||||
CASE(ROR)
|
|
||||||
}
|
|
||||||
|
|
||||||
#undef CASE
|
return result;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
return os;
|
uint32_t
|
||||||
|
add(uint32_t a, uint32_t b, bool& carry, bool& overflow, bool c) {
|
||||||
|
bool s1 = get_bit(a, 31);
|
||||||
|
bool s2 = get_bit(b, 31);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint64_t result = a + b + c;
|
||||||
|
|
||||||
|
carry = get_bit(result, 32);
|
||||||
|
overflow = s1 == s2 && s2 != get_bit(result, 31);
|
||||||
|
|
||||||
|
return result & 0xFFFFFFFF;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t
|
||||||
|
sbc(uint32_t a, uint32_t b, bool& carry, bool& overflow, bool c) {
|
||||||
|
bool s1 = get_bit(a, 31);
|
||||||
|
bool s2 = get_bit(b, 31);
|
||||||
|
|
||||||
|
uint64_t result = a - b - !c;
|
||||||
|
|
||||||
|
carry = get_bit(result, 32);
|
||||||
|
overflow = s1 != s2 && s2 == get_bit(result, 31);
|
||||||
|
|
||||||
|
return result & 0xFFFFFFFF;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,35 +0,0 @@
|
|||||||
#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 {};
|
|
||||||
}
|
|
||||||
237
src/cpu/arm/disassembler.cc
Normal file
237
src/cpu/arm/disassembler.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,237 @@
|
|||||||
|
#include "cpu/arm/instruction.hh"
|
||||||
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include <format>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar::arm {
|
||||||
|
std::string
|
||||||
|
Instruction::disassemble() {
|
||||||
|
auto condition = stringify(this->condition);
|
||||||
|
|
||||||
|
return std::visit(
|
||||||
|
overloaded{
|
||||||
|
[condition](BranchAndExchange& data) {
|
||||||
|
return std::format("BX{} R{:d}", condition, data.rn);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[condition](Branch& data) {
|
||||||
|
return std::format(
|
||||||
|
"B{}{} {:#06x}",
|
||||||
|
(data.link ? "L" : ""),
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
static_cast<int32_t>(data.offset + 2 * INSTRUCTION_SIZE));
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[condition](Multiply& data) {
|
||||||
|
if (data.acc) {
|
||||||
|
return std::format("MLA{}{} R{:d},R{:d},R{:d},R{:d}",
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.set ? "S" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rm,
|
||||||
|
data.rs,
|
||||||
|
data.rn);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
return std::format("MUL{}{} R{:d},R{:d},R{:d}",
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.set ? "S" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rm,
|
||||||
|
data.rs);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[condition](MultiplyLong& data) {
|
||||||
|
return std::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"); },
|
||||||
|
[condition](SingleDataSwap& data) {
|
||||||
|
return std::format("SWP{}{} R{:d},R{:d},[R{:d}]",
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.byte ? "B" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rm,
|
||||||
|
data.rn);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[condition](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 =
|
||||||
|
std::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 = std::format(",{}R{:d},{} #{:d}",
|
||||||
|
(data.up ? '+' : '-'),
|
||||||
|
shift->rm,
|
||||||
|
stringify(shift->data.type),
|
||||||
|
shift->data.operand);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return std::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));
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[condition](HalfwordTransfer& data) {
|
||||||
|
std::string expression;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.imm) {
|
||||||
|
if (data.offset == 0) {
|
||||||
|
expression = "";
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
expression = std::format(
|
||||||
|
",{}#{:d}", (data.up ? '+' : '-'), data.offset);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
expression =
|
||||||
|
std::format(",{}R{:d}", (data.up ? '+' : '-'), data.offset);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return std::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));
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[condition](BlockDataTransfer& data) {
|
||||||
|
std::string regs;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (uint8_t i = 0; i < 16; i++) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, i))
|
||||||
|
std::format_to(std::back_inserter(regs), "R{:d},", i);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
regs.pop_back();
|
||||||
|
|
||||||
|
return std::format("{}{}{}{} R{:d}{},{{{}}}{}",
|
||||||
|
(data.load ? "LDM" : "STM"),
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.up ? 'I' : 'D'),
|
||||||
|
(data.pre ? 'B' : 'A'),
|
||||||
|
data.rn,
|
||||||
|
(data.write ? "!" : ""),
|
||||||
|
regs,
|
||||||
|
(data.s ? "^" : ""));
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[condition](PsrTransfer& data) {
|
||||||
|
if (data.type == PsrTransfer::Type::Mrs) {
|
||||||
|
return std::format("MRS{} R{:d},{}",
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
data.operand,
|
||||||
|
(data.spsr ? "SPSR_all" : "CPSR_all"));
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
return std::format(
|
||||||
|
"MSR{} {}_{},{}{}",
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.spsr ? "SPSR" : "CPSR"),
|
||||||
|
(data.type == PsrTransfer::Type::Msr_flg ? "flg" : "all"),
|
||||||
|
(data.imm ? '#' : 'R'),
|
||||||
|
data.operand);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[condition](DataProcessing& data) {
|
||||||
|
using OpCode = DataProcessing::OpCode;
|
||||||
|
|
||||||
|
std::string op_2;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (const uint32_t* operand =
|
||||||
|
std::get_if<uint32_t>(&data.operand)) {
|
||||||
|
op_2 = std::format("#{:d}", *operand);
|
||||||
|
} else if (const Shift* shift = std::get_if<Shift>(&data.operand)) {
|
||||||
|
op_2 = std::format("R{:d},{} {}{:d}",
|
||||||
|
shift->rm,
|
||||||
|
stringify(shift->data.type),
|
||||||
|
(shift->data.immediate ? '#' : 'R'),
|
||||||
|
shift->data.operand);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (data.opcode) {
|
||||||
|
case OpCode::MOV:
|
||||||
|
case OpCode::MVN:
|
||||||
|
return std::format("{}{}{} R{:d},{}",
|
||||||
|
stringify(data.opcode),
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.set ? "S" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
op_2);
|
||||||
|
case OpCode::TST:
|
||||||
|
case OpCode::TEQ:
|
||||||
|
case OpCode::CMP:
|
||||||
|
case OpCode::CMN:
|
||||||
|
return std::format("{}{} R{:d},{}",
|
||||||
|
stringify(data.opcode),
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
data.rn,
|
||||||
|
op_2);
|
||||||
|
default:
|
||||||
|
return std::format("{}{}{} R{:d},R{:d},{}",
|
||||||
|
stringify(data.opcode),
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
(data.set ? "S" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rn,
|
||||||
|
op_2);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[condition](SoftwareInterrupt) {
|
||||||
|
return std::format("SWI{}", condition);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[condition](CoprocessorDataTransfer& data) {
|
||||||
|
std::string expression = std::format(",#{:d}", data.offset);
|
||||||
|
return std::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));
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[condition](CoprocessorDataOperation& data) {
|
||||||
|
return std::format("CDP{} p{},{},c{},c{},c{},{}",
|
||||||
|
condition,
|
||||||
|
data.cpn,
|
||||||
|
data.cp_opc,
|
||||||
|
data.crd,
|
||||||
|
data.crn,
|
||||||
|
data.crm,
|
||||||
|
data.cp);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[condition](CoprocessorRegisterTransfer& data) {
|
||||||
|
return std::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);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
@@ -1,24 +1,21 @@
|
|||||||
#include "cpu/cpu-impl.hh"
|
#include "cpu/cpu.hh"
|
||||||
#include "util/bits.hh"
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
#include "util/log.hh"
|
#include "util/log.hh"
|
||||||
|
|
||||||
namespace matar {
|
namespace matar::arm {
|
||||||
void
|
void
|
||||||
CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
Instruction::exec(Cpu& cpu) {
|
||||||
Condition cond = instruction.condition;
|
if (!cpu.cpsr.condition(condition)) {
|
||||||
arm::InstructionData data = instruction.data;
|
|
||||||
|
|
||||||
if (!cpsr.condition(cond)) {
|
|
||||||
return;
|
return;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
auto pc_error = [](uint8_t r) {
|
auto pc_error = [cpu](uint8_t r) {
|
||||||
if (r == PC_INDEX)
|
if (r == cpu.PC_INDEX)
|
||||||
glogger.error("Using PC (R15) as operand register");
|
glogger.error("Using PC (R15) as operand register");
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
auto pc_warn = [](uint8_t r) {
|
auto pc_warn = [cpu](uint8_t r) {
|
||||||
if (r == PC_INDEX)
|
if (r == cpu.PC_INDEX)
|
||||||
glogger.warn("Using PC (R15) as operand register");
|
glogger.warn("Using PC (R15) as operand register");
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
@@ -26,38 +23,40 @@ CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
|||||||
|
|
||||||
std::visit(
|
std::visit(
|
||||||
overloaded{
|
overloaded{
|
||||||
[this, pc_warn](BranchAndExchange& data) {
|
[&cpu, pc_warn](BranchAndExchange& data) {
|
||||||
State state = static_cast<State>(data.rn & 1);
|
uint32_t addr = cpu.gpr[data.rn];
|
||||||
|
State state = static_cast<State>(get_bit(addr, 0));
|
||||||
|
|
||||||
pc_warn(data.rn);
|
pc_warn(data.rn);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (state != cpu.cpsr.state())
|
||||||
|
glogger.info_bold("State changed");
|
||||||
|
|
||||||
// set state
|
// set state
|
||||||
cpsr.set_state(state);
|
cpu.cpsr.set_state(state);
|
||||||
|
|
||||||
// copy to PC
|
// copy to PC
|
||||||
pc = gpr[data.rn];
|
cpu.pc = addr;
|
||||||
|
|
||||||
// ignore [1:0] bits for arm and 0 bit for thumb
|
// ignore [1:0] bits for arm and 0 bit for thumb
|
||||||
rst_bit(pc, 0);
|
rst_bit(cpu.pc, 0);
|
||||||
|
|
||||||
if (state == State::Arm)
|
if (state == State::Arm)
|
||||||
rst_bit(pc, 1);
|
rst_bit(cpu.pc, 1);
|
||||||
|
|
||||||
// pc is affected so flush the pipeline
|
// PC is affected so flush the pipeline
|
||||||
is_flushed = true;
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
},
|
},
|
||||||
[this](Branch& data) {
|
[&cpu](Branch& data) {
|
||||||
if (data.link)
|
if (data.link)
|
||||||
gpr[14] = pc - INSTRUCTION_SIZE;
|
cpu.gpr[14] = cpu.pc - INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
|
||||||
// data.offset accounts for two instructions ahead when
|
cpu.pc += data.offset;
|
||||||
// disassembling, so need to adjust
|
|
||||||
pc = static_cast<int32_t>(pc) - 2 * INSTRUCTION_SIZE + data.offset;
|
|
||||||
|
|
||||||
// pc is affected so flush the pipeline
|
// pc is affected so flush the pipeline
|
||||||
is_flushed = true;
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
},
|
},
|
||||||
[this, pc_error](Multiply& data) {
|
[&cpu, pc_error](Multiply& data) {
|
||||||
if (data.rd == data.rm)
|
if (data.rd == data.rm)
|
||||||
glogger.error("rd and rm are not distinct in {}",
|
glogger.error("rd and rm are not distinct in {}",
|
||||||
typeid(data).name());
|
typeid(data).name());
|
||||||
@@ -66,16 +65,16 @@ CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
|||||||
pc_error(data.rd);
|
pc_error(data.rd);
|
||||||
pc_error(data.rd);
|
pc_error(data.rd);
|
||||||
|
|
||||||
gpr[data.rd] =
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.gpr[data.rm] * cpu.gpr[data.rs] +
|
||||||
gpr[data.rm] * gpr[data.rs] + (data.acc ? gpr[data.rn] : 0);
|
(data.acc ? cpu.gpr[data.rn] : 0);
|
||||||
|
|
||||||
if (data.set) {
|
if (data.set) {
|
||||||
cpsr.set_z(gpr[data.rd] == 0);
|
cpu.cpsr.set_z(cpu.gpr[data.rd] == 0);
|
||||||
cpsr.set_n(get_bit(gpr[data.rd], 31));
|
cpu.cpsr.set_n(get_bit(cpu.gpr[data.rd], 31));
|
||||||
cpsr.set_c(0);
|
cpu.cpsr.set_c(0);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
},
|
},
|
||||||
[this, pc_error](MultiplyLong& data) {
|
[&cpu, pc_error](MultiplyLong& data) {
|
||||||
if (data.rdhi == data.rdlo || data.rdhi == data.rm ||
|
if (data.rdhi == data.rdlo || data.rdhi == data.rm ||
|
||||||
data.rdlo == data.rm)
|
data.rdlo == data.rm)
|
||||||
glogger.error("rdhi, rdlo and rm are not distinct in {}",
|
glogger.error("rdhi, rdlo and rm are not distinct in {}",
|
||||||
@@ -91,58 +90,60 @@ CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
|||||||
return static_cast<uint64_t>(x);
|
return static_cast<uint64_t>(x);
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
uint64_t eval = cast(gpr[data.rm]) * cast(gpr[data.rs]) +
|
uint64_t eval =
|
||||||
(data.acc ? (cast(gpr[data.rdhi]) << 32) |
|
cast(cpu.gpr[data.rm]) * cast(cpu.gpr[data.rs]) +
|
||||||
cast(gpr[data.rdlo])
|
(data.acc ? (cast(cpu.gpr[data.rdhi]) << 32) |
|
||||||
|
cast(cpu.gpr[data.rdlo])
|
||||||
: 0);
|
: 0);
|
||||||
|
|
||||||
gpr[data.rdlo] = bit_range(eval, 0, 31);
|
cpu.gpr[data.rdlo] = bit_range(eval, 0, 31);
|
||||||
gpr[data.rdhi] = bit_range(eval, 32, 63);
|
cpu.gpr[data.rdhi] = bit_range(eval, 32, 63);
|
||||||
|
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
auto cast = [](uint32_t x) -> int64_t {
|
auto cast = [](uint32_t x) -> int64_t {
|
||||||
return static_cast<int64_t>(static_cast<int32_t>(x));
|
return static_cast<int64_t>(static_cast<int32_t>(x));
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
int64_t eval = cast(gpr[data.rm]) * cast(gpr[data.rs]) +
|
int64_t eval = cast(cpu.gpr[data.rm]) * cast(cpu.gpr[data.rs]) +
|
||||||
(data.acc ? (cast(gpr[data.rdhi]) << 32) |
|
(data.acc ? (cast(cpu.gpr[data.rdhi]) << 32) |
|
||||||
cast(gpr[data.rdlo])
|
cast(cpu.gpr[data.rdlo])
|
||||||
: 0);
|
: 0);
|
||||||
|
|
||||||
gpr[data.rdlo] = bit_range(eval, 0, 31);
|
cpu.gpr[data.rdlo] = bit_range(eval, 0, 31);
|
||||||
gpr[data.rdhi] = bit_range(eval, 32, 63);
|
cpu.gpr[data.rdhi] = bit_range(eval, 32, 63);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
if (data.set) {
|
if (data.set) {
|
||||||
cpsr.set_z(gpr[data.rdhi] == 0 && gpr[data.rdlo] == 0);
|
cpu.cpsr.set_z(cpu.gpr[data.rdhi] == 0 &&
|
||||||
cpsr.set_n(get_bit(gpr[data.rdhi], 31));
|
cpu.gpr[data.rdlo] == 0);
|
||||||
cpsr.set_c(0);
|
cpu.cpsr.set_n(get_bit(cpu.gpr[data.rdhi], 31));
|
||||||
cpsr.set_v(0);
|
cpu.cpsr.set_c(0);
|
||||||
|
cpu.cpsr.set_v(0);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
},
|
},
|
||||||
[](Undefined) { glogger.warn("Undefined instruction"); },
|
[](Undefined) { glogger.warn("Undefined instruction"); },
|
||||||
[this, pc_error](SingleDataSwap& data) {
|
[&cpu, pc_error](SingleDataSwap& data) {
|
||||||
pc_error(data.rm);
|
pc_error(data.rm);
|
||||||
pc_error(data.rn);
|
pc_error(data.rn);
|
||||||
pc_error(data.rd);
|
pc_error(data.rd);
|
||||||
|
|
||||||
if (data.byte) {
|
if (data.byte) {
|
||||||
gpr[data.rd] = bus->read_byte(gpr[data.rn]);
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_byte(cpu.gpr[data.rn]);
|
||||||
bus->write_byte(gpr[data.rn], gpr[data.rm] & 0xFF);
|
cpu.bus->write_byte(cpu.gpr[data.rn], cpu.gpr[data.rm] & 0xFF);
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
gpr[data.rd] = bus->read_word(gpr[data.rn]);
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_word(cpu.gpr[data.rn]);
|
||||||
bus->write_word(gpr[data.rn], gpr[data.rm]);
|
cpu.bus->write_word(cpu.gpr[data.rn], cpu.gpr[data.rm]);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
},
|
},
|
||||||
[this, pc_warn, pc_error](SingleDataTransfer& data) {
|
[&cpu, pc_warn, pc_error](SingleDataTransfer& data) {
|
||||||
uint32_t offset = 0;
|
uint32_t offset = 0;
|
||||||
uint32_t address = gpr[data.rn];
|
uint32_t address = cpu.gpr[data.rn];
|
||||||
|
|
||||||
if (!data.pre && data.write)
|
if (!data.pre && data.write)
|
||||||
glogger.warn("Write-back enabled with post-indexing in {}",
|
glogger.warn("Write-back enabled with post-indexing in {}",
|
||||||
typeid(data).name());
|
typeid(data).name());
|
||||||
|
|
||||||
if (data.rn == PC_INDEX && data.write)
|
if (data.rn == cpu.PC_INDEX && data.write)
|
||||||
glogger.warn("Write-back enabled with base register as PC {}",
|
glogger.warn("Write-back enabled with base register as PC {}",
|
||||||
typeid(data).name());
|
typeid(data).name());
|
||||||
|
|
||||||
@@ -156,24 +157,20 @@ CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
|||||||
} else if (const Shift* shift = std::get_if<Shift>(&data.offset)) {
|
} else if (const Shift* shift = std::get_if<Shift>(&data.offset)) {
|
||||||
uint8_t amount =
|
uint8_t amount =
|
||||||
(shift->data.immediate ? shift->data.operand
|
(shift->data.immediate ? shift->data.operand
|
||||||
: gpr[shift->data.operand] & 0xFF);
|
: cpu.gpr[shift->data.operand] & 0xFF);
|
||||||
|
|
||||||
bool carry = cpsr.c();
|
bool carry = cpu.cpsr.c();
|
||||||
|
|
||||||
if (!shift->data.immediate)
|
if (!shift->data.immediate)
|
||||||
pc_error(shift->data.operand);
|
pc_error(shift->data.operand);
|
||||||
pc_error(shift->rm);
|
pc_error(shift->rm);
|
||||||
|
|
||||||
offset =
|
offset = eval_shift(
|
||||||
eval_shift(shift->data.type, gpr[shift->rm], amount, carry);
|
shift->data.type, cpu.gpr[shift->rm], amount, carry);
|
||||||
|
|
||||||
cpsr.set_c(carry);
|
cpu.cpsr.set_c(carry);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// PC is always two instructions ahead
|
|
||||||
if (data.rn == PC_INDEX)
|
|
||||||
address -= 2 * INSTRUCTION_SIZE;
|
|
||||||
|
|
||||||
if (data.pre)
|
if (data.pre)
|
||||||
address += (data.up ? offset : -offset);
|
address += (data.up ? offset : -offset);
|
||||||
|
|
||||||
@@ -181,35 +178,35 @@ CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
|||||||
if (data.load) {
|
if (data.load) {
|
||||||
// byte
|
// byte
|
||||||
if (data.byte)
|
if (data.byte)
|
||||||
gpr[data.rd] = bus->read_byte(address);
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_byte(address);
|
||||||
// word
|
// word
|
||||||
else
|
else
|
||||||
gpr[data.rd] = bus->read_word(address);
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_word(address);
|
||||||
// store
|
// store
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
// take PC into consideration
|
// take PC into consideration
|
||||||
if (data.rd == PC_INDEX)
|
if (data.rd == cpu.PC_INDEX)
|
||||||
address += INSTRUCTION_SIZE;
|
address += INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
|
||||||
// byte
|
// byte
|
||||||
if (data.byte)
|
if (data.byte)
|
||||||
bus->write_byte(address, gpr[data.rd] & 0xFF);
|
cpu.bus->write_byte(address, cpu.gpr[data.rd] & 0xFF);
|
||||||
// word
|
// word
|
||||||
else
|
else
|
||||||
bus->write_word(address, gpr[data.rd]);
|
cpu.bus->write_word(address, cpu.gpr[data.rd]);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
if (!data.pre)
|
if (!data.pre)
|
||||||
address += (data.up ? offset : -offset);
|
address += (data.up ? offset : -offset);
|
||||||
|
|
||||||
if (!data.pre || data.write)
|
if (!data.pre || data.write)
|
||||||
gpr[data.rn] = address;
|
cpu.gpr[data.rn] = address;
|
||||||
|
|
||||||
if (data.rd == PC_INDEX && data.load)
|
if (data.rd == cpu.PC_INDEX && data.load)
|
||||||
is_flushed = true;
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
},
|
},
|
||||||
[this, pc_warn, pc_error](HalfwordTransfer& data) {
|
[&cpu, pc_warn, pc_error](HalfwordTransfer& data) {
|
||||||
uint32_t address = gpr[data.rn];
|
uint32_t address = cpu.gpr[data.rn];
|
||||||
uint32_t offset = 0;
|
uint32_t offset = 0;
|
||||||
|
|
||||||
if (!data.pre && data.write)
|
if (!data.pre && data.write)
|
||||||
@@ -225,13 +222,13 @@ CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
|||||||
// offset is register number (4 bits) when not an immediate
|
// offset is register number (4 bits) when not an immediate
|
||||||
if (!data.imm) {
|
if (!data.imm) {
|
||||||
pc_error(data.offset);
|
pc_error(data.offset);
|
||||||
offset = gpr[data.offset];
|
offset = cpu.gpr[data.offset];
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
offset = data.offset;
|
offset = data.offset;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// PC is always two instructions ahead
|
// PC is always two instructions ahead
|
||||||
if (data.rn == PC_INDEX)
|
if (data.rn == cpu.PC_INDEX)
|
||||||
address -= 2 * INSTRUCTION_SIZE;
|
address -= 2 * INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
|
||||||
if (data.pre)
|
if (data.pre)
|
||||||
@@ -243,140 +240,154 @@ CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
|||||||
if (data.sign) {
|
if (data.sign) {
|
||||||
// halfword
|
// halfword
|
||||||
if (data.half) {
|
if (data.half) {
|
||||||
gpr[data.rd] = bus->read_halfword(address);
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_halfword(address);
|
||||||
|
|
||||||
// sign extend the halfword
|
// sign extend the halfword
|
||||||
gpr[data.rd] =
|
cpu.gpr[data.rd] =
|
||||||
(static_cast<int32_t>(gpr[data.rd]) << 16) >> 16;
|
(static_cast<int32_t>(cpu.gpr[data.rd]) << 16) >> 16;
|
||||||
|
|
||||||
// byte
|
// byte
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
gpr[data.rd] = bus->read_byte(address);
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_byte(address);
|
||||||
|
|
||||||
// sign extend the byte
|
// sign extend the byte
|
||||||
gpr[data.rd] =
|
cpu.gpr[data.rd] =
|
||||||
(static_cast<int32_t>(gpr[data.rd]) << 24) >> 24;
|
(static_cast<int32_t>(cpu.gpr[data.rd]) << 24) >> 24;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
// unsigned halfword
|
// unsigned halfword
|
||||||
} else if (data.half) {
|
} else if (data.half) {
|
||||||
gpr[data.rd] = bus->read_halfword(address);
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_halfword(address);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
// store
|
// store
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
// take PC into consideration
|
// take PC into consideration
|
||||||
if (data.rd == PC_INDEX)
|
if (data.rd == cpu.PC_INDEX)
|
||||||
address += INSTRUCTION_SIZE;
|
address += INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
|
||||||
// halfword
|
// halfword
|
||||||
if (data.half)
|
if (data.half)
|
||||||
bus->write_halfword(address, gpr[data.rd]);
|
cpu.bus->write_halfword(address, cpu.gpr[data.rd]);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
if (!data.pre)
|
if (!data.pre)
|
||||||
address += (data.up ? offset : -offset);
|
address += (data.up ? offset : -offset);
|
||||||
|
|
||||||
if (!data.pre || data.write)
|
if (!data.pre || data.write)
|
||||||
gpr[data.rn] = address;
|
cpu.gpr[data.rn] = address;
|
||||||
|
|
||||||
if (data.rd == PC_INDEX && data.load)
|
if (data.rd == cpu.PC_INDEX && data.load)
|
||||||
is_flushed = true;
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
},
|
},
|
||||||
[this, pc_error](BlockDataTransfer& data) {
|
[&cpu, pc_error](BlockDataTransfer& data) {
|
||||||
uint32_t address = gpr[data.rn];
|
static constexpr uint8_t alignment = 4; // word
|
||||||
Mode mode = cpsr.mode();
|
|
||||||
uint8_t alignment = 4; // word
|
uint32_t address = cpu.gpr[data.rn];
|
||||||
uint8_t i = 0;
|
Mode mode = cpu.cpsr.mode();
|
||||||
uint8_t n_regs = std::popcount(data.regs);
|
int8_t i = 0;
|
||||||
|
|
||||||
pc_error(data.rn);
|
pc_error(data.rn);
|
||||||
|
|
||||||
if (cpsr.mode() == Mode::User && data.s) {
|
if (cpu.cpsr.mode() == Mode::User && data.s) {
|
||||||
glogger.error("Bit S is set outside priviliged modes in {}",
|
glogger.error("Bit S is set outside priviliged modes in block "
|
||||||
typeid(data).name());
|
"data transfer");
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// we just change modes to load user registers
|
// we just change modes to load user registers
|
||||||
if ((!get_bit(data.regs, PC_INDEX) && data.s) ||
|
if ((!get_bit(data.regs, cpu.PC_INDEX) && data.s) ||
|
||||||
(!data.load && data.s)) {
|
(!data.load && data.s)) {
|
||||||
chg_mode(Mode::User);
|
cpu.chg_mode(Mode::User);
|
||||||
|
|
||||||
if (data.write) {
|
if (data.write) {
|
||||||
glogger.error(
|
glogger.error("Write-back enable for user bank registers "
|
||||||
"Write-back enable for user bank registers in {}",
|
"in block data transfer");
|
||||||
typeid(data).name());
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
// account for decrement
|
// increment beforehand
|
||||||
if (!data.up)
|
|
||||||
address -= (n_regs - 1) * alignment;
|
|
||||||
|
|
||||||
if (data.pre)
|
if (data.pre)
|
||||||
address += (data.up ? alignment : -alignment);
|
address += (data.up ? alignment : -alignment);
|
||||||
|
|
||||||
if (data.load) {
|
if (data.load) {
|
||||||
if (get_bit(data.regs, PC_INDEX) && data.s && data.load) {
|
if (get_bit(data.regs, cpu.PC_INDEX) && data.s && data.load) {
|
||||||
// current mode's spsr is already loaded when it was
|
// current mode's cpu.spsr is already loaded when it was
|
||||||
// switched
|
// switched
|
||||||
spsr = cpsr;
|
cpu.spsr = cpu.cpsr;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
for (i = 0; i < GPR_COUNT; i++) {
|
if (data.up) {
|
||||||
|
for (i = 0; i < cpu.GPR_COUNT; i++) {
|
||||||
if (get_bit(data.regs, i)) {
|
if (get_bit(data.regs, i)) {
|
||||||
gpr[i] = bus->read_word(address);
|
cpu.gpr[i] = cpu.bus->read_word(address);
|
||||||
address += alignment;
|
address += alignment;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
for (i = 0; i < GPR_COUNT; i++) {
|
for (i = cpu.GPR_COUNT - 1; i >= 0; i--) {
|
||||||
if (get_bit(data.regs, i)) {
|
if (get_bit(data.regs, i)) {
|
||||||
bus->write_word(address, gpr[i]);
|
cpu.gpr[i] = cpu.bus->read_word(address);
|
||||||
|
address -= alignment;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
if (data.up) {
|
||||||
|
for (i = 0; i < cpu.GPR_COUNT; i++) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, i)) {
|
||||||
|
cpu.bus->write_word(address, cpu.gpr[i]);
|
||||||
address += alignment;
|
address += alignment;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
for (i = cpu.GPR_COUNT - 1; i >= 0; i--) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, i)) {
|
||||||
|
cpu.bus->write_word(address, cpu.gpr[i]);
|
||||||
|
address -= alignment;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
if (!data.pre)
|
// fix increment
|
||||||
address += (data.up ? alignment : -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)
|
if (!data.pre || data.write)
|
||||||
gpr[data.rn] = address;
|
cpu.gpr[data.rn] = address;
|
||||||
|
|
||||||
if (data.load && get_bit(data.regs, PC_INDEX))
|
if (data.load && get_bit(data.regs, cpu.PC_INDEX))
|
||||||
is_flushed = true;
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
|
|
||||||
// load back the original mode registers
|
// load back the original mode registers
|
||||||
chg_mode(mode);
|
cpu.chg_mode(mode);
|
||||||
},
|
},
|
||||||
[this, pc_error](PsrTransfer& data) {
|
[&cpu, pc_error](PsrTransfer& data) {
|
||||||
if (data.spsr && cpsr.mode() == Mode::User) {
|
if (data.spsr && cpu.cpsr.mode() == Mode::User) {
|
||||||
glogger.error("Accessing SPSR in User mode in {}",
|
glogger.error("Accessing CPU.SPSR in User mode in {}",
|
||||||
typeid(data).name());
|
typeid(data).name());
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
Psr& psr = data.spsr ? spsr : cpsr;
|
Psr& psr = data.spsr ? cpu.spsr : cpu.cpsr;
|
||||||
|
|
||||||
switch (data.type) {
|
switch (data.type) {
|
||||||
case PsrTransfer::Type::Mrs:
|
case PsrTransfer::Type::Mrs:
|
||||||
pc_error(data.operand);
|
pc_error(data.operand);
|
||||||
gpr[data.operand] = psr.raw();
|
cpu.gpr[data.operand] = psr.raw();
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
case PsrTransfer::Type::Msr:
|
case PsrTransfer::Type::Msr:
|
||||||
pc_error(data.operand);
|
pc_error(data.operand);
|
||||||
|
|
||||||
if (cpsr.mode() != Mode::User) {
|
if (cpu.cpsr.mode() != Mode::User) {
|
||||||
psr.set_all(gpr[data.operand]);
|
if (!data.spsr) {
|
||||||
|
Psr tmp = Psr(cpu.gpr[data.operand]);
|
||||||
|
cpu.chg_mode(tmp.mode());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
psr.set_all(cpu.gpr[data.operand]);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
case PsrTransfer::Type::Msr_flg:
|
case PsrTransfer::Type::Msr_flg:
|
||||||
uint32_t operand =
|
uint32_t operand =
|
||||||
(data.imm ? data.operand : gpr[data.operand]);
|
(data.imm ? data.operand : cpu.gpr[data.operand]);
|
||||||
psr.set_n(get_bit(operand, 31));
|
psr.set_n(get_bit(operand, 31));
|
||||||
psr.set_z(get_bit(operand, 30));
|
psr.set_z(get_bit(operand, 30));
|
||||||
psr.set_c(get_bit(operand, 29));
|
psr.set_c(get_bit(operand, 29));
|
||||||
@@ -384,10 +395,10 @@ CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
|||||||
break;
|
break;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
},
|
},
|
||||||
[this, pc_error](DataProcessing& data) {
|
[&cpu, pc_error](DataProcessing& data) {
|
||||||
using OpCode = DataProcessing::OpCode;
|
using OpCode = DataProcessing::OpCode;
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t op_1 = gpr[data.rn];
|
uint32_t op_1 = cpu.gpr[data.rn];
|
||||||
uint32_t op_2 = 0;
|
uint32_t op_2 = 0;
|
||||||
|
|
||||||
uint32_t result = 0;
|
uint32_t result = 0;
|
||||||
@@ -398,64 +409,26 @@ CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
|||||||
} else if (const Shift* shift = std::get_if<Shift>(&data.operand)) {
|
} else if (const Shift* shift = std::get_if<Shift>(&data.operand)) {
|
||||||
uint8_t amount =
|
uint8_t amount =
|
||||||
(shift->data.immediate ? shift->data.operand
|
(shift->data.immediate ? shift->data.operand
|
||||||
: gpr[shift->data.operand] & 0xFF);
|
: cpu.gpr[shift->data.operand] & 0xFF);
|
||||||
|
|
||||||
bool carry = cpsr.c();
|
bool carry = cpu.cpsr.c();
|
||||||
|
|
||||||
if (!shift->data.immediate)
|
if (!shift->data.immediate)
|
||||||
pc_error(shift->data.operand);
|
pc_error(shift->data.operand);
|
||||||
pc_error(shift->rm);
|
pc_error(shift->rm);
|
||||||
|
|
||||||
op_2 =
|
op_2 = eval_shift(
|
||||||
eval_shift(shift->data.type, gpr[shift->rm], amount, carry);
|
shift->data.type, cpu.gpr[shift->rm], amount, carry);
|
||||||
|
|
||||||
cpsr.set_c(carry);
|
cpu.cpsr.set_c(carry);
|
||||||
|
|
||||||
// PC is 12 bytes ahead when shifting
|
// PC is 12 bytes ahead when shifting
|
||||||
if (data.rn == PC_INDEX)
|
if (data.rn == cpu.PC_INDEX)
|
||||||
op_1 += INSTRUCTION_SIZE;
|
op_1 += INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
bool overflow = cpsr.v();
|
bool overflow = cpu.cpsr.v();
|
||||||
bool carry = cpsr.c();
|
bool carry = cpu.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) {
|
switch (data.opcode) {
|
||||||
case OpCode::AND:
|
case OpCode::AND:
|
||||||
@@ -469,23 +442,23 @@ CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
|||||||
break;
|
break;
|
||||||
case OpCode::SUB:
|
case OpCode::SUB:
|
||||||
case OpCode::CMP:
|
case OpCode::CMP:
|
||||||
result = sub(op_1, op_2);
|
result = sub(op_1, op_2, carry, overflow);
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
case OpCode::RSB:
|
case OpCode::RSB:
|
||||||
result = sub(op_2, op_1);
|
result = sub(op_2, op_1, carry, overflow);
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
case OpCode::ADD:
|
case OpCode::ADD:
|
||||||
case OpCode::CMN:
|
case OpCode::CMN:
|
||||||
result = add(op_1, op_2);
|
result = add(op_1, op_2, carry, overflow);
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
case OpCode::ADC:
|
case OpCode::ADC:
|
||||||
result = add(op_1, op_2, carry);
|
result = add(op_1, op_2, carry, overflow, carry);
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
case OpCode::SBC:
|
case OpCode::SBC:
|
||||||
result = sbc(op_1, op_2, carry);
|
result = sbc(op_1, op_2, carry, overflow, carry);
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
case OpCode::RSC:
|
case OpCode::RSC:
|
||||||
result = sbc(op_2, op_1, carry);
|
result = sbc(op_2, op_1, carry, overflow, carry);
|
||||||
break;
|
break;
|
||||||
case OpCode::ORR:
|
case OpCode::ORR:
|
||||||
result = op_1 | op_2;
|
result = op_1 | op_2;
|
||||||
@@ -501,19 +474,19 @@ CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
|||||||
break;
|
break;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
auto set_conditions = [this, carry, overflow, result]() {
|
auto set_conditions = [&cpu, carry, overflow, result]() {
|
||||||
cpsr.set_c(carry);
|
cpu.cpsr.set_c(carry);
|
||||||
cpsr.set_v(overflow);
|
cpu.cpsr.set_v(overflow);
|
||||||
cpsr.set_n(get_bit(result, 31));
|
cpu.cpsr.set_n(get_bit(result, 31));
|
||||||
cpsr.set_z(result == 0);
|
cpu.cpsr.set_z(result == 0);
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
if (data.set) {
|
if (data.set) {
|
||||||
if (data.rd == PC_INDEX) {
|
if (data.rd == cpu.PC_INDEX) {
|
||||||
if (cpsr.mode() == Mode::User)
|
if (cpu.cpsr.mode() == Mode::User)
|
||||||
glogger.error("Running {} in User mode",
|
glogger.error("Running {} in User mode",
|
||||||
typeid(data).name());
|
typeid(data).name());
|
||||||
spsr = cpsr;
|
cpu.spsr = cpu.cpsr;
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
set_conditions();
|
set_conditions();
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@@ -523,15 +496,15 @@ CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
|||||||
data.opcode == OpCode::CMP || data.opcode == OpCode::CMN) {
|
data.opcode == OpCode::CMP || data.opcode == OpCode::CMN) {
|
||||||
set_conditions();
|
set_conditions();
|
||||||
} else {
|
} else {
|
||||||
gpr[data.rd] = result;
|
cpu.gpr[data.rd] = result;
|
||||||
if (data.rd == PC_INDEX || data.opcode == OpCode::MVN)
|
if (data.rd == cpu.PC_INDEX || data.opcode == OpCode::MVN)
|
||||||
is_flushed = true;
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
},
|
},
|
||||||
[this](SoftwareInterrupt) {
|
[&cpu](SoftwareInterrupt) {
|
||||||
chg_mode(Mode::Supervisor);
|
cpu.chg_mode(Mode::Supervisor);
|
||||||
pc = 0x08;
|
cpu.pc = 0x08;
|
||||||
spsr = cpsr;
|
cpu.spsr = cpu.cpsr;
|
||||||
},
|
},
|
||||||
[](auto& data) {
|
[](auto& data) {
|
||||||
glogger.error("Unimplemented {} instruction", typeid(data).name());
|
glogger.error("Unimplemented {} instruction", typeid(data).name());
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,10 +1,7 @@
|
|||||||
#include "instruction.hh"
|
#include "cpu/arm/instruction.hh"
|
||||||
#include "util/bits.hh"
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
#include <iterator>
|
|
||||||
|
|
||||||
namespace matar {
|
|
||||||
namespace arm {
|
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar::arm {
|
||||||
Instruction::Instruction(uint32_t insn)
|
Instruction::Instruction(uint32_t insn)
|
||||||
: condition(static_cast<Condition>(bit_range(insn, 28, 31))) {
|
: condition(static_cast<Condition>(bit_range(insn, 28, 31))) {
|
||||||
// Branch and exhcange
|
// Branch and exhcange
|
||||||
@@ -16,12 +13,10 @@ Instruction::Instruction(uint32_t insn)
|
|||||||
// Branch
|
// Branch
|
||||||
} else if ((insn & 0x0E000000) == 0x0A000000) {
|
} else if ((insn & 0x0E000000) == 0x0A000000) {
|
||||||
bool link = get_bit(insn, 24);
|
bool link = get_bit(insn, 24);
|
||||||
uint32_t offset = bit_range(insn, 0, 23);
|
int32_t offset = static_cast<int32_t>(bit_range(insn, 0, 23));
|
||||||
|
|
||||||
// lsh 2 and sign extend the 26 bit offset to 32 bits
|
// lsh 2 and sign extend the 26 bit offset to 32 bits
|
||||||
offset = (static_cast<int32_t>(offset) << 8) >> 6;
|
offset = (offset << 8) >> 6;
|
||||||
|
|
||||||
offset += 2 * INSTRUCTION_SIZE;
|
|
||||||
|
|
||||||
data = Branch{ .link = link, .offset = offset };
|
data = Branch{ .link = link, .offset = offset };
|
||||||
|
|
||||||
@@ -275,261 +270,4 @@ Instruction::Instruction(uint32_t insn)
|
|||||||
data = Undefined{};
|
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;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -2,3 +2,7 @@ lib_sources += files(
|
|||||||
'instruction.cc',
|
'instruction.cc',
|
||||||
'exec.cc'
|
'exec.cc'
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
if get_option('disassembler')
|
||||||
|
lib_sources += files('disassembler.cc')
|
||||||
|
endif
|
||||||
@@ -1,142 +0,0 @@
|
|||||||
#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;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
|
||||||
@@ -1,59 +0,0 @@
|
|||||||
#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
|
|
||||||
};
|
|
||||||
}
|
|
||||||
173
src/cpu/cpu.cc
173
src/cpu/cpu.cc
@@ -1,14 +1,177 @@
|
|||||||
#include "cpu/cpu.hh"
|
#include "cpu/cpu.hh"
|
||||||
#include "cpu-impl.hh"
|
#include "cpu/arm/instruction.hh"
|
||||||
|
#include "cpu/thumb/instruction.hh"
|
||||||
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include "util/log.hh"
|
||||||
|
#include <algorithm>
|
||||||
|
#include <cstdio>
|
||||||
|
|
||||||
namespace matar {
|
namespace matar {
|
||||||
Cpu::Cpu(const Bus& bus) noexcept
|
Cpu::Cpu(const Bus& bus) noexcept
|
||||||
: impl(std::make_unique<CpuImpl>(bus)){};
|
: bus(std::make_shared<Bus>(bus))
|
||||||
|
, gpr({ 0 })
|
||||||
|
, cpsr(0)
|
||||||
|
, spsr(0)
|
||||||
|
, gpr_banked({ { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 }, { 0 } })
|
||||||
|
, spsr_banked({ 0, 0, 0, 0, 0 })
|
||||||
|
, is_flushed(false) {
|
||||||
|
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");
|
||||||
|
|
||||||
Cpu::~Cpu() = default;
|
// PC always points to two instructions ahead
|
||||||
|
// PC - 2 is the instruction being executed
|
||||||
|
pc += 2 * arm::INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
/* change modes */
|
||||||
|
void
|
||||||
|
Cpu::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.end() - 1, \
|
||||||
|
gpr_banked.mode.begin())
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (from) {
|
||||||
|
case Mode::Fiq:
|
||||||
|
STORE_BANKED(fiq, FIQ);
|
||||||
|
spsr_banked.fiq = spsr;
|
||||||
|
std::copy(gpr_banked.old.begin(),
|
||||||
|
gpr_banked.old.end() - 2, // dont copy R13 and R14
|
||||||
|
gpr.begin() + GPR_OLD_FIRST);
|
||||||
|
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:
|
||||||
|
// we only take care of r13 and r14, because FIQ takes care of the
|
||||||
|
// rest
|
||||||
|
gpr_banked.old[5] = gpr[13];
|
||||||
|
gpr_banked.old[6] = gpr[14];
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef STORE_BANKED
|
||||||
|
|
||||||
|
#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;
|
||||||
|
std::copy(gpr.begin() + GPR_FIQ_FIRST,
|
||||||
|
gpr.end() - 2, // dont copy R13 and R14
|
||||||
|
gpr_banked.old.begin());
|
||||||
|
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:
|
||||||
|
gpr[13] = gpr_banked.old[5];
|
||||||
|
gpr[14] = gpr_banked.old[6];
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef RESTORE_BANKED
|
||||||
|
|
||||||
|
cpsr.set_mode(to);
|
||||||
|
glogger.info_bold("Mode changed from {:b} to {:b}",
|
||||||
|
static_cast<uint32_t>(from),
|
||||||
|
static_cast<uint32_t>(to));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void
|
void
|
||||||
Cpu::step() {
|
Cpu::step() {
|
||||||
impl->step();
|
// halfword align
|
||||||
};
|
rst_bit(pc, 0);
|
||||||
|
if (cpsr.state() == State::Arm) {
|
||||||
|
// word align
|
||||||
|
rst_bit(pc, 1);
|
||||||
|
// Current instruction is two instructions behind PC
|
||||||
|
uint32_t cur_pc = pc - 2 * arm::INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
arm::Instruction instruction(bus->read_word(cur_pc));
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
glogger.info("0x{:08X} : {}", cur_pc, instruction.disassemble());
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
instruction.exec(*this);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
uint32_t cur_pc = pc - 2 * thumb::INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
thumb::Instruction instruction(bus->read_halfword(cur_pc));
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
glogger.info("0x{:08X} : {}", cur_pc, instruction.disassemble());
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
instruction.exec(*this);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
// advance PC
|
||||||
|
{
|
||||||
|
size_t size = cpsr.state() == State::Arm ? arm::INSTRUCTION_SIZE
|
||||||
|
: thumb::INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
|
||||||
|
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 * size;
|
||||||
|
is_flushed = false;
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
// if not flushed continue like normal
|
||||||
|
pc += size;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,8 +1,8 @@
|
|||||||
lib_sources += files(
|
lib_sources += files(
|
||||||
'cpu-impl.cc',
|
|
||||||
'cpu.cc',
|
'cpu.cc',
|
||||||
'psr.cc',
|
'psr.cc',
|
||||||
'alu.cc'
|
'alu.cc'
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
subdir('arm')
|
subdir('arm')
|
||||||
|
subdir('thumb')
|
||||||
@@ -1,6 +1,5 @@
|
|||||||
#include "psr.hh"
|
#include "cpu/psr.hh"
|
||||||
#include "util/bits.hh"
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
#include "util/log.hh"
|
|
||||||
|
|
||||||
namespace matar {
|
namespace matar {
|
||||||
Psr::Psr(uint32_t raw)
|
Psr::Psr(uint32_t raw)
|
||||||
@@ -13,17 +12,17 @@ Psr::raw() const {
|
|||||||
|
|
||||||
void
|
void
|
||||||
Psr::set_all(uint32_t raw) {
|
Psr::set_all(uint32_t raw) {
|
||||||
psr = raw & ~PSR_CLEAR_RESERVED;
|
psr = raw;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
Mode
|
Mode
|
||||||
Psr::mode() const {
|
Psr::mode() const {
|
||||||
return static_cast<Mode>(psr & ~PSR_CLEAR_MODE);
|
return static_cast<Mode>(psr & 0b11111);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void
|
void
|
||||||
Psr::set_mode(Mode mode) {
|
Psr::set_mode(Mode mode) {
|
||||||
psr &= PSR_CLEAR_MODE;
|
psr &= 0b00000;
|
||||||
psr |= static_cast<uint32_t>(mode);
|
psr |= static_cast<uint32_t>(mode);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -91,42 +90,9 @@ Psr::condition(Condition cond) const {
|
|||||||
case Condition::LE:
|
case Condition::LE:
|
||||||
return z() || (n() != v());
|
return z() || (n() != v());
|
||||||
case Condition::AL:
|
case Condition::AL:
|
||||||
return true && state() == State::Arm;
|
return true;
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
return false;
|
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;
|
|
||||||
}
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
155
src/cpu/thumb/disassembler.cc
Normal file
155
src/cpu/thumb/disassembler.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,155 @@
|
|||||||
|
#include "cpu/thumb/instruction.hh"
|
||||||
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include <format>
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar::thumb {
|
||||||
|
std::string
|
||||||
|
Instruction::disassemble() {
|
||||||
|
return std::visit(
|
||||||
|
overloaded{
|
||||||
|
[](MoveShiftedRegister& data) {
|
||||||
|
return std::format("{} R{:d},R{:d},#{:d}",
|
||||||
|
stringify(data.opcode),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rs,
|
||||||
|
data.offset);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](AddSubtract& data) {
|
||||||
|
return std::format("{} R{:d},R{:d},{}{:d}",
|
||||||
|
stringify(data.opcode),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rs,
|
||||||
|
(data.imm ? '#' : 'R'),
|
||||||
|
data.offset);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](MovCmpAddSubImmediate& data) {
|
||||||
|
return std::format(
|
||||||
|
"{} R{:d},#{:d}", stringify(data.opcode), data.rd, data.offset);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](AluOperations& data) {
|
||||||
|
return std::format(
|
||||||
|
"{} R{:d},R{:d}", stringify(data.opcode), data.rd, data.rs);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](HiRegisterOperations& data) {
|
||||||
|
if (data.opcode == HiRegisterOperations::OpCode::BX) {
|
||||||
|
return std::format("{} R{:d}", stringify(data.opcode), data.rs);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return std::format(
|
||||||
|
"{} R{:d},R{:d}", stringify(data.opcode), data.rd, data.rs);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
|
||||||
|
[](PcRelativeLoad& data) {
|
||||||
|
return std::format("LDR R{:d},[PC,#{:d}]", data.rd, data.word);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](LoadStoreRegisterOffset& data) {
|
||||||
|
return std::format("{}{} R{:d},[R{:d},R{:d}]",
|
||||||
|
(data.load ? "LDR" : "STR"),
|
||||||
|
(data.byte ? "B" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rb,
|
||||||
|
data.ro);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](LoadStoreSignExtendedHalfword& data) {
|
||||||
|
if (!data.s && !data.h) {
|
||||||
|
return std::format(
|
||||||
|
"STRH R{:d},[R{:d},R{:d}]", data.rd, data.rb, data.ro);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return std::format("{}{} R{:d},[R{:d},R{:d}]",
|
||||||
|
(data.s ? "LDS" : "LDR"),
|
||||||
|
(data.h ? 'H' : 'B'),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rb,
|
||||||
|
data.ro);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](LoadStoreImmediateOffset& data) {
|
||||||
|
return std::format("{}{} R{:d},[R{:d},#{:d}]",
|
||||||
|
(data.load ? "LDR" : "STR"),
|
||||||
|
(data.byte ? "B" : ""),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rb,
|
||||||
|
data.offset);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](LoadStoreHalfword& data) {
|
||||||
|
return std::format("{} R{:d},[R{:d},#{:d}]",
|
||||||
|
(data.load ? "LDRH" : "STRH"),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.rb,
|
||||||
|
data.offset);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](SpRelativeLoad& data) {
|
||||||
|
return std::format("{} R{:d},[SP,#{:d}]",
|
||||||
|
(data.load ? "LDR" : "STR"),
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
data.word);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](LoadAddress& data) {
|
||||||
|
return std::format("ADD R{:d},{},#{:d}",
|
||||||
|
data.rd,
|
||||||
|
(data.sp ? "SP" : "PC"),
|
||||||
|
data.word);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](AddOffsetStackPointer& data) {
|
||||||
|
return std::format("ADD SP,#{:d}", data.word);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](PushPopRegister& data) {
|
||||||
|
std::string regs;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (uint8_t i = 0; i < 16; i++) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, i))
|
||||||
|
std::format_to(std::back_inserter(regs), "R{:d},", i);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.load) {
|
||||||
|
if (data.pclr)
|
||||||
|
regs += "PC";
|
||||||
|
else
|
||||||
|
regs.pop_back();
|
||||||
|
|
||||||
|
return std::format("POP {{{}}}", regs);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
if (data.pclr)
|
||||||
|
regs += "LR";
|
||||||
|
else
|
||||||
|
regs.pop_back();
|
||||||
|
|
||||||
|
return std::format("PUSH {{{}}}", regs);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](MultipleLoad& data) {
|
||||||
|
std::string regs;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (uint8_t i = 0; i < 16; i++) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, i))
|
||||||
|
std::format_to(std::back_inserter(regs), "R{:d},", i);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
regs.pop_back();
|
||||||
|
|
||||||
|
return std::format(
|
||||||
|
"{} R{}!,{{{}}}", (data.load ? "LDMIA" : "STMIA"), data.rb, regs);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](SoftwareInterrupt& data) {
|
||||||
|
return std::format("SWI {:d}", data.vector);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](ConditionalBranch& data) {
|
||||||
|
return std::format(
|
||||||
|
"B{} #{:d}",
|
||||||
|
stringify(data.condition),
|
||||||
|
static_cast<int32_t>(data.offset + 2 * INSTRUCTION_SIZE));
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](UnconditionalBranch& data) {
|
||||||
|
return std::format(
|
||||||
|
"B #{:d}",
|
||||||
|
static_cast<int32_t>(data.offset + 2 * INSTRUCTION_SIZE));
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](LongBranchWithLink& data) {
|
||||||
|
// duh this manual be empty for H = 0
|
||||||
|
return std::format(
|
||||||
|
"BL{} #{:d}", (data.high ? "H" : ""), data.offset);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](auto) { return std::string("unknown instruction"); } },
|
||||||
|
data);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
391
src/cpu/thumb/exec.cc
Normal file
391
src/cpu/thumb/exec.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,391 @@
|
|||||||
|
#include "cpu/cpu.hh"
|
||||||
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include "util/log.hh"
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar::thumb {
|
||||||
|
void
|
||||||
|
Instruction::exec(Cpu& cpu) {
|
||||||
|
auto set_cc = [&cpu](bool c, bool v, bool n, bool z) {
|
||||||
|
cpu.cpsr.set_c(c);
|
||||||
|
cpu.cpsr.set_v(v);
|
||||||
|
cpu.cpsr.set_n(n);
|
||||||
|
cpu.cpsr.set_z(z);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
std::visit(
|
||||||
|
overloaded{
|
||||||
|
[&cpu, set_cc](MoveShiftedRegister& data) {
|
||||||
|
if (data.opcode == ShiftType::ROR)
|
||||||
|
glogger.error("Invalid opcode in {}", typeid(data).name());
|
||||||
|
|
||||||
|
bool carry = cpu.cpsr.c();
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t shifted =
|
||||||
|
eval_shift(data.opcode, cpu.gpr[data.rs], data.offset, carry);
|
||||||
|
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = shifted;
|
||||||
|
|
||||||
|
set_cc(carry, cpu.cpsr.v(), get_bit(shifted, 31), shifted == 0);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu, set_cc](AddSubtract& data) {
|
||||||
|
uint32_t offset =
|
||||||
|
data.imm ? static_cast<uint32_t>(static_cast<int8_t>(data.offset))
|
||||||
|
: cpu.gpr[data.offset];
|
||||||
|
uint32_t result = 0;
|
||||||
|
bool carry = cpu.cpsr.c();
|
||||||
|
bool overflow = cpu.cpsr.v();
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (data.opcode) {
|
||||||
|
case AddSubtract::OpCode::ADD:
|
||||||
|
result = add(cpu.gpr[data.rs], offset, carry, overflow);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AddSubtract::OpCode::SUB:
|
||||||
|
result = sub(cpu.gpr[data.rs], offset, carry, overflow);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = result;
|
||||||
|
set_cc(carry, overflow, get_bit(result, 31), result == 0);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu, set_cc](MovCmpAddSubImmediate& data) {
|
||||||
|
uint32_t result = 0;
|
||||||
|
bool carry = cpu.cpsr.c();
|
||||||
|
bool overflow = cpu.cpsr.v();
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (data.opcode) {
|
||||||
|
case MovCmpAddSubImmediate::OpCode::MOV:
|
||||||
|
result = data.offset;
|
||||||
|
carry = 0;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case MovCmpAddSubImmediate::OpCode::ADD:
|
||||||
|
result =
|
||||||
|
add(cpu.gpr[data.rd], data.offset, carry, overflow);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case MovCmpAddSubImmediate::OpCode::SUB:
|
||||||
|
case MovCmpAddSubImmediate::OpCode::CMP:
|
||||||
|
result =
|
||||||
|
sub(cpu.gpr[data.rd], data.offset, carry, overflow);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
set_cc(carry, overflow, get_bit(result, 31), result == 0);
|
||||||
|
if (data.opcode != MovCmpAddSubImmediate::OpCode::CMP)
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = result;
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu, set_cc](AluOperations& data) {
|
||||||
|
uint32_t op_1 = cpu.gpr[data.rd];
|
||||||
|
uint32_t op_2 = cpu.gpr[data.rs];
|
||||||
|
uint32_t result = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
bool carry = cpu.cpsr.c();
|
||||||
|
bool overflow = cpu.cpsr.v();
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (data.opcode) {
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::AND:
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::TST:
|
||||||
|
result = op_1 & op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::EOR:
|
||||||
|
result = op_1 ^ op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::LSL:
|
||||||
|
result = eval_shift(ShiftType::LSL, op_1, op_2, carry);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::LSR:
|
||||||
|
result = eval_shift(ShiftType::LSR, op_1, op_2, carry);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::ASR:
|
||||||
|
result = eval_shift(ShiftType::ASR, op_1, op_2, carry);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::ADC:
|
||||||
|
result = add(op_1, op_2, carry, overflow, carry);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::SBC:
|
||||||
|
result = sbc(op_1, op_2, carry, overflow, carry);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::ROR:
|
||||||
|
result = eval_shift(ShiftType::ROR, op_1, op_2, carry);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::NEG:
|
||||||
|
result = -op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::CMP:
|
||||||
|
result = sub(op_1, op_2, carry, overflow);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::CMN:
|
||||||
|
result = add(op_1, op_2, carry, overflow);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::ORR:
|
||||||
|
result = op_1 | op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::MUL:
|
||||||
|
result = op_1 * op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::BIC:
|
||||||
|
result = op_1 & ~op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case AluOperations::OpCode::MVN:
|
||||||
|
result = ~op_2;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.opcode != AluOperations::OpCode::TST &&
|
||||||
|
data.opcode != AluOperations::OpCode::CMP &&
|
||||||
|
data.opcode != AluOperations::OpCode::CMN)
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = result;
|
||||||
|
|
||||||
|
set_cc(carry, overflow, get_bit(result, 31), result == 0);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu, set_cc](HiRegisterOperations& data) {
|
||||||
|
uint32_t op_1 = cpu.gpr[data.rd];
|
||||||
|
uint32_t op_2 = cpu.gpr[data.rs];
|
||||||
|
|
||||||
|
bool carry = cpu.cpsr.c();
|
||||||
|
bool overflow = cpu.cpsr.v();
|
||||||
|
|
||||||
|
// PC is already current + 4, so dont need to do that
|
||||||
|
if (data.rd == cpu.PC_INDEX)
|
||||||
|
rst_bit(op_1, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.rs == cpu.PC_INDEX)
|
||||||
|
rst_bit(op_2, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (data.opcode) {
|
||||||
|
case HiRegisterOperations::OpCode::ADD: {
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = add(op_1, op_2, carry, overflow);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.rd == cpu.PC_INDEX)
|
||||||
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
|
} break;
|
||||||
|
case HiRegisterOperations::OpCode::CMP: {
|
||||||
|
uint32_t result = sub(op_1, op_2, carry, overflow);
|
||||||
|
set_cc(carry, overflow, get_bit(result, 31), result == 0);
|
||||||
|
} break;
|
||||||
|
case HiRegisterOperations::OpCode::MOV: {
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = op_2;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.rd == cpu.PC_INDEX)
|
||||||
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
|
} break;
|
||||||
|
case HiRegisterOperations::OpCode::BX: {
|
||||||
|
State state = static_cast<State>(get_bit(op_2, 0));
|
||||||
|
|
||||||
|
if (state != cpu.cpsr.state())
|
||||||
|
glogger.info_bold("State changed");
|
||||||
|
|
||||||
|
// set state
|
||||||
|
cpu.cpsr.set_state(state);
|
||||||
|
|
||||||
|
// copy to PC
|
||||||
|
cpu.pc = op_2;
|
||||||
|
|
||||||
|
// ignore [1:0] bits for arm and 0 bit for thumb
|
||||||
|
rst_bit(cpu.pc, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (state == State::Arm)
|
||||||
|
rst_bit(cpu.pc, 1);
|
||||||
|
|
||||||
|
// pc is affected so flush the pipeline
|
||||||
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
|
} break;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](PcRelativeLoad& data) {
|
||||||
|
uint32_t pc = cpu.pc;
|
||||||
|
rst_bit(pc, 0);
|
||||||
|
rst_bit(pc, 1);
|
||||||
|
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_word(pc + data.word);
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](LoadStoreRegisterOffset& data) {
|
||||||
|
uint32_t address = cpu.gpr[data.rb] + cpu.gpr[data.ro];
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.load) {
|
||||||
|
if (data.byte) {
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_byte(address);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_word(address);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
if (data.byte) {
|
||||||
|
cpu.bus->write_byte(address, cpu.gpr[data.rd] & 0xFF);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
cpu.bus->write_word(address, cpu.gpr[data.rd]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](LoadStoreSignExtendedHalfword& data) {
|
||||||
|
uint32_t address = cpu.gpr[data.rb] + cpu.gpr[data.ro];
|
||||||
|
|
||||||
|
switch (data.s << 1 | data.h) {
|
||||||
|
case 0b00:
|
||||||
|
cpu.bus->write_halfword(address, cpu.gpr[data.rd] & 0xFFFF);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 0b01:
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_halfword(address);
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 0b10:
|
||||||
|
// sign extend and load the byte
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] =
|
||||||
|
(static_cast<int32_t>(cpu.bus->read_byte(address))
|
||||||
|
<< 24) >>
|
||||||
|
24;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
case 0b11:
|
||||||
|
// sign extend the halfword
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] =
|
||||||
|
(static_cast<int32_t>(cpu.bus->read_halfword(address))
|
||||||
|
<< 16) >>
|
||||||
|
16;
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
// unreachable
|
||||||
|
default: {
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](LoadStoreImmediateOffset& data) {
|
||||||
|
uint32_t address = cpu.gpr[data.rb] + data.offset;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.load) {
|
||||||
|
if (data.byte) {
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_byte(address);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_word(address);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
if (data.byte) {
|
||||||
|
cpu.bus->write_byte(address, cpu.gpr[data.rd] & 0xFF);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
cpu.bus->write_word(address, cpu.gpr[data.rd]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](LoadStoreHalfword& data) {
|
||||||
|
uint32_t address = cpu.gpr[data.rb] + data.offset;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.load) {
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_halfword(address);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
cpu.bus->write_halfword(address, cpu.gpr[data.rd] & 0xFFFF);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](SpRelativeLoad& data) {
|
||||||
|
uint32_t address = cpu.sp + data.word;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.load) {
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.bus->read_word(address);
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
cpu.bus->write_word(address, cpu.gpr[data.rd]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](LoadAddress& data) {
|
||||||
|
if (data.sp) {
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = cpu.sp + data.word;
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
// PC is already current + 4, so dont need to do that
|
||||||
|
// force bit 1 to 0
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rd] = (cpu.pc & ~(1 << 1)) + data.word;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](AddOffsetStackPointer& data) { cpu.sp += data.word; },
|
||||||
|
[&cpu](PushPopRegister& data) {
|
||||||
|
static constexpr uint8_t alignment = 4;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.load) {
|
||||||
|
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, i)) {
|
||||||
|
cpu.gpr[i] = cpu.bus->read_word(cpu.sp);
|
||||||
|
cpu.sp += alignment;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.pclr) {
|
||||||
|
cpu.pc = cpu.bus->read_word(cpu.sp);
|
||||||
|
cpu.sp += alignment;
|
||||||
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
if (data.pclr) {
|
||||||
|
cpu.sp -= alignment;
|
||||||
|
cpu.bus->write_word(cpu.sp, cpu.lr);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
for (int8_t i = 7; i >= 0; i--) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, i)) {
|
||||||
|
cpu.sp -= alignment;
|
||||||
|
cpu.bus->write_word(cpu.sp, cpu.gpr[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](MultipleLoad& data) {
|
||||||
|
static constexpr uint8_t alignment = 4;
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t rb = cpu.gpr[data.rb];
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.load) {
|
||||||
|
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, i)) {
|
||||||
|
cpu.gpr[i] = cpu.bus->read_word(rb);
|
||||||
|
rb += alignment;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
for (int8_t i = 7; i >= 0; i--) {
|
||||||
|
if (get_bit(data.regs, i)) {
|
||||||
|
rb -= alignment;
|
||||||
|
cpu.bus->write_word(rb, cpu.gpr[i]);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
cpu.gpr[data.rb] = rb;
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](ConditionalBranch& data) {
|
||||||
|
if (data.condition == Condition::AL)
|
||||||
|
glogger.warn("Condition 1110 (AL) is undefined");
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!cpu.cpsr.condition(data.condition))
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
|
||||||
|
cpu.pc += data.offset;
|
||||||
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](SoftwareInterrupt& data) {
|
||||||
|
// next instruction is one instruction behind PC
|
||||||
|
cpu.lr = cpu.pc - INSTRUCTION_SIZE;
|
||||||
|
cpu.spsr = cpu.cpsr;
|
||||||
|
cpu.pc = data.vector;
|
||||||
|
cpu.cpsr.set_state(State::Arm);
|
||||||
|
cpu.chg_mode(Mode::Supervisor);
|
||||||
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](UnconditionalBranch& data) {
|
||||||
|
cpu.pc += data.offset;
|
||||||
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[&cpu](LongBranchWithLink& data) {
|
||||||
|
// 12 bit integer
|
||||||
|
int32_t offset = data.offset;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (data.high) {
|
||||||
|
uint32_t old_pc = cpu.pc;
|
||||||
|
|
||||||
|
cpu.pc = cpu.lr + offset;
|
||||||
|
cpu.lr = (old_pc - INSTRUCTION_SIZE) | 1;
|
||||||
|
cpu.is_flushed = true;
|
||||||
|
} else {
|
||||||
|
// 12 + 11 = 23 bit
|
||||||
|
offset <<= 11;
|
||||||
|
// sign extend
|
||||||
|
offset = (offset << 9) >> 9;
|
||||||
|
cpu.lr = cpu.pc + offset;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
},
|
||||||
|
[](auto& data) {
|
||||||
|
glogger.error("Unknown thumb format : {}", typeid(data).name());
|
||||||
|
} },
|
||||||
|
data);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
213
src/cpu/thumb/instruction.cc
Normal file
213
src/cpu/thumb/instruction.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,213 @@
|
|||||||
|
#include "cpu/thumb/instruction.hh"
|
||||||
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include "util/log.hh"
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar::thumb {
|
||||||
|
Instruction::Instruction(uint16_t insn) {
|
||||||
|
// Format 2: Add/Subtract
|
||||||
|
if ((insn & 0xF800) == 0x1800) {
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 0, 2);
|
||||||
|
uint8_t rs = bit_range(insn, 3, 5);
|
||||||
|
uint8_t offset = bit_range(insn, 6, 8);
|
||||||
|
AddSubtract::OpCode opcode =
|
||||||
|
static_cast<AddSubtract::OpCode>(get_bit(insn, 9));
|
||||||
|
bool imm = get_bit(insn, 10);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = AddSubtract{
|
||||||
|
.rd = rd, .rs = rs, .offset = offset, .opcode = opcode, .imm = imm
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 1: Move Shifted Register
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xE000) == 0x0000) {
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 0, 2);
|
||||||
|
uint8_t rs = bit_range(insn, 3, 5);
|
||||||
|
uint8_t offset = bit_range(insn, 6, 10);
|
||||||
|
ShiftType opcode = static_cast<ShiftType>(bit_range(insn, 11, 12));
|
||||||
|
|
||||||
|
data = MoveShiftedRegister{
|
||||||
|
.rd = rd, .rs = rs, .offset = offset, .opcode = opcode
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 3: Move/compare/add/subtract immediate
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xE000) == 0x2000) {
|
||||||
|
uint8_t offset = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 8, 10);
|
||||||
|
MovCmpAddSubImmediate::OpCode opcode =
|
||||||
|
static_cast<MovCmpAddSubImmediate::OpCode>(bit_range(insn, 11, 12));
|
||||||
|
|
||||||
|
data =
|
||||||
|
MovCmpAddSubImmediate{ .offset = offset, .rd = rd, .opcode = opcode };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 4: ALU operations
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xFC00) == 0x4000) {
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 0, 2);
|
||||||
|
uint8_t rs = bit_range(insn, 3, 5);
|
||||||
|
AluOperations::OpCode opcode =
|
||||||
|
static_cast<AluOperations::OpCode>(bit_range(insn, 6, 9));
|
||||||
|
|
||||||
|
data = AluOperations{ .rd = rd, .rs = rs, .opcode = opcode };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 5: Hi register operations/branch exchange
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xFC00) == 0x4400) {
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 0, 2);
|
||||||
|
uint8_t rs = bit_range(insn, 3, 5);
|
||||||
|
bool hi_2 = get_bit(insn, 6);
|
||||||
|
bool hi_1 = get_bit(insn, 7);
|
||||||
|
HiRegisterOperations::OpCode opcode =
|
||||||
|
static_cast<HiRegisterOperations::OpCode>(bit_range(insn, 8, 9));
|
||||||
|
|
||||||
|
if (opcode == HiRegisterOperations::OpCode::BX && hi_1)
|
||||||
|
glogger.warn("H1 set with BX");
|
||||||
|
|
||||||
|
rd += (hi_1 ? LO_GPR_COUNT : 0);
|
||||||
|
rs += (hi_2 ? LO_GPR_COUNT : 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = HiRegisterOperations{ .rd = rd, .rs = rs, .opcode = opcode };
|
||||||
|
// Format 6: PC-relative load
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xF800) == 0x4800) {
|
||||||
|
uint16_t word = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 8, 10);
|
||||||
|
|
||||||
|
data =
|
||||||
|
PcRelativeLoad{ .word = static_cast<uint16_t>(word << 2), .rd = rd };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 7: Load/store with register offset
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xF200) == 0x5000) {
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 0, 2);
|
||||||
|
uint8_t rb = bit_range(insn, 3, 5);
|
||||||
|
uint8_t ro = bit_range(insn, 6, 8);
|
||||||
|
bool byte = get_bit(insn, 10);
|
||||||
|
bool load = get_bit(insn, 11);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = LoadStoreRegisterOffset{
|
||||||
|
.rd = rd, .rb = rb, .ro = ro, .byte = byte, .load = load
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 8: Load/store sign-extended byte/halfword
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xF200) == 0x5200) {
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 0, 2);
|
||||||
|
uint8_t rb = bit_range(insn, 3, 5);
|
||||||
|
uint8_t ro = bit_range(insn, 6, 8);
|
||||||
|
bool s = get_bit(insn, 10);
|
||||||
|
bool h = get_bit(insn, 11);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = LoadStoreSignExtendedHalfword{
|
||||||
|
.rd = rd, .rb = rb, .ro = ro, .s = s, .h = h
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 9: Load/store with immediate offset
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xE000) == 0x6000) {
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 0, 2);
|
||||||
|
uint8_t rb = bit_range(insn, 3, 5);
|
||||||
|
uint8_t offset = bit_range(insn, 6, 10);
|
||||||
|
bool load = get_bit(insn, 11);
|
||||||
|
bool byte = get_bit(insn, 12);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!byte)
|
||||||
|
offset <<= 2;
|
||||||
|
|
||||||
|
data = LoadStoreImmediateOffset{
|
||||||
|
.rd = rd, .rb = rb, .offset = offset, .load = load, .byte = byte
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 10: Load/store halfword
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xF000) == 0x8000) {
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 0, 2);
|
||||||
|
uint8_t rb = bit_range(insn, 3, 5);
|
||||||
|
uint8_t offset = bit_range(insn, 6, 10);
|
||||||
|
bool load = get_bit(insn, 11);
|
||||||
|
|
||||||
|
offset <<= 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
data = LoadStoreHalfword{
|
||||||
|
.rd = rd, .rb = rb, .offset = offset, .load = load
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 11: SP-relative load/store
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xF000) == 0x9000) {
|
||||||
|
uint16_t word = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 8, 10);
|
||||||
|
bool load = get_bit(insn, 11);
|
||||||
|
|
||||||
|
word <<= 2;
|
||||||
|
|
||||||
|
data = SpRelativeLoad{ .word = word, .rd = rd, .load = load };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 12: Load address
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xF000) == 0xA000) {
|
||||||
|
uint16_t word = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||||
|
uint8_t rd = bit_range(insn, 8, 10);
|
||||||
|
bool sp = get_bit(insn, 11);
|
||||||
|
|
||||||
|
word <<= 2;
|
||||||
|
|
||||||
|
data = LoadAddress{ .word = word, .rd = rd, .sp = sp };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 13: Add offset to stack pointer
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xFF00) == 0xB000) {
|
||||||
|
int16_t word = static_cast<int16_t>(bit_range(insn, 0, 6));
|
||||||
|
bool sign = get_bit(insn, 7);
|
||||||
|
|
||||||
|
word <<= 2;
|
||||||
|
word = static_cast<int16_t>(word * (sign ? -1 : 1));
|
||||||
|
|
||||||
|
data = AddOffsetStackPointer{
|
||||||
|
.word = word,
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 14: Push/pop registers
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xF600) == 0xB400) {
|
||||||
|
uint8_t regs = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||||
|
bool pclr = get_bit(insn, 8);
|
||||||
|
bool load = get_bit(insn, 11);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = PushPopRegister{ .regs = regs, .pclr = pclr, .load = load };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 15: Multiple load/store
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xF000) == 0xC000) {
|
||||||
|
uint8_t regs = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||||
|
uint8_t rb = bit_range(insn, 8, 10);
|
||||||
|
bool load = get_bit(insn, 11);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = MultipleLoad{ .regs = regs, .rb = rb, .load = load };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 17: Software interrupt
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xFF00) == 0xDF00) {
|
||||||
|
uint8_t vector = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||||
|
|
||||||
|
data = SoftwareInterrupt{ .vector = vector };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 16: Conditional branch
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xF000) == 0xD000) {
|
||||||
|
int32_t offset = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||||
|
Condition condition = static_cast<Condition>(bit_range(insn, 8, 11));
|
||||||
|
|
||||||
|
offset <<= 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
// sign extend the 9 bit integer
|
||||||
|
offset = (offset << 23) >> 23;
|
||||||
|
|
||||||
|
data = ConditionalBranch{ .offset = offset, .condition = condition };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 18: Unconditional branch
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xF800) == 0xE000) {
|
||||||
|
int32_t offset = bit_range(insn, 0, 10);
|
||||||
|
|
||||||
|
offset <<= 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
// sign extend the 12 bit integer
|
||||||
|
offset = (offset << 20) >> 20;
|
||||||
|
|
||||||
|
data = UnconditionalBranch{ .offset = offset };
|
||||||
|
|
||||||
|
// Format 19: Long branch with link
|
||||||
|
} else if ((insn & 0xF000) == 0xF000) {
|
||||||
|
uint16_t offset = bit_range(insn, 0, 10);
|
||||||
|
bool high = get_bit(insn, 11);
|
||||||
|
|
||||||
|
offset <<= 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
data = LongBranchWithLink{ .offset = offset, .high = high };
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
8
src/cpu/thumb/meson.build
Normal file
8
src/cpu/thumb/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,8 @@
|
|||||||
|
lib_sources += files(
|
||||||
|
'instruction.cc',
|
||||||
|
'exec.cc'
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
|
if get_option('disassembler')
|
||||||
|
lib_sources += files('disassembler.cc')
|
||||||
|
endif
|
||||||
279
src/io/io.cc
Normal file
279
src/io/io.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,279 @@
|
|||||||
|
#include "io/io.hh"
|
||||||
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
|
#include "util/log.hh"
|
||||||
|
|
||||||
|
namespace matar {
|
||||||
|
#define ADDR static constexpr uint32_t
|
||||||
|
|
||||||
|
// lcd
|
||||||
|
ADDR DISPCNT = 0x4000000;
|
||||||
|
ADDR DISPSTAT = 0x4000004;
|
||||||
|
ADDR VCOUNT = 0x4000006;
|
||||||
|
ADDR BG0CNT = 0x4000008;
|
||||||
|
ADDR BG1CNT = 0x400000A;
|
||||||
|
ADDR BG2CNT = 0x400000C;
|
||||||
|
ADDR BG3CNT = 0x400000E;
|
||||||
|
ADDR BG0HOFS = 0x4000010;
|
||||||
|
ADDR BG0VOFS = 0x4000012;
|
||||||
|
ADDR BG1HOFS = 0x4000014;
|
||||||
|
ADDR BG1VOFS = 0x4000016;
|
||||||
|
ADDR BG2HOFS = 0x4000018;
|
||||||
|
ADDR BG2VOFS = 0x400001A;
|
||||||
|
ADDR BG3HOFS = 0x400001C;
|
||||||
|
ADDR BG3VOFS = 0x400001E;
|
||||||
|
ADDR BG2PA = 0x4000020;
|
||||||
|
ADDR BG2PB = 0x4000022;
|
||||||
|
ADDR BG2PC = 0x4000024;
|
||||||
|
ADDR BG2PD = 0x4000026;
|
||||||
|
ADDR BG2X_L = 0x4000028;
|
||||||
|
ADDR BG2X_H = 0x400002A;
|
||||||
|
ADDR BG2Y_L = 0x400002C;
|
||||||
|
ADDR BG2Y_H = 0x400002E;
|
||||||
|
ADDR BG3PA = 0x4000030;
|
||||||
|
ADDR BG3PB = 0x4000032;
|
||||||
|
ADDR BG3PC = 0x4000034;
|
||||||
|
ADDR BG3PD = 0x4000036;
|
||||||
|
ADDR BG3X_L = 0x4000038;
|
||||||
|
ADDR BG3X_H = 0x400003A;
|
||||||
|
ADDR BG3Y_L = 0x400003C;
|
||||||
|
ADDR BG3Y_H = 0x400003E;
|
||||||
|
ADDR WIN0H = 0x4000040;
|
||||||
|
ADDR WIN1H = 0x4000042;
|
||||||
|
ADDR WIN0V = 0x4000044;
|
||||||
|
ADDR WIN1V = 0x4000046;
|
||||||
|
ADDR WININ = 0x4000048;
|
||||||
|
ADDR WINOUT = 0x400004A;
|
||||||
|
ADDR MOSAIC = 0x400004C;
|
||||||
|
ADDR BLDCNT = 0x4000050;
|
||||||
|
ADDR BLDALPHA = 0x4000052;
|
||||||
|
ADDR BLDY = 0x4000054;
|
||||||
|
|
||||||
|
// sound
|
||||||
|
ADDR SOUND1CNT_L = 0x4000060;
|
||||||
|
ADDR SOUND1CNT_H = 0x4000062;
|
||||||
|
ADDR SOUND1CNT_X = 0x4000064;
|
||||||
|
ADDR SOUND2CNT_L = 0x4000068;
|
||||||
|
ADDR SOUND2CNT_H = 0x400006C;
|
||||||
|
ADDR SOUND3CNT_L = 0x4000070;
|
||||||
|
ADDR SOUND3CNT_H = 0x4000072;
|
||||||
|
ADDR SOUND3CNT_X = 0x4000074;
|
||||||
|
ADDR SOUND4CNT_L = 0x4000078;
|
||||||
|
ADDR SOUND4CNT_H = 0x400007C;
|
||||||
|
ADDR SOUNDCNT_L = 0x4000080;
|
||||||
|
ADDR SOUNDCNT_H = 0x4000082;
|
||||||
|
ADDR SOUNDCNT_X = 0x4000084;
|
||||||
|
ADDR SOUNDBIAS = 0x4000088;
|
||||||
|
ADDR WAVE_RAM0_L = 0x4000090;
|
||||||
|
ADDR WAVE_RAM0_H = 0x4000092;
|
||||||
|
ADDR WAVE_RAM1_L = 0x4000094;
|
||||||
|
ADDR WAVE_RAM1_H = 0x4000096;
|
||||||
|
ADDR WAVE_RAM2_L = 0x4000098;
|
||||||
|
ADDR WAVE_RAM2_H = 0x400009A;
|
||||||
|
ADDR WAVE_RAM3_L = 0x400009C;
|
||||||
|
ADDR WAVE_RAM3_H = 0x400009E;
|
||||||
|
ADDR FIFO_A_L = 0x40000A0;
|
||||||
|
ADDR FIFO_A_H = 0x40000A2;
|
||||||
|
ADDR FIFO_B_L = 0x40000A4;
|
||||||
|
ADDR FIFO_B_H = 0x40000A6;
|
||||||
|
|
||||||
|
// system
|
||||||
|
ADDR POSTFLG = 0x4000300;
|
||||||
|
ADDR IME = 0x4000208;
|
||||||
|
ADDR IE = 0x4000200;
|
||||||
|
ADDR IF = 0x4000202;
|
||||||
|
ADDR WAITCNT = 0x4000204;
|
||||||
|
ADDR HALTCNT = 0x4000301;
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef ADDR
|
||||||
|
|
||||||
|
uint8_t
|
||||||
|
IoDevices::read_byte(uint32_t address) const {
|
||||||
|
uint16_t halfword = read_halfword(address & ~1);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (address & 1)
|
||||||
|
halfword >>= 8;
|
||||||
|
|
||||||
|
return halfword & 0xFF;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void
|
||||||
|
IoDevices::write_byte(uint32_t address, uint8_t byte) {
|
||||||
|
uint16_t halfword = read_halfword(address & ~1);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (address & 1)
|
||||||
|
write_halfword(address & ~1,
|
||||||
|
(static_cast<uint16_t>(byte) << 8) | (halfword & 0xFF));
|
||||||
|
else
|
||||||
|
write_halfword(address & ~1,
|
||||||
|
(static_cast<uint16_t>(byte) | (halfword & 0xFF00)));
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t
|
||||||
|
IoDevices::read_word(uint32_t address) const {
|
||||||
|
return read_halfword(address) | read_halfword(address + 2) << 16;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void
|
||||||
|
IoDevices::write_word(uint32_t address, uint32_t word) {
|
||||||
|
write_halfword(address, word & 0xFFFF);
|
||||||
|
write_halfword(address + 2, (word >> 16) & 0xFFFF);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
uint16_t
|
||||||
|
IoDevices::read_halfword(uint32_t address) const {
|
||||||
|
switch (address) {
|
||||||
|
|
||||||
|
#define READ(name, var) \
|
||||||
|
case name: \
|
||||||
|
return var;
|
||||||
|
|
||||||
|
// lcd
|
||||||
|
READ(DISPCNT, lcd.lcd_control)
|
||||||
|
READ(DISPSTAT, lcd.general_lcd_status)
|
||||||
|
READ(VCOUNT, lcd.vertical_counter)
|
||||||
|
READ(WININ, lcd.inside_win_0_1)
|
||||||
|
READ(WINOUT, lcd.outside_win)
|
||||||
|
READ(BLDCNT, lcd.color_special_effects_selection)
|
||||||
|
READ(BLDALPHA, lcd.alpha_blending_coefficients)
|
||||||
|
|
||||||
|
// sound
|
||||||
|
READ(SOUND1CNT_L, sound.ch1_sweep)
|
||||||
|
READ(SOUND1CNT_H, sound.ch1_duty_length_env)
|
||||||
|
READ(SOUND1CNT_X, sound.ch1_freq_control)
|
||||||
|
READ(SOUND2CNT_L, sound.ch2_duty_length_env)
|
||||||
|
READ(SOUND2CNT_H, sound.ch2_freq_control)
|
||||||
|
READ(SOUND3CNT_L, sound.ch3_stop_wave_ram_select)
|
||||||
|
READ(SOUND3CNT_H, sound.ch3_length_volume)
|
||||||
|
READ(SOUND3CNT_X, sound.ch3_freq_control)
|
||||||
|
READ(WAVE_RAM0_L, sound.ch3_wave_pattern[0]);
|
||||||
|
READ(WAVE_RAM0_H, sound.ch3_wave_pattern[1]);
|
||||||
|
READ(WAVE_RAM1_L, sound.ch3_wave_pattern[2]);
|
||||||
|
READ(WAVE_RAM1_H, sound.ch3_wave_pattern[3]);
|
||||||
|
READ(WAVE_RAM2_L, sound.ch3_wave_pattern[4]);
|
||||||
|
READ(WAVE_RAM2_H, sound.ch3_wave_pattern[5]);
|
||||||
|
READ(WAVE_RAM3_L, sound.ch3_wave_pattern[6]);
|
||||||
|
READ(WAVE_RAM3_H, sound.ch3_wave_pattern[7]);
|
||||||
|
READ(SOUND4CNT_L, sound.ch4_length_env);
|
||||||
|
READ(SOUND4CNT_H, sound.ch4_freq_control);
|
||||||
|
READ(SOUNDCNT_L, sound.ctrl_stereo_volume);
|
||||||
|
READ(SOUNDCNT_H, sound.ctrl_mixing);
|
||||||
|
READ(SOUNDCNT_X, sound.ctrl_sound_on_off);
|
||||||
|
READ(SOUNDBIAS, sound.pwm_control);
|
||||||
|
|
||||||
|
// system
|
||||||
|
READ(POSTFLG, system.post_boot_flag)
|
||||||
|
READ(IME, system.interrupt_master_enabler)
|
||||||
|
READ(IE, system.interrupt_enable);
|
||||||
|
READ(IF, system.interrupt_request_flags);
|
||||||
|
READ(WAITCNT, system.waitstate_control);
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef READ
|
||||||
|
|
||||||
|
default:
|
||||||
|
glogger.warn("Unused IO address read at 0x{:08X}", address);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
return 0xFF;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void
|
||||||
|
IoDevices::write_halfword(uint32_t address, uint16_t halfword) {
|
||||||
|
switch (address) {
|
||||||
|
|
||||||
|
#define WRITE(name, var) \
|
||||||
|
case name: \
|
||||||
|
var = halfword; \
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
#define WRITE_2(name, var, val) \
|
||||||
|
case name: \
|
||||||
|
var = val; \
|
||||||
|
break;
|
||||||
|
|
||||||
|
// lcd
|
||||||
|
WRITE(DISPCNT, lcd.lcd_control)
|
||||||
|
WRITE(DISPSTAT, lcd.general_lcd_status)
|
||||||
|
WRITE(BG0CNT, lcd.bg0_control)
|
||||||
|
WRITE(BG1CNT, lcd.bg1_control)
|
||||||
|
WRITE(BG2CNT, lcd.bg2_control)
|
||||||
|
WRITE(BG3CNT, lcd.bg3_control)
|
||||||
|
WRITE(BG0HOFS, lcd.bg0_x_offset)
|
||||||
|
WRITE(BG0VOFS, lcd.bg0_y_offset)
|
||||||
|
WRITE(BG1HOFS, lcd.bg1_x_offset)
|
||||||
|
WRITE(BG1VOFS, lcd.bg1_y_offset)
|
||||||
|
WRITE(BG2HOFS, lcd.bg2_x_offset)
|
||||||
|
WRITE(BG2VOFS, lcd.bg2_y_offset)
|
||||||
|
WRITE(BG3HOFS, lcd.bg3_x_offset)
|
||||||
|
WRITE(BG3VOFS, lcd.bg3_y_offset)
|
||||||
|
WRITE(BG2PA, lcd.bg2_rot_scaling_parameters[0])
|
||||||
|
WRITE(BG2PB, lcd.bg2_rot_scaling_parameters[1])
|
||||||
|
WRITE(BG2PC, lcd.bg2_rot_scaling_parameters[2])
|
||||||
|
WRITE(BG2PD, lcd.bg2_rot_scaling_parameters[3])
|
||||||
|
WRITE(BG2X_L, lcd.bg2_reference_x[0])
|
||||||
|
WRITE(BG2X_H, lcd.bg2_reference_x[1])
|
||||||
|
WRITE(BG2Y_L, lcd.bg2_reference_y[0])
|
||||||
|
WRITE(BG2Y_H, lcd.bg2_reference_y[1])
|
||||||
|
WRITE(BG3PA, lcd.bg3_rot_scaling_parameters[0])
|
||||||
|
WRITE(BG3PB, lcd.bg3_rot_scaling_parameters[1])
|
||||||
|
WRITE(BG3PC, lcd.bg3_rot_scaling_parameters[2])
|
||||||
|
WRITE(BG3PD, lcd.bg3_rot_scaling_parameters[3])
|
||||||
|
WRITE(BG3X_L, lcd.bg3_reference_x[0])
|
||||||
|
WRITE(BG3X_H, lcd.bg3_reference_x[1])
|
||||||
|
WRITE(BG3Y_L, lcd.bg3_reference_y[0])
|
||||||
|
WRITE(BG3Y_H, lcd.bg3_reference_y[1])
|
||||||
|
WRITE(WIN0H, lcd.win0_horizontal_dimensions)
|
||||||
|
WRITE(WIN1H, lcd.win1_horizontal_dimensions)
|
||||||
|
WRITE(WIN0V, lcd.win0_vertical_dimensions)
|
||||||
|
WRITE(WIN1V, lcd.win1_vertical_dimensions)
|
||||||
|
WRITE(WININ, lcd.inside_win_0_1)
|
||||||
|
WRITE(WINOUT, lcd.outside_win)
|
||||||
|
WRITE(MOSAIC, lcd.mosaic_size)
|
||||||
|
WRITE(BLDCNT, lcd.color_special_effects_selection)
|
||||||
|
WRITE(BLDALPHA, lcd.alpha_blending_coefficients)
|
||||||
|
WRITE(BLDY, lcd.brightness_coefficient)
|
||||||
|
|
||||||
|
// sound
|
||||||
|
WRITE(SOUND1CNT_L, sound.ch1_sweep)
|
||||||
|
WRITE(SOUND1CNT_H, sound.ch1_duty_length_env)
|
||||||
|
WRITE(SOUND1CNT_X, sound.ch1_freq_control)
|
||||||
|
WRITE(SOUND2CNT_L, sound.ch2_duty_length_env)
|
||||||
|
WRITE(SOUND2CNT_H, sound.ch2_freq_control)
|
||||||
|
WRITE(SOUND3CNT_L, sound.ch3_stop_wave_ram_select)
|
||||||
|
WRITE(SOUND3CNT_H, sound.ch3_length_volume)
|
||||||
|
WRITE(SOUND3CNT_X, sound.ch3_freq_control)
|
||||||
|
WRITE(WAVE_RAM0_L, sound.ch3_wave_pattern[0]);
|
||||||
|
WRITE(WAVE_RAM0_H, sound.ch3_wave_pattern[1]);
|
||||||
|
WRITE(WAVE_RAM1_L, sound.ch3_wave_pattern[2]);
|
||||||
|
WRITE(WAVE_RAM1_H, sound.ch3_wave_pattern[3]);
|
||||||
|
WRITE(WAVE_RAM2_L, sound.ch3_wave_pattern[4]);
|
||||||
|
WRITE(WAVE_RAM2_H, sound.ch3_wave_pattern[5]);
|
||||||
|
WRITE(WAVE_RAM3_L, sound.ch3_wave_pattern[6]);
|
||||||
|
WRITE(WAVE_RAM3_H, sound.ch3_wave_pattern[7]);
|
||||||
|
WRITE(SOUND4CNT_L, sound.ch4_length_env);
|
||||||
|
WRITE(SOUND4CNT_H, sound.ch4_freq_control);
|
||||||
|
WRITE(SOUNDCNT_L, sound.ctrl_stereo_volume);
|
||||||
|
WRITE(SOUNDCNT_H, sound.ctrl_mixing);
|
||||||
|
WRITE(SOUNDCNT_X, sound.ctrl_sound_on_off);
|
||||||
|
WRITE(SOUNDBIAS, sound.pwm_control);
|
||||||
|
WRITE(FIFO_A_L, sound.fifo_a[0]);
|
||||||
|
WRITE(FIFO_A_H, sound.fifo_a[1]);
|
||||||
|
WRITE(FIFO_B_L, sound.fifo_b[0]);
|
||||||
|
WRITE(FIFO_B_H, sound.fifo_b[1]);
|
||||||
|
|
||||||
|
// system
|
||||||
|
WRITE_2(POSTFLG, system.post_boot_flag, halfword & 1)
|
||||||
|
WRITE_2(IME, system.interrupt_master_enabler, halfword & 1)
|
||||||
|
WRITE(IE, system.interrupt_enable);
|
||||||
|
WRITE(IF, system.interrupt_request_flags);
|
||||||
|
WRITE(WAITCNT, system.waitstate_control);
|
||||||
|
WRITE_2(HALTCNT, system.low_power_mode, get_bit(halfword, 7));
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef WRITE
|
||||||
|
#undef WRITE_2
|
||||||
|
|
||||||
|
default:
|
||||||
|
glogger.warn("Unused IO address written at 0x{:08X}", address);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
return;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
3
src/io/meson.build
Normal file
3
src/io/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,3 @@
|
|||||||
|
lib_sources += files(
|
||||||
|
'io.cc',
|
||||||
|
)
|
||||||
@@ -1,9 +1,7 @@
|
|||||||
#include "memory.hh"
|
#include "memory.hh"
|
||||||
#include "header.hh"
|
#include "header.hh"
|
||||||
#include "util/bits.hh"
|
|
||||||
#include "util/crypto.hh"
|
#include "util/crypto.hh"
|
||||||
#include "util/log.hh"
|
#include "util/log.hh"
|
||||||
#include <bitset>
|
|
||||||
#include <stdexcept>
|
#include <stdexcept>
|
||||||
|
|
||||||
namespace matar {
|
namespace matar {
|
||||||
@@ -34,64 +32,49 @@ Memory::Memory(std::array<uint8_t, BIOS_SIZE>&& bios,
|
|||||||
glogger.info("Cartridge Title: {}", header.title);
|
glogger.info("Cartridge Title: {}", header.title);
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
#define MATCHES(area) address >= area##_START&& address <= area##_END
|
|
||||||
|
|
||||||
uint8_t
|
uint8_t
|
||||||
Memory::read(size_t address) const {
|
Memory::read(uint32_t address) const {
|
||||||
if (MATCHES(BIOS)) {
|
#define MATCHES(AREA, area) \
|
||||||
return bios[address];
|
if (address >= AREA##_START && address < AREA##_START + area.size()) \
|
||||||
} else if (MATCHES(BOARD_WRAM)) {
|
return area[address - AREA##_START];
|
||||||
return board_wram[address - BOARD_WRAM_START];
|
|
||||||
} else if (MATCHES(CHIP_WRAM)) {
|
MATCHES(BIOS, bios)
|
||||||
return chip_wram[address - CHIP_WRAM_START];
|
MATCHES(BOARD_WRAM, board_wram)
|
||||||
} else if (MATCHES(PALETTE_RAM)) {
|
MATCHES(CHIP_WRAM, chip_wram)
|
||||||
return palette_ram[address - PALETTE_RAM_START];
|
MATCHES(PALETTE_RAM, palette_ram)
|
||||||
} else if (MATCHES(VRAM)) {
|
MATCHES(VRAM, vram)
|
||||||
return vram[address - VRAM_START];
|
MATCHES(OAM_OBJ_ATTR, oam_obj_attr)
|
||||||
} else if (MATCHES(OAM_OBJ_ATTR)) {
|
MATCHES(ROM_0, rom)
|
||||||
return oam_obj_attr[address - OAM_OBJ_ATTR_START];
|
MATCHES(ROM_1, rom)
|
||||||
} else if (MATCHES(ROM_0)) {
|
MATCHES(ROM_2, rom)
|
||||||
return rom[address - ROM_0_START];
|
|
||||||
} else if (MATCHES(ROM_1)) {
|
|
||||||
return rom[address - ROM_1_START];
|
|
||||||
} else if (MATCHES(ROM_2)) {
|
|
||||||
return rom[address - ROM_2_START];
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
glogger.error("Invalid memory region accessed");
|
glogger.error("Invalid memory region accessed");
|
||||||
return 0xFF;
|
return 0xFF;
|
||||||
}
|
|
||||||
|
#undef MATCHES
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void
|
void
|
||||||
Memory::write(size_t address, uint8_t byte) {
|
Memory::write(uint32_t address, uint8_t byte) {
|
||||||
if (MATCHES(BIOS)) {
|
#define MATCHES(AREA, area) \
|
||||||
bios[address] = byte;
|
if (address >= AREA##_START && address < AREA##_START + area.size()) { \
|
||||||
} else if (MATCHES(BOARD_WRAM)) {
|
area[address - AREA##_START] = byte; \
|
||||||
board_wram[address - BOARD_WRAM_START] = byte;
|
return; \
|
||||||
} else if (MATCHES(CHIP_WRAM)) {
|
|
||||||
chip_wram[address - CHIP_WRAM_START] = byte;
|
|
||||||
} else if (MATCHES(PALETTE_RAM)) {
|
|
||||||
palette_ram[address - PALETTE_RAM_START] = byte;
|
|
||||||
} else if (MATCHES(VRAM)) {
|
|
||||||
vram[address - VRAM_START] = byte;
|
|
||||||
} else if (MATCHES(OAM_OBJ_ATTR)) {
|
|
||||||
oam_obj_attr[address - OAM_OBJ_ATTR_START] = byte;
|
|
||||||
} else if (MATCHES(ROM_0)) {
|
|
||||||
rom[address - ROM_0_START] = byte;
|
|
||||||
} else if (MATCHES(ROM_1)) {
|
|
||||||
rom[address - ROM_1_START] = byte;
|
|
||||||
} else if (MATCHES(ROM_2)) {
|
|
||||||
rom[address - ROM_2_START] = byte;
|
|
||||||
} else {
|
|
||||||
glogger.error("Invalid memory region accessed");
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
|
||||||
|
MATCHES(BOARD_WRAM, board_wram)
|
||||||
|
MATCHES(CHIP_WRAM, chip_wram)
|
||||||
|
MATCHES(PALETTE_RAM, palette_ram)
|
||||||
|
MATCHES(VRAM, vram)
|
||||||
|
MATCHES(OAM_OBJ_ATTR, oam_obj_attr)
|
||||||
|
|
||||||
|
glogger.error("Invalid memory region accessed");
|
||||||
|
|
||||||
#undef MATCHES
|
#undef MATCHES
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
void
|
void
|
||||||
Memory::parse_header() {
|
Memory::parse_header() {
|
||||||
|
|
||||||
if (rom.size() < header.HEADER_SIZE) {
|
if (rom.size() < header.HEADER_SIZE) {
|
||||||
throw std::out_of_range(
|
throw std::out_of_range(
|
||||||
"ROM is not large enough to even have a header");
|
"ROM is not large enough to even have a header");
|
||||||
@@ -174,7 +157,7 @@ Memory::parse_header() {
|
|||||||
if (rom[0xB2] != 0x96)
|
if (rom[0xB2] != 0x96)
|
||||||
glogger.error("HEADER: invalid fixed byte at 0xB2");
|
glogger.error("HEADER: invalid fixed byte at 0xB2");
|
||||||
|
|
||||||
for (size_t i = 0xB5; i < 0xBC; i++) {
|
for (uint32_t i = 0xB5; i < 0xBC; i++) {
|
||||||
if (rom[i] != 0x00)
|
if (rom[i] != 0x00)
|
||||||
glogger.error("HEADER: invalid fixed bytes at 0xB5");
|
glogger.error("HEADER: invalid fixed bytes at 0xB5");
|
||||||
}
|
}
|
||||||
@@ -183,7 +166,7 @@ Memory::parse_header() {
|
|||||||
|
|
||||||
// checksum
|
// checksum
|
||||||
{
|
{
|
||||||
size_t i = 0xA0, chk = 0;
|
uint32_t i = 0xA0, chk = 0;
|
||||||
while (i <= 0xBC)
|
while (i <= 0xBC)
|
||||||
chk -= rom[i++];
|
chk -= rom[i++];
|
||||||
chk -= 0x19;
|
chk -= 0x19;
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,23 +1,21 @@
|
|||||||
lib_sources = files(
|
lib_sources = files(
|
||||||
'memory.cc',
|
'memory.cc',
|
||||||
'bus.cc'
|
'bus.cc',
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
subdir('util')
|
subdir('util')
|
||||||
subdir('cpu')
|
subdir('cpu')
|
||||||
|
subdir('io')
|
||||||
|
|
||||||
lib_cpp_args = [ ]
|
lib_cpp_args = []
|
||||||
|
|
||||||
fmt = dependency('fmt', version : '>=10.1.0', static: true)
|
if get_option('disassembler')
|
||||||
if not fmt.found()
|
lib_cpp_args += '-DDISASSEMBLER'
|
||||||
fmt = dependency('fmt', version : '>=10.1.0', static: false)
|
|
||||||
lib_cpp_args += 'DFMT_HEADER_ONLY'
|
|
||||||
endif
|
endif
|
||||||
|
|
||||||
lib = library(
|
lib = library(
|
||||||
meson.project_name(),
|
meson.project_name(),
|
||||||
lib_sources,
|
lib_sources,
|
||||||
dependencies: [fmt],
|
|
||||||
include_directories: inc,
|
include_directories: inc,
|
||||||
install: true,
|
install: true,
|
||||||
cpp_args: lib_cpp_args
|
cpp_args: lib_cpp_args
|
||||||
|
|||||||
@@ -35,6 +35,6 @@ inline Int
|
|||||||
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
|
// NOTE: we do not require -1 if it is a signed integral
|
||||||
Int left =
|
Int left =
|
||||||
std::numeric_limits<Int>::digits - (std::is_unsigned<Int>::value) - end;
|
std::numeric_limits<Int>::digits - (!std::is_signed<Int>::value) - end;
|
||||||
return static_cast<Int>(num << left) >> (left + start);
|
return static_cast<Int>(num << left) >> (left + start);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|||||||
@@ -2,7 +2,7 @@
|
|||||||
|
|
||||||
#include <array>
|
#include <array>
|
||||||
#include <bit>
|
#include <bit>
|
||||||
#include <fmt/core.h>
|
#include <format>
|
||||||
#include <string>
|
#include <string>
|
||||||
|
|
||||||
// Why I wrote this myself? I do not know
|
// Why I wrote this myself? I do not know
|
||||||
@@ -110,7 +110,7 @@ sha256(std::array<uint8_t, N>& data) {
|
|||||||
|
|
||||||
for (j = 0; j < 8; j++)
|
for (j = 0; j < 8; j++)
|
||||||
for (i = 0; i < 4; i++)
|
for (i = 0; i < 4; i++)
|
||||||
fmt::format_to(std::back_inserter(string),
|
std::format_to(std::back_inserter(string),
|
||||||
"{:02x}",
|
"{:02x}",
|
||||||
((h[j] >> (24 - i * 8)) & 0xFF));
|
((h[j] >> (24 - i * 8)) & 0xFF));
|
||||||
|
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,8 +1,7 @@
|
|||||||
#pragma once
|
#pragma once
|
||||||
|
|
||||||
#include "util/loglevel.hh"
|
#include "util/loglevel.hh"
|
||||||
#include <fmt/ostream.h>
|
#include <print>
|
||||||
#include <iostream>
|
|
||||||
|
|
||||||
namespace logging {
|
namespace logging {
|
||||||
namespace ansi {
|
namespace ansi {
|
||||||
@@ -14,25 +13,25 @@ static constexpr auto BOLD = "\033[1m";
|
|||||||
static constexpr auto RESET = "\033[0m";
|
static constexpr auto RESET = "\033[0m";
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
using fmt::print;
|
using std::print;
|
||||||
|
|
||||||
class Logger {
|
class Logger {
|
||||||
using LogLevel = matar::LogLevel;
|
using LogLevel = matar::LogLevel;
|
||||||
|
|
||||||
public:
|
public:
|
||||||
Logger(LogLevel level = LogLevel::Debug, FILE* stream = stderr)
|
Logger(LogLevel level = LogLevel::Debug, FILE* stream = stdout)
|
||||||
: level(0)
|
: level(0)
|
||||||
, stream(stream) {
|
, stream(stream) {
|
||||||
set_level(level);
|
set_level(level);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
template<typename... Args>
|
template<typename... Args>
|
||||||
void log(const fmt::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
void log(const std::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
||||||
fmt::println(stream, fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
std::println(stream, fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
template<typename... Args>
|
template<typename... Args>
|
||||||
void debug(const fmt::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
void debug(const std::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
||||||
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Debug)) {
|
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Debug)) {
|
||||||
print(stream, "{}{}[DEBUG] ", ansi::MAGENTA, ansi::BOLD);
|
print(stream, "{}{}[DEBUG] ", ansi::MAGENTA, ansi::BOLD);
|
||||||
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
||||||
@@ -41,7 +40,7 @@ class Logger {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
template<typename... Args>
|
template<typename... Args>
|
||||||
void info(const fmt::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
void info(const std::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
||||||
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Info)) {
|
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Info)) {
|
||||||
print(stream, "{}[INFO] ", ansi::WHITE);
|
print(stream, "{}[INFO] ", ansi::WHITE);
|
||||||
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
||||||
@@ -50,7 +49,16 @@ class Logger {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
template<typename... Args>
|
template<typename... Args>
|
||||||
void warn(const fmt::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
void info_bold(const std::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
||||||
|
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Info)) {
|
||||||
|
print(stream, "{}{}[INFO] ", ansi::WHITE, ansi::BOLD);
|
||||||
|
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
||||||
|
print(stream, ansi::RESET);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
template<typename... Args>
|
||||||
|
void warn(const std::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
||||||
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Warn)) {
|
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Warn)) {
|
||||||
print(stream, "{}[WARN] ", ansi::YELLOW);
|
print(stream, "{}[WARN] ", ansi::YELLOW);
|
||||||
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
||||||
@@ -59,7 +67,7 @@ class Logger {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
template<typename... Args>
|
template<typename... Args>
|
||||||
void error(const fmt::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
void error(const std::format_string<Args...>& fmt, Args&&... args) {
|
||||||
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Error)) {
|
if (level & static_cast<uint8_t>(LogLevel::Error)) {
|
||||||
print(stream, "{}{}[ERROR] ", ansi::RED, ansi::BOLD);
|
print(stream, "{}{}[ERROR] ", ansi::RED, ansi::BOLD);
|
||||||
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
log(fmt, std::forward<Args>(args)...);
|
||||||
@@ -80,4 +88,4 @@ class Logger {
|
|||||||
|
|
||||||
extern logging::Logger glogger;
|
extern logging::Logger glogger;
|
||||||
|
|
||||||
#define debug(x) glogger.debug("{} = {}", #x, x);
|
#define dbg(x) glogger.debug("{} = {}", #x, x);
|
||||||
|
|||||||
34
tests/bus.cc
34
tests/bus.cc
@@ -1,7 +1,7 @@
|
|||||||
#include "bus.hh"
|
#include "bus.hh"
|
||||||
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
static constexpr auto TAG = "[bus]";
|
#define TAG "[bus]"
|
||||||
|
|
||||||
using namespace matar;
|
using namespace matar;
|
||||||
|
|
||||||
@@ -16,28 +16,30 @@ class BusFixture {
|
|||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE_METHOD(BusFixture, "Byte", TAG) {
|
TEST_CASE_METHOD(BusFixture, "Byte", TAG) {
|
||||||
CHECK(bus.read_byte(3349) == 0);
|
CHECK(bus.read_byte(0x30001A9) == 0);
|
||||||
|
|
||||||
bus.write_byte(3349, 0xEC);
|
bus.write_byte(0x30001A9, 0xEC);
|
||||||
CHECK(bus.read_byte(3349) == 0xEC);
|
CHECK(bus.read_byte(0x30001A9) == 0xEC);
|
||||||
CHECK(bus.read_word(3349) == 0xEC);
|
CHECK(bus.read_word(0x30001A9) == 0xEC);
|
||||||
CHECK(bus.read_halfword(3349) == 0xEC);
|
CHECK(bus.read_halfword(0x30001A9) == 0xEC);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE_METHOD(BusFixture, "Halfword", TAG) {
|
TEST_CASE_METHOD(BusFixture, "Halfword", TAG) {
|
||||||
CHECK(bus.read_halfword(33750745) == 0);
|
CHECK(bus.read_halfword(0x202FED9) == 0);
|
||||||
|
|
||||||
bus.write_halfword(33750745, 0x1A4A);
|
bus.write_halfword(0x202FED9, 0x1A4A);
|
||||||
CHECK(bus.read_halfword(33750745) == 0x1A4A);
|
CHECK(bus.read_halfword(0x202FED9) == 0x1A4A);
|
||||||
CHECK(bus.read_word(33750745) == 0x1A4A);
|
CHECK(bus.read_word(0x202FED9) == 0x1A4A);
|
||||||
CHECK(bus.read_byte(33750745) == 0x4A);
|
CHECK(bus.read_byte(0x202FED9) == 0x4A);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE_METHOD(BusFixture, "Word", TAG) {
|
TEST_CASE_METHOD(BusFixture, "Word", TAG) {
|
||||||
CHECK(bus.read_word(100724276) == 0);
|
CHECK(bus.read_word(0x600EE34) == 0);
|
||||||
|
|
||||||
bus.write_word(100724276, 0x3ACC491D);
|
bus.write_word(0x600EE34, 0x3ACC491D);
|
||||||
CHECK(bus.read_word(100724276) == 0x3ACC491D);
|
CHECK(bus.read_word(0x600EE34) == 0x3ACC491D);
|
||||||
CHECK(bus.read_halfword(100724276) == 0x491D);
|
CHECK(bus.read_halfword(0x600EE34) == 0x491D);
|
||||||
CHECK(bus.read_byte(100724276) == 0x1D);
|
CHECK(bus.read_byte(0x600EE34) == 0x1D);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef TAG
|
||||||
|
|||||||
File diff suppressed because it is too large
Load Diff
@@ -1,7 +1,7 @@
|
|||||||
#include "cpu/arm/instruction.hh"
|
#include "cpu/arm/instruction.hh"
|
||||||
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
static constexpr auto TAG = "[arm][disassembly]";
|
#define TAG "[arm][disassembly]"
|
||||||
|
|
||||||
using namespace matar;
|
using namespace matar;
|
||||||
using namespace arm;
|
using namespace arm;
|
||||||
@@ -16,7 +16,9 @@ TEST_CASE("Branch and Exchange", TAG) {
|
|||||||
|
|
||||||
CHECK(bx->rn == 10);
|
CHECK(bx->rn == 10);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "BXGT R10");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "BXGT R10");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Branch", TAG) {
|
TEST_CASE("Branch", TAG) {
|
||||||
@@ -29,14 +31,17 @@ TEST_CASE("Branch", TAG) {
|
|||||||
|
|
||||||
// last 24 bits = 8748995
|
// last 24 bits = 8748995
|
||||||
// (8748995 << 8) >> 6 sign extended = 0xFE15FF0C
|
// (8748995 << 8) >> 6 sign extended = 0xFE15FF0C
|
||||||
// Also +8 since PC is two instructions ahead
|
CHECK(b->offset == static_cast<int32_t>(0xfe15ff0c));
|
||||||
CHECK(b->offset == 0xFE15FF14);
|
|
||||||
CHECK(b->link == true);
|
CHECK(b->link == true);
|
||||||
|
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "BL 0xFE15FF14");
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
// take prefetch into account
|
||||||
|
// offset + 8 = 0xfe15ff0c + 8 = -0x1ea00e4 + 8
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "BL -0x1ea00ec");
|
||||||
|
|
||||||
b->link = false;
|
b->link = false;
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "B 0xFE15FF14");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "B -0x1ea00ec");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Multiply", TAG) {
|
TEST_CASE("Multiply", TAG) {
|
||||||
@@ -54,11 +59,13 @@ TEST_CASE("Multiply", TAG) {
|
|||||||
CHECK(mul->acc == true);
|
CHECK(mul->acc == true);
|
||||||
CHECK(mul->set == true);
|
CHECK(mul->set == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MLAEQS R10,R0,R15,R14");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MLAEQS R10,R0,R15,R14");
|
||||||
|
|
||||||
mul->acc = false;
|
mul->acc = false;
|
||||||
mul->set = false;
|
mul->set = false;
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MULEQ R10,R0,R15");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MULEQ R10,R0,R15");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Multiply Long", TAG) {
|
TEST_CASE("Multiply Long", TAG) {
|
||||||
@@ -77,6 +84,7 @@ TEST_CASE("Multiply Long", TAG) {
|
|||||||
CHECK(mull->set == true);
|
CHECK(mull->set == true);
|
||||||
CHECK(mull->uns == true);
|
CHECK(mull->uns == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "UMULLNES R7,R14,R2,R6");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "UMULLNES R7,R14,R2,R6");
|
||||||
|
|
||||||
mull->acc = true;
|
mull->acc = true;
|
||||||
@@ -85,6 +93,7 @@ TEST_CASE("Multiply Long", TAG) {
|
|||||||
mull->uns = false;
|
mull->uns = false;
|
||||||
mull->set = false;
|
mull->set = false;
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "SMLALNE R7,R14,R2,R6");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SMLALNE R7,R14,R2,R6");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Undefined", TAG) {
|
TEST_CASE("Undefined", TAG) {
|
||||||
@@ -94,7 +103,10 @@ TEST_CASE("Undefined", TAG) {
|
|||||||
Instruction instruction(raw);
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
|
||||||
CHECK(instruction.condition == Condition::AL);
|
CHECK(instruction.condition == Condition::AL);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "UND");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "UND");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Single Data Swap", TAG) {
|
TEST_CASE("Single Data Swap", TAG) {
|
||||||
@@ -110,10 +122,12 @@ TEST_CASE("Single Data Swap", TAG) {
|
|||||||
CHECK(swp->rn == 9);
|
CHECK(swp->rn == 9);
|
||||||
CHECK(swp->byte == false);
|
CHECK(swp->byte == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "SWPGE R5,R6,[R9]");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SWPGE R5,R6,[R9]");
|
||||||
|
|
||||||
swp->byte = true;
|
swp->byte = true;
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "SWPGEB R5,R6,[R9]");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SWPGEB R5,R6,[R9]");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Single Data Transfer", TAG) {
|
TEST_CASE("Single Data Transfer", TAG) {
|
||||||
@@ -138,6 +152,7 @@ TEST_CASE("Single Data Transfer", TAG) {
|
|||||||
CHECK(ldr->up == true);
|
CHECK(ldr->up == true);
|
||||||
CHECK(ldr->pre == true);
|
CHECK(ldr->pre == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
ldr->load = true;
|
ldr->load = true;
|
||||||
ldr->byte = true;
|
ldr->byte = true;
|
||||||
ldr->write = false;
|
ldr->write = false;
|
||||||
@@ -153,6 +168,7 @@ TEST_CASE("Single Data Transfer", TAG) {
|
|||||||
|
|
||||||
ldr->pre = true;
|
ldr->pre = true;
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRB R10,[R2,-#9023]");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRB R10,[R2,-#9023]");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Halfword Transfer", TAG) {
|
TEST_CASE("Halfword Transfer", TAG) {
|
||||||
@@ -176,6 +192,7 @@ TEST_CASE("Halfword Transfer", TAG) {
|
|||||||
CHECK(ldr->up == true);
|
CHECK(ldr->up == true);
|
||||||
CHECK(ldr->pre == true);
|
CHECK(ldr->pre == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STRCCH R2,[R15,+R6]!");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STRCCH R2,[R15,+R6]!");
|
||||||
|
|
||||||
ldr->pre = false;
|
ldr->pre = false;
|
||||||
@@ -193,6 +210,7 @@ TEST_CASE("Halfword Transfer", TAG) {
|
|||||||
ldr->imm = 1;
|
ldr->imm = 1;
|
||||||
ldr->offset = 90;
|
ldr->offset = 90;
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STRCCSB R2,[R15],-#90");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STRCCSB R2,[R15],-#90");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Block Data Transfer", TAG) {
|
TEST_CASE("Block Data Transfer", TAG) {
|
||||||
@@ -223,6 +241,7 @@ TEST_CASE("Block Data Transfer", TAG) {
|
|||||||
CHECK(ldm->up == false);
|
CHECK(ldm->up == false);
|
||||||
CHECK(ldm->pre == true);
|
CHECK(ldm->pre == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDMLSDB R7,{R0,R2,R3,R5,R6,R8,R14}^");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDMLSDB R7,{R0,R2,R3,R5,R6,R8,R14}^");
|
||||||
|
|
||||||
ldm->write = true;
|
ldm->write = true;
|
||||||
@@ -238,6 +257,7 @@ TEST_CASE("Block Data Transfer", TAG) {
|
|||||||
ldm->pre = false;
|
ldm->pre = false;
|
||||||
|
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STMLSIA R7!,{R0,R2,R5,R14}");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STMLSIA R7!,{R0,R2,R5,R14}");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("PSR Transfer", TAG) {
|
TEST_CASE("PSR Transfer", TAG) {
|
||||||
@@ -256,7 +276,9 @@ TEST_CASE("PSR Transfer", TAG) {
|
|||||||
CHECK(mrs->operand == 10);
|
CHECK(mrs->operand == 10);
|
||||||
CHECK(mrs->spsr == true);
|
CHECK(mrs->spsr == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MRSMI R10,SPSR_all");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MRSMI R10,SPSR_all");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
SECTION("MSR") {
|
SECTION("MSR") {
|
||||||
@@ -272,7 +294,9 @@ TEST_CASE("PSR Transfer", TAG) {
|
|||||||
CHECK(msr->operand == 8);
|
CHECK(msr->operand == 8);
|
||||||
CHECK(msr->spsr == false);
|
CHECK(msr->spsr == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MSR CPSR_all,R8");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MSR CPSR_all,R8");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
SECTION("MSR_flg with register operand") {
|
SECTION("MSR_flg with register operand") {
|
||||||
@@ -287,7 +311,9 @@ TEST_CASE("PSR Transfer", TAG) {
|
|||||||
CHECK(msr->operand == 8);
|
CHECK(msr->operand == 8);
|
||||||
CHECK(msr->spsr == false);
|
CHECK(msr->spsr == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MSRVS CPSR_flg,R8");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MSRVS CPSR_flg,R8");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
SECTION("MSR_flg with immediate operand") {
|
SECTION("MSR_flg with immediate operand") {
|
||||||
@@ -304,7 +330,9 @@ TEST_CASE("PSR Transfer", TAG) {
|
|||||||
CHECK(msr->operand == 27262976);
|
CHECK(msr->operand == 27262976);
|
||||||
CHECK(msr->spsr == true);
|
CHECK(msr->spsr == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MSR SPSR_flg,#27262976");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MSR SPSR_flg,#27262976");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -331,6 +359,7 @@ TEST_CASE("Data Processing", TAG) {
|
|||||||
CHECK(alu->set == true);
|
CHECK(alu->set == true);
|
||||||
CHECK(alu->opcode == OpCode::AND);
|
CHECK(alu->opcode == OpCode::AND);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ANDS R7,R14,R1,ROR #22");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "ANDS R7,R14,R1,ROR #22");
|
||||||
|
|
||||||
shift->data.immediate = false;
|
shift->data.immediate = false;
|
||||||
@@ -392,6 +421,7 @@ TEST_CASE("Data Processing", TAG) {
|
|||||||
alu->opcode = OpCode::MVN;
|
alu->opcode = OpCode::MVN;
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MVN R7,#3300012");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MVN R7,#3300012");
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Coprocessor Data Transfer", TAG) {
|
TEST_CASE("Coprocessor Data Transfer", TAG) {
|
||||||
@@ -412,6 +442,7 @@ TEST_CASE("Coprocessor Data Transfer", TAG) {
|
|||||||
CHECK(ldc->up == true);
|
CHECK(ldc->up == true);
|
||||||
CHECK(ldc->pre == true);
|
CHECK(ldc->pre == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STCGE p1,c15,[R5,#70]!");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STCGE p1,c15,[R5,#70]!");
|
||||||
|
|
||||||
ldc->load = true;
|
ldc->load = true;
|
||||||
@@ -420,6 +451,7 @@ TEST_CASE("Coprocessor Data Transfer", TAG) {
|
|||||||
ldc->len = true;
|
ldc->len = true;
|
||||||
|
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDCGEL p1,c15,[R5],#70");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDCGEL p1,c15,[R5],#70");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Coprocessor Operand Operation", TAG) {
|
TEST_CASE("Coprocessor Operand Operation", TAG) {
|
||||||
@@ -437,7 +469,9 @@ TEST_CASE("Coprocessor Operand Operation", TAG) {
|
|||||||
CHECK(cdp->crn == 5);
|
CHECK(cdp->crn == 5);
|
||||||
CHECK(cdp->cp_opc == 10);
|
CHECK(cdp->cp_opc == 10);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "CDP p1,10,c15,c5,c6,2");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "CDP p1,10,c15,c5,c6,2");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Coprocessor Register Transfer", TAG) {
|
TEST_CASE("Coprocessor Register Transfer", TAG) {
|
||||||
@@ -457,7 +491,9 @@ TEST_CASE("Coprocessor Register Transfer", TAG) {
|
|||||||
CHECK(mrc->load == false);
|
CHECK(mrc->load == false);
|
||||||
CHECK(mrc->cp_opc == 5);
|
CHECK(mrc->cp_opc == 5);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MCR p1,5,R15,c5,c6,2");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MCR p1,5,R15,c5,c6,2");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("Software Interrupt", TAG) {
|
TEST_CASE("Software Interrupt", TAG) {
|
||||||
@@ -465,5 +501,10 @@ TEST_CASE("Software Interrupt", TAG) {
|
|||||||
Instruction instruction(raw);
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
|
||||||
CHECK(instruction.condition == Condition::EQ);
|
CHECK(instruction.condition == Condition::EQ);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
CHECK(instruction.disassemble() == "SWIEQ");
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SWIEQ");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
}
|
}
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||||||
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|
||||||
|
#undef TAG
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|||||||
96
tests/cpu/cpu-fixture.cc
Normal file
96
tests/cpu/cpu-fixture.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,96 @@
|
|||||||
|
#include "cpu-fixture.hh"
|
||||||
|
|
||||||
|
Psr
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||||||
|
CpuFixture::psr(bool spsr) {
|
||||||
|
Psr psr(0);
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||||||
|
Cpu tmp = cpu;
|
||||||
|
arm::Instruction instruction(
|
||||||
|
Condition::AL,
|
||||||
|
arm::PsrTransfer{ .operand = 0,
|
||||||
|
.spsr = spsr,
|
||||||
|
.type = arm::PsrTransfer::Type::Mrs,
|
||||||
|
.imm = false });
|
||||||
|
|
||||||
|
instruction.exec(tmp);
|
||||||
|
|
||||||
|
psr.set_all(getr_(0, tmp));
|
||||||
|
return psr;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void
|
||||||
|
CpuFixture::set_psr(Psr psr, bool spsr) {
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|
// R0
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|
uint32_t old = getr(0);
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|
|
||||||
|
setr(0, psr.raw());
|
||||||
|
|
||||||
|
arm::Instruction instruction(
|
||||||
|
Condition::AL,
|
||||||
|
arm::PsrTransfer{ .operand = 0,
|
||||||
|
.spsr = spsr,
|
||||||
|
.type = arm::PsrTransfer::Type::Msr,
|
||||||
|
.imm = false });
|
||||||
|
|
||||||
|
instruction.exec(cpu);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(0, old);
|
||||||
|
}
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||||||
|
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||||||
|
// We need these workarounds to just use the public API and not private
|
||||||
|
// fields. Assuming that these work correctly is necessary. Besides, all that
|
||||||
|
// matters is that the public API is correct.
|
||||||
|
uint32_t
|
||||||
|
CpuFixture::getr_(uint8_t r, Cpu& cpu) {
|
||||||
|
uint32_t addr = 0x02000000;
|
||||||
|
uint8_t offset = r == 15 ? 4 : 0;
|
||||||
|
uint32_t word = bus.read_word(addr + offset);
|
||||||
|
Cpu tmp = cpu;
|
||||||
|
uint32_t ret = 0xFFFFFFFF;
|
||||||
|
uint8_t base = r ? 0 : 1;
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||||||
|
// set R0/R1 = addr
|
||||||
|
arm::Instruction zero(
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|
Condition::AL,
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||||||
|
arm::DataProcessing{ .operand = addr,
|
||||||
|
.rd = base,
|
||||||
|
.rn = 0,
|
||||||
|
.set = false,
|
||||||
|
.opcode = arm::DataProcessing::OpCode::MOV });
|
||||||
|
|
||||||
|
// get register
|
||||||
|
arm::Instruction get(
|
||||||
|
Condition::AL,
|
||||||
|
arm::SingleDataTransfer{ .offset = static_cast<uint16_t>(0),
|
||||||
|
.rd = r,
|
||||||
|
.rn = base,
|
||||||
|
.load = false,
|
||||||
|
.write = false,
|
||||||
|
.byte = false,
|
||||||
|
.up = true,
|
||||||
|
.pre = true });
|
||||||
|
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||||||
|
zero.exec(tmp);
|
||||||
|
get.exec(tmp);
|
||||||
|
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|
addr += offset;
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||||||
|
|
||||||
|
ret = bus.read_word(addr);
|
||||||
|
|
||||||
|
bus.write_word(addr, word);
|
||||||
|
|
||||||
|
return ret;
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void
|
||||||
|
CpuFixture::setr_(uint8_t r, uint32_t value, Cpu& cpu) {
|
||||||
|
// set register
|
||||||
|
arm::Instruction set(
|
||||||
|
Condition::AL,
|
||||||
|
arm::DataProcessing{ .operand = value,
|
||||||
|
.rd = r,
|
||||||
|
.rn = 0,
|
||||||
|
.set = false,
|
||||||
|
.opcode = arm::DataProcessing::OpCode::MOV });
|
||||||
|
|
||||||
|
set.exec(cpu);
|
||||||
|
}
|
||||||
42
tests/cpu/cpu-fixture.hh
Normal file
42
tests/cpu/cpu-fixture.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,42 @@
|
|||||||
|
#include "cpu/cpu.hh"
|
||||||
|
|
||||||
|
using namespace matar;
|
||||||
|
|
||||||
|
class CpuFixture {
|
||||||
|
public:
|
||||||
|
CpuFixture()
|
||||||
|
: bus(Memory(std::array<uint8_t, Memory::BIOS_SIZE>(),
|
||||||
|
std::vector<uint8_t>(Header::HEADER_SIZE)))
|
||||||
|
, cpu(bus) {}
|
||||||
|
|
||||||
|
protected:
|
||||||
|
void exec(arm::InstructionData data, Condition condition = Condition::AL) {
|
||||||
|
arm::Instruction instruction(condition, data);
|
||||||
|
instruction.exec(cpu);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void exec(thumb::InstructionData data) {
|
||||||
|
thumb::Instruction instruction(data);
|
||||||
|
instruction.exec(cpu);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
void reset(uint32_t value = 0) { setr(15, value + 8); }
|
||||||
|
|
||||||
|
uint32_t getr(uint8_t r) { return getr_(r, cpu); }
|
||||||
|
|
||||||
|
void setr(uint8_t r, uint32_t value) { setr_(r, value, cpu); }
|
||||||
|
|
||||||
|
Psr psr(bool spsr = false);
|
||||||
|
|
||||||
|
void set_psr(Psr psr, bool spsr = false);
|
||||||
|
|
||||||
|
Bus bus;
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|
Cpu cpu;
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||||||
|
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||||||
|
private:
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|
// hack to get a register
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||||||
|
uint32_t getr_(uint8_t r, Cpu& cpu);
|
||||||
|
|
||||||
|
// hack to set a register
|
||||||
|
void setr_(uint8_t r, uint32_t value, Cpu& cpu);
|
||||||
|
};
|
||||||
@@ -1 +1,6 @@
|
|||||||
|
tests_sources += files(
|
||||||
|
'cpu-fixture.cc'
|
||||||
|
)
|
||||||
|
|
||||||
subdir('arm')
|
subdir('arm')
|
||||||
|
subdir('thumb')
|
||||||
995
tests/cpu/thumb/exec.cc
Normal file
995
tests/cpu/thumb/exec.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,995 @@
|
|||||||
|
#include "cpu/cpu-fixture.hh"
|
||||||
|
#include "cpu/thumb/instruction.hh"
|
||||||
|
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
|
using namespace matar;
|
||||||
|
|
||||||
|
#define TAG "[thumb][execution]"
|
||||||
|
|
||||||
|
using namespace thumb;
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Move Shifted Register", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = MoveShiftedRegister{
|
||||||
|
.rd = 3, .rs = 5, .offset = 15, .opcode = ShiftType::LSL
|
||||||
|
};
|
||||||
|
MoveShiftedRegister* move = std::get_if<MoveShiftedRegister>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("LSL") {
|
||||||
|
setr(3, 0);
|
||||||
|
setr(5, 6687);
|
||||||
|
// LSL
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 219119616);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(5, 0);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("LSR") {
|
||||||
|
move->opcode = ShiftType::LSR;
|
||||||
|
setr(5, -1827489745);
|
||||||
|
// LSR
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 75301);
|
||||||
|
CHECK(!psr().n());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(5, 4444);
|
||||||
|
// zero flag
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("ASR") {
|
||||||
|
setr(5, -1827489745);
|
||||||
|
move->opcode = ShiftType::ASR;
|
||||||
|
// ASR
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(psr().n());
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 4294911525);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(5, 500);
|
||||||
|
// zero flag
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Add/Subtract", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = AddSubtract{ .rd = 5,
|
||||||
|
.rs = 2,
|
||||||
|
.offset = 7,
|
||||||
|
.opcode = AddSubtract::OpCode::ADD,
|
||||||
|
.imm = false };
|
||||||
|
AddSubtract* add = std::get_if<AddSubtract>(&data);
|
||||||
|
setr(2, 378427891);
|
||||||
|
setr(7, -666666);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("ADD") {
|
||||||
|
// register
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 377761225);
|
||||||
|
|
||||||
|
add->imm = true;
|
||||||
|
setr(2, (1u << 31) - 1);
|
||||||
|
// immediate and overflow
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 2147483654);
|
||||||
|
CHECK(psr().v());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(2, -7);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
add->imm = true;
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("SUB") {
|
||||||
|
add->opcode = AddSubtract::OpCode::SUB;
|
||||||
|
setr(2, -((1u << 31) - 1));
|
||||||
|
add->offset = 4;
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 2147483645);
|
||||||
|
CHECK(psr().v());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(2, ~0u);
|
||||||
|
add->offset = -4;
|
||||||
|
// carry
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 3);
|
||||||
|
CHECK(psr().c());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(2, 0);
|
||||||
|
add->offset = 0;
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Move/Compare/Add/Subtract Immediate", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = MovCmpAddSubImmediate{
|
||||||
|
.offset = 251, .rd = 5, .opcode = MovCmpAddSubImmediate::OpCode::MOV
|
||||||
|
};
|
||||||
|
MovCmpAddSubImmediate* move = std::get_if<MovCmpAddSubImmediate>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("MOV") {
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 251);
|
||||||
|
|
||||||
|
move->offset = 0;
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("CMP") {
|
||||||
|
setr(5, 251);
|
||||||
|
move->opcode = MovCmpAddSubImmediate::OpCode::CMP;
|
||||||
|
CHECK(!psr().z());
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 251);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
|
||||||
|
// overflow
|
||||||
|
setr(5, -((1u << 31) - 1));
|
||||||
|
CHECK(!psr().v());
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 2147483649);
|
||||||
|
CHECK(psr().v());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("ADD") {
|
||||||
|
move->opcode = MovCmpAddSubImmediate::OpCode::ADD;
|
||||||
|
setr(5, (1u << 31) - 1);
|
||||||
|
// immediate and overflow
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 2147483898);
|
||||||
|
CHECK(psr().v());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(5, -251);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("SUB") {
|
||||||
|
// same as CMP but loaded
|
||||||
|
setr(5, 251);
|
||||||
|
move->opcode = MovCmpAddSubImmediate::OpCode::SUB;
|
||||||
|
CHECK(!psr().z());
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
|
||||||
|
// overflow
|
||||||
|
setr(5, -((1u << 31) - 1));
|
||||||
|
CHECK(!psr().v());
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 2147483398);
|
||||||
|
CHECK(psr().v());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "ALU Operations", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data =
|
||||||
|
AluOperations{ .rd = 1, .rs = 3, .opcode = AluOperations::OpCode::AND };
|
||||||
|
AluOperations* alu = std::get_if<AluOperations>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(1, 328940001);
|
||||||
|
setr(3, -991);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("AND") {
|
||||||
|
// 328940001 & -991
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 328939553);
|
||||||
|
CHECK(!psr().n());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(3, 0);
|
||||||
|
CHECK(!psr().z());
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("EOR") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::EOR;
|
||||||
|
// 328940001 ^ -991
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 3966027200);
|
||||||
|
CHECK(psr().n());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(3, 3966027200);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
CHECK(!psr().n());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("LSL") {
|
||||||
|
setr(3, 3);
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::LSL;
|
||||||
|
// 328940001 << 3
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 2631520008);
|
||||||
|
CHECK(psr().n());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(1, 0);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("LSR") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::LSR;
|
||||||
|
setr(3, 991);
|
||||||
|
// 328940001 >> 991
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(1, -83885328);
|
||||||
|
setr(3, 5);
|
||||||
|
// -83885328 >> 5
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 131596311);
|
||||||
|
CHECK(!psr().z());
|
||||||
|
CHECK(!psr().n());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("ASR") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::ASR;
|
||||||
|
setr(3, 991);
|
||||||
|
// 328940001 >> 991
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(1, -83885328);
|
||||||
|
setr(3, 5);
|
||||||
|
// -83885328 >> 5
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 4292345879);
|
||||||
|
CHECK(!psr().z());
|
||||||
|
CHECK(psr().n());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("ADC") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::ADC;
|
||||||
|
setr(3, (1u << 31) - 1);
|
||||||
|
Psr cpsr = psr();
|
||||||
|
cpsr.set_c(true);
|
||||||
|
set_psr(cpsr);
|
||||||
|
// 2147483647 + 328940001 + 1
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 2476423649);
|
||||||
|
CHECK(psr().v());
|
||||||
|
CHECK(psr().n());
|
||||||
|
CHECK(!psr().c());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(3, -328940001);
|
||||||
|
setr(1, 328940001);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("SBC") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::SBC;
|
||||||
|
setr(3, -((1u << 31) - 1));
|
||||||
|
|
||||||
|
Psr cpsr = psr();
|
||||||
|
cpsr.set_c(false);
|
||||||
|
set_psr(cpsr);
|
||||||
|
|
||||||
|
// 328940001 - -2147483647 - 1
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 2476423647);
|
||||||
|
CHECK(psr().v());
|
||||||
|
CHECK(psr().n());
|
||||||
|
CHECK(!psr().c());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(1, -34892);
|
||||||
|
setr(3, -34893);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("ROR") {
|
||||||
|
setr(3, 993);
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::ROR;
|
||||||
|
// 328940001 ROR 993
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 2311953648);
|
||||||
|
CHECK(psr().n());
|
||||||
|
CHECK(psr().c());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(1, 0);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("TST") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::TST;
|
||||||
|
// 328940001 & -991
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
// no change
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 328940001);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(3, 0);
|
||||||
|
CHECK(!psr().z());
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 328940001);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("NEG") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::NEG;
|
||||||
|
// -(-991)
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 991);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(3, 0);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("CMP") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::CMP;
|
||||||
|
setr(3, -((1u << 31) - 1));
|
||||||
|
// 328940001 - -2147483647
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
// no change
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 328940001);
|
||||||
|
CHECK(psr().v());
|
||||||
|
CHECK(psr().n());
|
||||||
|
CHECK(!psr().c());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(1, -34892);
|
||||||
|
setr(3, -34892);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
// no change (-34892)
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 4294932404);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("CMN") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::CMN;
|
||||||
|
setr(3, (1u << 31) - 1);
|
||||||
|
// 2147483647 + 328940001
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 328940001);
|
||||||
|
CHECK(psr().v());
|
||||||
|
CHECK(psr().n());
|
||||||
|
CHECK(!psr().c());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(3, -328940001);
|
||||||
|
setr(1, 328940001);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 328940001);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("ORR") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::ORR;
|
||||||
|
// 328940001 | -991
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 4294966753);
|
||||||
|
CHECK(psr().n());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(1, 0);
|
||||||
|
setr(3, 0);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("MUL") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::MUL;
|
||||||
|
// 328940001 * -991 (lower 32 bits) (-325979540991 & 0xFFFFFFFF)
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 437973505);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(3, 0);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("BIC") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::BIC;
|
||||||
|
// 328940001 & ~ -991
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 448);
|
||||||
|
CHECK(!psr().n());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(3, ~0u);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("MVN") {
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::MVN;
|
||||||
|
//~ -991
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 990);
|
||||||
|
CHECK(!psr().n());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(3, 24358);
|
||||||
|
// negative
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 4294942937);
|
||||||
|
CHECK(psr().n());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(3, ~0u);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Hi Register Operations/Branch Exchange", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = HiRegisterOperations{
|
||||||
|
.rd = 5, .rs = 15, .opcode = HiRegisterOperations::OpCode::ADD
|
||||||
|
};
|
||||||
|
HiRegisterOperations* hi = std::get_if<HiRegisterOperations>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(15, 3452948950);
|
||||||
|
setr(5, 958656720);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("ADD") {
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 116638374);
|
||||||
|
|
||||||
|
// hi + hi
|
||||||
|
hi->rd = 14;
|
||||||
|
hi->rs = 15;
|
||||||
|
setr(14, 42589);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(14) == 3452991539);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("CMP") {
|
||||||
|
hi->opcode = HiRegisterOperations::OpCode::CMP;
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
|
||||||
|
// no change
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 958656720);
|
||||||
|
CHECK(!psr().n());
|
||||||
|
CHECK(!psr().c());
|
||||||
|
CHECK(!psr().v());
|
||||||
|
CHECK(!psr().z());
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(15, 958656720);
|
||||||
|
// zero
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
// no change
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 958656720);
|
||||||
|
CHECK(psr().z());
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("MOV") {
|
||||||
|
hi->opcode = HiRegisterOperations::OpCode::MOV;
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 3452948950);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("BX") {
|
||||||
|
hi->opcode = HiRegisterOperations::OpCode::BX;
|
||||||
|
hi->rs = 10;
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("Arm") {
|
||||||
|
setr(10, 2189988);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 2189988);
|
||||||
|
// switched to arm
|
||||||
|
CHECK(psr().state() == State::Arm);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("Thumb") {
|
||||||
|
setr(10, 2189989);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 2189988);
|
||||||
|
|
||||||
|
// switched to thumb
|
||||||
|
CHECK(psr().state() == State::Thumb);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "PC Relative Load", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = PcRelativeLoad{ .word = 0x578, .rd = 0 };
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(15, 0x3003FD5);
|
||||||
|
// resetting bit 0 for 0x3003FD5, we get 0x3003FD4
|
||||||
|
// 0x3003FD4 + 0x578
|
||||||
|
bus.write_word(0x300454C, 489753492);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(getr(0) == 0);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(0) == 489753492);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Load/Store with Register Offset", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = LoadStoreRegisterOffset{
|
||||||
|
.rd = 3, .rb = 0, .ro = 7, .byte = false, .load = false
|
||||||
|
};
|
||||||
|
LoadStoreRegisterOffset* load = std::get_if<LoadStoreRegisterOffset>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(7, 0x3003000);
|
||||||
|
setr(0, 0x332);
|
||||||
|
setr(3, 389524259);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("store") {
|
||||||
|
// 0x3003000 + 0x332
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(0x3003332) == 0);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(0x3003332) == 389524259);
|
||||||
|
|
||||||
|
// byte
|
||||||
|
load->byte = true;
|
||||||
|
bus.write_word(0x3003332, 0);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(0x3003332) == 35);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("load") {
|
||||||
|
load->load = true;
|
||||||
|
bus.write_word(0x3003332, 11123489);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 11123489);
|
||||||
|
|
||||||
|
// byte
|
||||||
|
load->byte = true;
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 33);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Load/Store Sign Extended Byte/Halfword", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = LoadStoreSignExtendedHalfword{
|
||||||
|
.rd = 3, .rb = 0, .ro = 7, .s = false, .h = false
|
||||||
|
};
|
||||||
|
LoadStoreSignExtendedHalfword* load =
|
||||||
|
std::get_if<LoadStoreSignExtendedHalfword>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(7, 0x3003000);
|
||||||
|
setr(0, 0x332);
|
||||||
|
setr(3, 389524259);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("SH = 00") {
|
||||||
|
// 0x3003000 + 0x332
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(0x3003332) == 0);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(0x3003332) == 43811);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("SH = 01") {
|
||||||
|
load->h = true;
|
||||||
|
bus.write_word(0x3003332, 11123489);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 47905);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("SH = 10") {
|
||||||
|
load->s = true;
|
||||||
|
bus.write_word(0x3003332, 34521594);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
// sign extended 250 byte (0xFA)
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 4294967290);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("SH = 11") {
|
||||||
|
load->s = true;
|
||||||
|
load->h = true;
|
||||||
|
bus.write_word(0x3003332, 11123489);
|
||||||
|
// sign extended 47905 halfword (0xBB21)
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 4294949665);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Load/Store with Immediate Offset", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = LoadStoreImmediateOffset{
|
||||||
|
.rd = 3, .rb = 0, .offset = 0x6E, .load = false, .byte = false
|
||||||
|
};
|
||||||
|
LoadStoreImmediateOffset* load =
|
||||||
|
std::get_if<LoadStoreImmediateOffset>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(0, 0x300666A);
|
||||||
|
setr(3, 389524259);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("store") {
|
||||||
|
// 0x30066A + 0x6E
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(0x30066D8) == 0);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(0x30066D8) == 389524259);
|
||||||
|
|
||||||
|
// byte
|
||||||
|
load->byte = true;
|
||||||
|
bus.write_word(0x30066D8, 0);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(0x30066D8) == 35);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("load") {
|
||||||
|
load->load = true;
|
||||||
|
bus.write_word(0x30066D8, 11123489);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 11123489);
|
||||||
|
|
||||||
|
// byte
|
||||||
|
load->byte = true;
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 33);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Load/Store Halfword", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data =
|
||||||
|
LoadStoreHalfword{ .rd = 3, .rb = 0, .offset = 0x6E, .load = false };
|
||||||
|
LoadStoreHalfword* load = std::get_if<LoadStoreHalfword>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(0, 0x300666A);
|
||||||
|
setr(3, 389524259);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("store") {
|
||||||
|
// 0x300666A + 0x6E
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(0x30066D8) == 0);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(0x30066D8) == 43811);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("load") {
|
||||||
|
load->load = true;
|
||||||
|
bus.write_word(0x30066D8, 11123489);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 47905);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "SP Relative Load", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data =
|
||||||
|
SpRelativeLoad{ .word = 0x328, .rd = 1, .load = false };
|
||||||
|
SpRelativeLoad* load = std::get_if<SpRelativeLoad>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(1, 2349505744);
|
||||||
|
// sp
|
||||||
|
setr(13, 0x3004A8A);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("store") {
|
||||||
|
// 0x3004A8A + 0x328
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(0x3004DB2) == 0);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(0x3004DB2) == 2349505744);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("load") {
|
||||||
|
load->load = true;
|
||||||
|
bus.write_word(0x3004DB2, 11123489);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 11123489);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Load Address", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = LoadAddress{ .word = 808, .rd = 1, .sp = false };
|
||||||
|
LoadAddress* load = std::get_if<LoadAddress>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
// pc
|
||||||
|
setr(15, 336485);
|
||||||
|
// sp
|
||||||
|
setr(13, 69879977);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("PC") {
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 337293);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("SP") {
|
||||||
|
load->sp = true;
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 69880785);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Add Offset to Stack Pointer", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = AddOffsetStackPointer{ .word = 473 };
|
||||||
|
AddOffsetStackPointer* add = std::get_if<AddOffsetStackPointer>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
// sp
|
||||||
|
setr(13, 69879977);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("positive") {
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(13) == 69880450);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("negative") {
|
||||||
|
add->word = -473;
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(13) == 69879504);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Push/Pop Registers", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data =
|
||||||
|
PushPopRegister{ .regs = 0b11010011, .pclr = false, .load = false };
|
||||||
|
PushPopRegister* push = std::get_if<PushPopRegister>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr uint8_t alignment = 4;
|
||||||
|
static constexpr uint32_t address = 0x30015AC;
|
||||||
|
|
||||||
|
// registers = 0, 1, 4, 6, 7
|
||||||
|
SECTION("push (store)") {
|
||||||
|
|
||||||
|
// populate registers
|
||||||
|
setr(0, 237164);
|
||||||
|
setr(1, 679785111);
|
||||||
|
setr(4, 905895898);
|
||||||
|
setr(6, 131313333);
|
||||||
|
setr(7, 131);
|
||||||
|
|
||||||
|
auto checker = [this]() {
|
||||||
|
// address
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(address) == 237164);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(address + alignment) == 679785111);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(address + alignment * 2) == 905895898);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(address + alignment * 3) == 131313333);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(address + alignment * 4) == 131);
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// set stack pointer to top of stack
|
||||||
|
setr(13, address + alignment * 5);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("without LR") {
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
checker();
|
||||||
|
CHECK(getr(13) == address);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("with LR") {
|
||||||
|
push->pclr = true;
|
||||||
|
// populate lr
|
||||||
|
setr(14, 999304);
|
||||||
|
// add another word on stack (top + 4)
|
||||||
|
setr(13, address + alignment * 6);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(address + alignment * 5) == 999304);
|
||||||
|
checker();
|
||||||
|
CHECK(getr(13) == address);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("pop (load)") {
|
||||||
|
push->load = true;
|
||||||
|
|
||||||
|
// populate memory
|
||||||
|
bus.write_word(address, 237164);
|
||||||
|
bus.write_word(address + alignment, 679785111);
|
||||||
|
bus.write_word(address + alignment * 2, 905895898);
|
||||||
|
bus.write_word(address + alignment * 3, 131313333);
|
||||||
|
bus.write_word(address + alignment * 4, 131);
|
||||||
|
|
||||||
|
auto checker = [this]() {
|
||||||
|
CHECK(getr(0) == 237164);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 679785111);
|
||||||
|
CHECK(getr(2) == 0);
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 0);
|
||||||
|
CHECK(getr(4) == 905895898);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||||
|
CHECK(getr(6) == 131313333);
|
||||||
|
CHECK(getr(7) == 131);
|
||||||
|
|
||||||
|
for (uint8_t i = 0; i < 8; i++) {
|
||||||
|
setr(i, 0);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
};
|
||||||
|
|
||||||
|
// set stack pointer to bottom of stack
|
||||||
|
setr(13, address);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("without SP") {
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
checker();
|
||||||
|
CHECK(getr(13) == address + alignment * 5);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("with SP") {
|
||||||
|
push->pclr = true;
|
||||||
|
// populate next address
|
||||||
|
bus.write_word(address + alignment * 5, 93333912);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 93333912);
|
||||||
|
checker();
|
||||||
|
CHECK(getr(13) == address + alignment * 6);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Multiple Load/Store", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data =
|
||||||
|
MultipleLoad{ .regs = 0b11010101, .rb = 2, .load = false };
|
||||||
|
MultipleLoad* push = std::get_if<MultipleLoad>(&data);
|
||||||
|
// registers = 0, 1, 4, 6, 7
|
||||||
|
|
||||||
|
static constexpr uint8_t alignment = 4;
|
||||||
|
static constexpr uint32_t address = 0x30015AC;
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("store") {
|
||||||
|
|
||||||
|
// populate registers
|
||||||
|
setr(0, 237164);
|
||||||
|
setr(4, 905895898);
|
||||||
|
setr(6, 131313333);
|
||||||
|
setr(7, 131);
|
||||||
|
|
||||||
|
// set R2 (base) to top of stack
|
||||||
|
setr(2, address + alignment * 5);
|
||||||
|
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(address) == 237164);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(address + alignment) == address + alignment * 5);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(address + alignment * 2) == 905895898);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(address + alignment * 3) == 131313333);
|
||||||
|
CHECK(bus.read_word(address + alignment * 4) == 131);
|
||||||
|
// write back
|
||||||
|
CHECK(getr(2) == address);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("load") {
|
||||||
|
push->load = true;
|
||||||
|
|
||||||
|
// populate memory
|
||||||
|
bus.write_word(address, 237164);
|
||||||
|
bus.write_word(address + alignment, 679785111);
|
||||||
|
bus.write_word(address + alignment * 2, 905895898);
|
||||||
|
bus.write_word(address + alignment * 3, 131313333);
|
||||||
|
bus.write_word(address + alignment * 4, 131);
|
||||||
|
|
||||||
|
// base
|
||||||
|
setr(2, address);
|
||||||
|
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(0) == 237164);
|
||||||
|
CHECK(getr(1) == 0);
|
||||||
|
CHECK(getr(2) == address + alignment * 5); // write back
|
||||||
|
CHECK(getr(3) == 0);
|
||||||
|
CHECK(getr(4) == 905895898);
|
||||||
|
CHECK(getr(5) == 0);
|
||||||
|
CHECK(getr(6) == 131313333);
|
||||||
|
CHECK(getr(7) == 131);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Conditional Branch", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data =
|
||||||
|
ConditionalBranch{ .offset = -192, .condition = Condition::EQ };
|
||||||
|
ConditionalBranch* branch = std::get_if<ConditionalBranch>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(15, 4589344);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("z") {
|
||||||
|
Psr cpsr = psr();
|
||||||
|
// condition is false
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 4589344);
|
||||||
|
|
||||||
|
cpsr.set_z(true);
|
||||||
|
set_psr(cpsr);
|
||||||
|
// condition is true
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 4589152);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("c") {
|
||||||
|
branch->condition = Condition::CS;
|
||||||
|
Psr cpsr = psr();
|
||||||
|
// condition is false
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 4589344);
|
||||||
|
|
||||||
|
cpsr.set_c(true);
|
||||||
|
set_psr(cpsr);
|
||||||
|
// condition is true
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 4589152);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("n") {
|
||||||
|
branch->condition = Condition::MI;
|
||||||
|
Psr cpsr = psr();
|
||||||
|
// condition is false
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 4589344);
|
||||||
|
|
||||||
|
cpsr.set_n(true);
|
||||||
|
set_psr(cpsr);
|
||||||
|
// condition is true
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 4589152);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("v") {
|
||||||
|
branch->condition = Condition::VS;
|
||||||
|
Psr cpsr = psr();
|
||||||
|
// condition is false
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 4589344);
|
||||||
|
|
||||||
|
cpsr.set_v(true);
|
||||||
|
set_psr(cpsr);
|
||||||
|
// condition is true
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 4589152);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Software Interrupt", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = SoftwareInterrupt{ .vector = 33 };
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(15, 4492);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(psr().raw() == psr(true).raw());
|
||||||
|
CHECK(getr(14) == 4490);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 33);
|
||||||
|
CHECK(psr().state() == State::Arm);
|
||||||
|
CHECK(psr().mode() == Mode::Supervisor);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Unconditional Branch", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = UnconditionalBranch{ .offset = -920 };
|
||||||
|
|
||||||
|
setr(15, 4589344);
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 4588424);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Long Branch With Link", TAG) {
|
||||||
|
InstructionData data = LongBranchWithLink{ .offset = 3262, .high = false };
|
||||||
|
LongBranchWithLink* branch = std::get_if<LongBranchWithLink>(&data);
|
||||||
|
|
||||||
|
// high
|
||||||
|
setr(15, 4589344);
|
||||||
|
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(14) == 2881312);
|
||||||
|
|
||||||
|
// low
|
||||||
|
branch->high = true;
|
||||||
|
exec(data);
|
||||||
|
CHECK(getr(14) == 4589343);
|
||||||
|
CHECK(getr(15) == 2884574);
|
||||||
|
}
|
||||||
467
tests/cpu/thumb/instruction.cc
Normal file
467
tests/cpu/thumb/instruction.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,467 @@
|
|||||||
|
#include "cpu/thumb/instruction.hh"
|
||||||
|
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
|
#define TAG "[thumb][disassembly]"
|
||||||
|
|
||||||
|
using namespace matar;
|
||||||
|
using namespace thumb;
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Move Shifted Register", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b0001001101100011;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
MoveShiftedRegister* lsl = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((lsl = std::get_if<MoveShiftedRegister>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(lsl->rd == 3);
|
||||||
|
CHECK(lsl->rs == 4);
|
||||||
|
CHECK(lsl->offset == 13);
|
||||||
|
CHECK(lsl->opcode == ShiftType::ASR);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "ASR R3,R4,#13");
|
||||||
|
|
||||||
|
lsl->opcode = ShiftType::LSR;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LSR R3,R4,#13");
|
||||||
|
|
||||||
|
lsl->opcode = ShiftType::LSL;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LSL R3,R4,#13");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Add/Subtract", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b0001111101001111;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
AddSubtract* add = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((add = std::get_if<AddSubtract>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(add->rd == 7);
|
||||||
|
CHECK(add->rs == 1);
|
||||||
|
CHECK(add->offset == 5);
|
||||||
|
CHECK(add->opcode == AddSubtract::OpCode::SUB);
|
||||||
|
CHECK(add->imm == true);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SUB R7,R1,#5");
|
||||||
|
|
||||||
|
add->imm = false;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SUB R7,R1,R5");
|
||||||
|
|
||||||
|
add->opcode = AddSubtract::OpCode::ADD;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD R7,R1,R5");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Move/Compare/Add/Subtract Immediate", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b0010111001011011;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
MovCmpAddSubImmediate* mov = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((mov = std::get_if<MovCmpAddSubImmediate>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(mov->offset == 91);
|
||||||
|
CHECK(mov->rd == 6);
|
||||||
|
CHECK(mov->opcode == MovCmpAddSubImmediate::OpCode::CMP);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "CMP R6,#91");
|
||||||
|
|
||||||
|
mov->opcode = MovCmpAddSubImmediate::OpCode::ADD;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD R6,#91");
|
||||||
|
|
||||||
|
mov->opcode = MovCmpAddSubImmediate::OpCode::SUB;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SUB R6,#91");
|
||||||
|
|
||||||
|
mov->opcode = MovCmpAddSubImmediate::OpCode::MOV;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MOV R6,#91");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("ALU Operations", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b0100000110011111;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
AluOperations* alu = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((alu = std::get_if<AluOperations>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(alu->rd == 7);
|
||||||
|
CHECK(alu->rs == 3);
|
||||||
|
CHECK(alu->opcode == AluOperations::OpCode::SBC);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SBC R7,R3");
|
||||||
|
|
||||||
|
#define OPCODE(op) \
|
||||||
|
alu->opcode = AluOperations::OpCode::op; \
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == #op " R7,R3");
|
||||||
|
|
||||||
|
OPCODE(AND)
|
||||||
|
OPCODE(EOR)
|
||||||
|
OPCODE(LSL)
|
||||||
|
OPCODE(LSR)
|
||||||
|
OPCODE(ASR)
|
||||||
|
OPCODE(ADC)
|
||||||
|
OPCODE(SBC)
|
||||||
|
OPCODE(ROR)
|
||||||
|
OPCODE(TST)
|
||||||
|
OPCODE(NEG)
|
||||||
|
OPCODE(CMP)
|
||||||
|
OPCODE(CMN)
|
||||||
|
OPCODE(ORR)
|
||||||
|
OPCODE(MUL)
|
||||||
|
OPCODE(BIC)
|
||||||
|
OPCODE(MVN)
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef OPCODE
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Hi Register Operations/Branch Exchange", TAG) {
|
||||||
|
HiRegisterOperations* hi = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b0100011000011010;
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("both lo") {
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
REQUIRE((hi = std::get_if<HiRegisterOperations>(&instruction.data)));
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(hi->rd == 2);
|
||||||
|
CHECK(hi->rs == 3);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("hi rd") {
|
||||||
|
raw |= 1 << 7;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
REQUIRE((hi = std::get_if<HiRegisterOperations>(&instruction.data)));
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(hi->rd == 10);
|
||||||
|
CHECK(hi->rs == 3);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("hi rs") {
|
||||||
|
raw |= 1 << 6;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
REQUIRE((hi = std::get_if<HiRegisterOperations>(&instruction.data)));
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(hi->rd == 2);
|
||||||
|
CHECK(hi->rs == 11);
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
if (hi)
|
||||||
|
CHECK(hi->opcode == HiRegisterOperations::OpCode::MOV);
|
||||||
|
|
||||||
|
SECTION("both hi") {
|
||||||
|
raw |= 1 << 6;
|
||||||
|
raw |= 1 << 7;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
REQUIRE((hi = std::get_if<HiRegisterOperations>(&instruction.data)));
|
||||||
|
|
||||||
|
CHECK(hi->rd == 10);
|
||||||
|
CHECK(hi->rs == 11);
|
||||||
|
CHECK(hi->opcode == HiRegisterOperations::OpCode::MOV);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "MOV R10,R11");
|
||||||
|
|
||||||
|
hi->opcode = HiRegisterOperations::OpCode::ADD;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD R10,R11");
|
||||||
|
|
||||||
|
hi->opcode = HiRegisterOperations::OpCode::CMP;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "CMP R10,R11");
|
||||||
|
|
||||||
|
hi->opcode = HiRegisterOperations::OpCode::BX;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "BX R11");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("PC Relative Load", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b0100101011100110;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
PcRelativeLoad* ldr = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((ldr = std::get_if<PcRelativeLoad>(&instruction.data)));
|
||||||
|
// 230 << 2
|
||||||
|
CHECK(ldr->word == 920);
|
||||||
|
CHECK(ldr->rd == 2);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR R2,[PC,#920]");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Load/Store with Register Offset", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b0101000110011101;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
LoadStoreRegisterOffset* ldr = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((ldr = std::get_if<LoadStoreRegisterOffset>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(ldr->rd == 5);
|
||||||
|
CHECK(ldr->rb == 3);
|
||||||
|
CHECK(ldr->ro == 6);
|
||||||
|
CHECK(ldr->byte == false);
|
||||||
|
CHECK(ldr->load == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STR R5,[R3,R6]");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->byte = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STRB R5,[R3,R6]");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->load = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRB R5,[R3,R6]");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->byte = false;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR R5,[R3,R6]");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Load/Store Sign-Extended Byte/Halfword", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b0101001110011101;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
LoadStoreSignExtendedHalfword* ldr = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE(
|
||||||
|
(ldr = std::get_if<LoadStoreSignExtendedHalfword>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(ldr->rd == 5);
|
||||||
|
CHECK(ldr->rb == 3);
|
||||||
|
CHECK(ldr->ro == 6);
|
||||||
|
CHECK(ldr->s == false);
|
||||||
|
CHECK(ldr->h == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STRH R5,[R3,R6]");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->h = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRH R5,[R3,R6]");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->s = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDSH R5,[R3,R6]");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->h = false;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDSB R5,[R3,R6]");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Load/Store with Immediate Offset", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b0110010110011101;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
LoadStoreImmediateOffset* ldr = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((ldr = std::get_if<LoadStoreImmediateOffset>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(ldr->rd == 5);
|
||||||
|
CHECK(ldr->rb == 3);
|
||||||
|
// 22 << 4 when byte == false
|
||||||
|
CHECK(ldr->offset == 88);
|
||||||
|
CHECK(ldr->byte == false);
|
||||||
|
CHECK(ldr->load == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STR R5,[R3,#88]");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->load = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR R5,[R3,#88]");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
// byte
|
||||||
|
raw = 0b0111010110011101;
|
||||||
|
instruction = Instruction(raw);
|
||||||
|
|
||||||
|
INFO(instruction.data.index());
|
||||||
|
REQUIRE((ldr = std::get_if<LoadStoreImmediateOffset>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(ldr->byte == true);
|
||||||
|
CHECK(ldr->offset == 22);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STRB R5,[R3,#22]");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->load = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRB R5,[R3,#22]");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Load/Store Halfword", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b1000011010011101;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
LoadStoreHalfword* ldr = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((ldr = std::get_if<LoadStoreHalfword>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(ldr->rd == 5);
|
||||||
|
CHECK(ldr->rb == 3);
|
||||||
|
// 26 << 1
|
||||||
|
CHECK(ldr->offset == 52);
|
||||||
|
CHECK(ldr->load == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STRH R5,[R3,#52]");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->load = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRH R5,[R3,#52]");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("SP-Relative Load/Store", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b1001010010011101;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
SpRelativeLoad* ldr = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((ldr = std::get_if<SpRelativeLoad>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(ldr->rd == 4);
|
||||||
|
// 157 << 2
|
||||||
|
CHECK(ldr->word == 628);
|
||||||
|
CHECK(ldr->load == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STR R4,[SP,#628]");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldr->load = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR R4,[SP,#628]");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Load Adress", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b1010000110001111;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
LoadAddress* add = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((add = std::get_if<LoadAddress>(&instruction.data)));
|
||||||
|
// 143 << 2
|
||||||
|
CHECK(add->word == 572);
|
||||||
|
CHECK(add->rd == 1);
|
||||||
|
CHECK(add->sp == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD R1,PC,#572");
|
||||||
|
|
||||||
|
add->sp = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD R1,SP,#572");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Add Offset to Stack Pointer", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b1011000000100101;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
AddOffsetStackPointer* add = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((add = std::get_if<AddOffsetStackPointer>(&instruction.data)));
|
||||||
|
// 37 << 2
|
||||||
|
CHECK(add->word == 148);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD SP,#148");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
|
||||||
|
raw = 0b1011000010100101;
|
||||||
|
instruction = Instruction(raw);
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((add = std::get_if<AddOffsetStackPointer>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(add->word == -148);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD SP,#-148");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Push/Pop Registers", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b1011010000110101;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
PushPopRegister* push = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((push = std::get_if<PushPopRegister>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(push->regs == 53);
|
||||||
|
CHECK(push->pclr == false);
|
||||||
|
CHECK(push->load == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "PUSH {R0,R2,R4,R5}");
|
||||||
|
|
||||||
|
push->pclr = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "PUSH {R0,R2,R4,R5,LR}");
|
||||||
|
|
||||||
|
push->load = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "POP {R0,R2,R4,R5,PC}");
|
||||||
|
|
||||||
|
push->pclr = false;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "POP {R0,R2,R4,R5}");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Multiple Load/Store", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b1100011001100101;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
MultipleLoad* ldm = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((ldm = std::get_if<MultipleLoad>(&instruction.data)));
|
||||||
|
CHECK(ldm->regs == 101);
|
||||||
|
CHECK(ldm->rb == 6);
|
||||||
|
CHECK(ldm->load == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "STMIA R6!,{R0,R2,R5,R6}");
|
||||||
|
|
||||||
|
ldm->load = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "LDMIA R6!,{R0,R2,R5,R6}");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Conditional Branch", TAG) {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b1101100110110100;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
ConditionalBranch* b = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((b = std::get_if<ConditionalBranch>(&instruction.data)));
|
||||||
|
// (-76 << 1)
|
||||||
|
CHECK(b->offset == -152);
|
||||||
|
CHECK(b->condition == Condition::LS);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
// take prefetch into account
|
||||||
|
// offset + 4 = -152 + 4
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "BLS #-148");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("SoftwareInterrupt") {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b1101111100110011;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
SoftwareInterrupt* swi = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((swi = std::get_if<SoftwareInterrupt>(&instruction.data)));
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "SWI 51");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Unconditional Branch") {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b1110011100110011;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
UnconditionalBranch* b = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((b = std::get_if<UnconditionalBranch>(&instruction.data)));
|
||||||
|
// (2147483443 << 1)
|
||||||
|
REQUIRE(b->offset == -410);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
// take prefetch into account
|
||||||
|
// offset + 4 = -410 + 4
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "B #-406");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
TEST_CASE("Long Branch with link") {
|
||||||
|
uint16_t raw = 0b1111010011101100;
|
||||||
|
Instruction instruction(raw);
|
||||||
|
LongBranchWithLink* bl = nullptr;
|
||||||
|
|
||||||
|
REQUIRE((bl = std::get_if<LongBranchWithLink>(&instruction.data)));
|
||||||
|
// 1260 << 1
|
||||||
|
CHECK(bl->offset == 2520);
|
||||||
|
CHECK(bl->high == false);
|
||||||
|
|
||||||
|
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "BL #2520");
|
||||||
|
|
||||||
|
bl->high = true;
|
||||||
|
CHECK(instruction.disassemble() == "BLH #2520");
|
||||||
|
#endif
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef TAG
|
||||||
4
tests/cpu/thumb/meson.build
Normal file
4
tests/cpu/thumb/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,4 @@
|
|||||||
|
tests_sources += files(
|
||||||
|
'instruction.cc',
|
||||||
|
'exec.cc'
|
||||||
|
)
|
||||||
@@ -1,7 +1,7 @@
|
|||||||
#include "memory.hh"
|
#include "memory.hh"
|
||||||
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
static constexpr auto TAG = "[memory]";
|
#define TAG "[memory]"
|
||||||
|
|
||||||
using namespace matar;
|
using namespace matar;
|
||||||
|
|
||||||
@@ -15,14 +15,18 @@ class MemFixture {
|
|||||||
Memory memory;
|
Memory memory;
|
||||||
};
|
};
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE_METHOD(MemFixture, "bios", TAG) {
|
TEST_CASE("bios", TAG) {
|
||||||
memory.write(0, 0xAC);
|
std::array<uint8_t, Memory::BIOS_SIZE> bios = { 0 };
|
||||||
|
|
||||||
|
// populate bios
|
||||||
|
bios[0] = 0xAC;
|
||||||
|
bios[0x3FFF] = 0x48;
|
||||||
|
bios[0x2A56] = 0x10;
|
||||||
|
|
||||||
|
Memory memory(std::move(bios), std::vector<uint8_t>(Header::HEADER_SIZE));
|
||||||
|
|
||||||
CHECK(memory.read(0) == 0xAC);
|
CHECK(memory.read(0) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
memory.write(0x3FFF, 0x48);
|
|
||||||
CHECK(memory.read(0x3FFF) == 0x48);
|
CHECK(memory.read(0x3FFF) == 0x48);
|
||||||
|
|
||||||
memory.write(0x2A56, 0x10);
|
|
||||||
CHECK(memory.read(0x2A56) == 0x10);
|
CHECK(memory.read(0x2A56) == 0x10);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
@@ -82,40 +86,33 @@ TEST_CASE_METHOD(MemFixture, "oam obj ram", TAG) {
|
|||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("rom", TAG) {
|
TEST_CASE("rom", TAG) {
|
||||||
|
std::vector<uint8_t> rom(32 * 1024 * 1024, 0);
|
||||||
|
|
||||||
|
// populate rom
|
||||||
|
rom[0] = 0xAC;
|
||||||
|
rom[0x1FFFFFF] = 0x48;
|
||||||
|
rom[0x0EF0256] = 0x10;
|
||||||
|
|
||||||
// 32 megabyte ROM
|
// 32 megabyte ROM
|
||||||
Memory memory(std::array<uint8_t, Memory::BIOS_SIZE>(),
|
Memory memory(std::array<uint8_t, Memory::BIOS_SIZE>(), std::move(rom));
|
||||||
std::vector<uint8_t>(32 * 1024 * 1024));
|
|
||||||
|
|
||||||
SECTION("ROM1") {
|
SECTION("ROM1") {
|
||||||
memory.write(0x8000000, 0xAC);
|
|
||||||
CHECK(memory.read(0x8000000) == 0xAC);
|
CHECK(memory.read(0x8000000) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
memory.write(0x9FFFFFF, 0x48);
|
|
||||||
CHECK(memory.read(0x9FFFFFF) == 0x48);
|
CHECK(memory.read(0x9FFFFFF) == 0x48);
|
||||||
|
CHECK(memory.read(0x8EF0256) == 0x10);
|
||||||
memory.write(0x8ef0256, 0x10);
|
|
||||||
CHECK(memory.read(0x8ef0256) == 0x10);
|
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
SECTION("ROM2") {
|
SECTION("ROM2") {
|
||||||
memory.write(0xA000000, 0xAC);
|
|
||||||
CHECK(memory.read(0xA000000) == 0xAC);
|
CHECK(memory.read(0xA000000) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
memory.write(0xBFFFFFF, 0x48);
|
|
||||||
CHECK(memory.read(0xBFFFFFF) == 0x48);
|
CHECK(memory.read(0xBFFFFFF) == 0x48);
|
||||||
|
|
||||||
memory.write(0xAEF0256, 0x10);
|
|
||||||
CHECK(memory.read(0xAEF0256) == 0x10);
|
CHECK(memory.read(0xAEF0256) == 0x10);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
SECTION("ROM3") {
|
SECTION("ROM3") {
|
||||||
memory.write(0xC000000, 0xAC);
|
|
||||||
CHECK(memory.read(0xC000000) == 0xAC);
|
CHECK(memory.read(0xC000000) == 0xAC);
|
||||||
|
|
||||||
memory.write(0xDFFFFFF, 0x48);
|
|
||||||
CHECK(memory.read(0xDFFFFFF) == 0x48);
|
CHECK(memory.read(0xDFFFFFF) == 0x48);
|
||||||
|
|
||||||
memory.write(0xCEF0256, 0x10);
|
|
||||||
CHECK(memory.read(0xCEF0256) == 0x10);
|
CHECK(memory.read(0xCEF0256) == 0x10);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef TAG
|
||||||
|
|||||||
@@ -13,6 +13,12 @@ tests_sources = files(
|
|||||||
subdir('cpu')
|
subdir('cpu')
|
||||||
subdir('util')
|
subdir('util')
|
||||||
|
|
||||||
|
tests_cpp_args = []
|
||||||
|
|
||||||
|
if get_option('disassembler')
|
||||||
|
tests_cpp_args += '-DDISASSEMBLER'
|
||||||
|
endif
|
||||||
|
|
||||||
catch2 = dependency('catch2', version: '>=3.4.0', static: true)
|
catch2 = dependency('catch2', version: '>=3.4.0', static: true)
|
||||||
catch2_tests = executable(
|
catch2_tests = executable(
|
||||||
'matar_tests',
|
'matar_tests',
|
||||||
@@ -21,6 +27,7 @@ catch2_tests = executable(
|
|||||||
link_with: tests_deps,
|
link_with: tests_deps,
|
||||||
include_directories: [inc, src],
|
include_directories: [inc, src],
|
||||||
build_by_default: false,
|
build_by_default: false,
|
||||||
|
cpp_args: tests_cpp_args
|
||||||
)
|
)
|
||||||
|
|
||||||
test('catch2 tests', catch2_tests)
|
test('catch2 tests', catch2_tests)
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,7 +1,7 @@
|
|||||||
#include "util/bits.hh"
|
#include "util/bits.hh"
|
||||||
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
static constexpr auto TAG = "[util][bits]";
|
#define TAG "[util][bits]"
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("8 bits", TAG) {
|
TEST_CASE("8 bits", TAG) {
|
||||||
uint8_t num = 45;
|
uint8_t num = 45;
|
||||||
@@ -104,3 +104,5 @@ TEST_CASE("64 bits", TAG) {
|
|||||||
// 0b011010001
|
// 0b011010001
|
||||||
CHECK(bit_range(num, 39, 47) == 209);
|
CHECK(bit_range(num, 39, 47) == 209);
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef TAG
|
||||||
|
|||||||
@@ -1,7 +1,7 @@
|
|||||||
#include "util/crypto.hh"
|
#include "util/crypto.hh"
|
||||||
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||||
|
|
||||||
static constexpr auto TAG = "[util][crypto]";
|
#define TAG "[util][crypto]"
|
||||||
|
|
||||||
TEST_CASE("sha256 matar", TAG) {
|
TEST_CASE("sha256 matar", TAG) {
|
||||||
std::array<uint8_t, 5> data = { 'm', 'a', 't', 'a', 'r' };
|
std::array<uint8_t, 5> data = { 'm', 'a', 't', 'a', 'r' };
|
||||||
@@ -19,3 +19,5 @@ TEST_CASE("sha256 forgis", TAG) {
|
|||||||
CHECK(crypto::sha256(data) ==
|
CHECK(crypto::sha256(data) ==
|
||||||
"cfddca2ce2673f355518cbe2df2a8522693c54723a469e8b36a4f68b90d2b759");
|
"cfddca2ce2673f355518cbe2df2a8522693c54723a469e8b36a4f68b90d2b759");
|
||||||
}
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
#undef TAG
|
||||||
|
|||||||
Reference in New Issue
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