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6 Commits
Author | SHA1 | Date | |
---|---|---|---|
5ec5e6dddc
|
|||
208527b7f8 | |||
6822e1255a
|
|||
bd91112509
|
|||
1baebd72f6
|
|||
b55f6ee16b
|
@@ -26,7 +26,7 @@
|
||||
".hh"
|
||||
".cc"
|
||||
".build"
|
||||
"meson_options.txt"
|
||||
".options"
|
||||
];
|
||||
in
|
||||
rec {
|
||||
|
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')
|
@@ -48,24 +48,4 @@ eval_shift(ShiftType shift_type, uint32_t value, uint8_t amount, bool& carry) {
|
||||
|
||||
return eval;
|
||||
}
|
||||
|
||||
std::ostream&
|
||||
operator<<(std::ostream& os, const ShiftType shift_type) {
|
||||
|
||||
#define CASE(type) \
|
||||
case ShiftType::type: \
|
||||
os << #type; \
|
||||
break;
|
||||
|
||||
switch (shift_type) {
|
||||
CASE(LSL)
|
||||
CASE(LSR)
|
||||
CASE(ASR)
|
||||
CASE(ROR)
|
||||
}
|
||||
|
||||
#undef CASE
|
||||
|
||||
return os;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
@@ -10,6 +10,24 @@ enum class ShiftType {
|
||||
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;
|
||||
@@ -23,13 +41,4 @@ struct Shift {
|
||||
|
||||
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 {};
|
||||
}
|
||||
|
233
src/cpu/arm/disassembler.cc
Normal file
233
src/cpu/arm/disassembler.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,233 @@
|
||||
#include "instruction.hh"
|
||||
#include "util/bits.hh"
|
||||
|
||||
namespace matar::arm {
|
||||
std::string
|
||||
Instruction::disassemble() {
|
||||
auto condition = stringify(this->condition);
|
||||
|
||||
return std::visit(
|
||||
overloaded{
|
||||
[condition](BranchAndExchange& data) {
|
||||
return fmt::format("BX{} R{:d}", condition, data.rn);
|
||||
},
|
||||
[condition](Branch& data) {
|
||||
return fmt::format(
|
||||
"B{}{} 0x{:06X}", (data.link ? "L" : ""), condition, data.offset);
|
||||
},
|
||||
[condition](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);
|
||||
}
|
||||
},
|
||||
[condition](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"); },
|
||||
[condition](SingleDataSwap& data) {
|
||||
return fmt::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 =
|
||||
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,
|
||||
stringify(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));
|
||||
},
|
||||
[condition](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));
|
||||
},
|
||||
[condition](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 ? "^" : ""));
|
||||
},
|
||||
[condition](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);
|
||||
}
|
||||
},
|
||||
[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 = fmt::format("#{:d}", *operand);
|
||||
} else if (const Shift* shift = std::get_if<Shift>(&data.operand)) {
|
||||
op_2 = fmt::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 fmt::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 fmt::format("{}{} R{:d},{}",
|
||||
stringify(data.opcode),
|
||||
condition,
|
||||
data.rn,
|
||||
op_2);
|
||||
default:
|
||||
return fmt::format("{}{}{} R{:d},R{:d},{}",
|
||||
stringify(data.opcode),
|
||||
condition,
|
||||
(data.set ? "S" : ""),
|
||||
data.rd,
|
||||
data.rn,
|
||||
op_2);
|
||||
}
|
||||
},
|
||||
[condition](SoftwareInterrupt) {
|
||||
return fmt::format("SWI{}", condition);
|
||||
},
|
||||
[condition](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));
|
||||
},
|
||||
[condition](CoprocessorDataOperation& data) {
|
||||
return fmt::format("CDP{} p{},{},c{},c{},c{},{}",
|
||||
condition,
|
||||
data.cpn,
|
||||
data.cp_opc,
|
||||
data.crd,
|
||||
data.crn,
|
||||
data.crm,
|
||||
data.cp);
|
||||
},
|
||||
[condition](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);
|
||||
}
|
||||
}
|
@@ -4,7 +4,7 @@
|
||||
|
||||
namespace matar {
|
||||
void
|
||||
CpuImpl::exec_arm(const arm::Instruction instruction) {
|
||||
CpuImpl::exec(const arm::Instruction instruction) {
|
||||
Condition cond = instruction.condition;
|
||||
arm::InstructionData data = instruction.data;
|
||||
|
||||
|
@@ -2,9 +2,7 @@
|
||||
#include "util/bits.hh"
|
||||
#include <iterator>
|
||||
|
||||
namespace matar {
|
||||
namespace arm {
|
||||
|
||||
namespace matar::arm {
|
||||
Instruction::Instruction(uint32_t insn)
|
||||
: condition(static_cast<Condition>(bit_range(insn, 28, 31))) {
|
||||
// Branch and exhcange
|
||||
@@ -275,261 +273,4 @@ Instruction::Instruction(uint32_t insn)
|
||||
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;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
@@ -5,9 +5,9 @@
|
||||
#include <fmt/ostream.h>
|
||||
#include <variant>
|
||||
|
||||
namespace matar {
|
||||
namespace arm {
|
||||
namespace matar::arm {
|
||||
|
||||
// https://en.cppreference.com/w/cpp/utility/variant/visit
|
||||
template<class... Ts>
|
||||
struct overloaded : Ts... {
|
||||
using Ts::operator()...;
|
||||
@@ -113,6 +113,37 @@ struct DataProcessing {
|
||||
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 {
|
||||
enum class Type {
|
||||
Mrs,
|
||||
@@ -186,15 +217,8 @@ struct Instruction {
|
||||
: condition(condition)
|
||||
, data(data){};
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
std::string disassemble();
|
||||
#endif
|
||||
};
|
||||
|
||||
std::ostream&
|
||||
operator<<(std::ostream& os, const DataProcessing::OpCode cond);
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
namespace fmt {
|
||||
template<>
|
||||
struct formatter<matar::arm::DataProcessing::OpCode> : ostream_formatter {};
|
||||
}
|
||||
|
@@ -2,3 +2,7 @@ lib_sources += files(
|
||||
'instruction.cc',
|
||||
'exec.cc'
|
||||
)
|
||||
|
||||
if get_option('disassembler')
|
||||
lib_sources += files('disassembler.cc')
|
||||
endif
|
@@ -3,6 +3,7 @@
|
||||
#include "util/log.hh"
|
||||
#include <algorithm>
|
||||
#include <cstdio>
|
||||
#include <type_traits>
|
||||
|
||||
namespace matar {
|
||||
CpuImpl::CpuImpl(const Bus& bus) noexcept
|
||||
@@ -121,11 +122,13 @@ CpuImpl::step() {
|
||||
if (cpsr.state() == State::Arm) {
|
||||
uint32_t x = bus->read_word(cur_pc);
|
||||
arm::Instruction instruction(x);
|
||||
|
||||
exec(instruction);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
glogger.info("{:#034b}", x);
|
||||
|
||||
exec_arm(instruction);
|
||||
|
||||
glogger.info("0x{:08X} : {}", cur_pc, instruction.disassemble());
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
if (is_flushed) {
|
||||
// if flushed, do not increment the PC, instead set it to two
|
||||
|
@@ -13,7 +13,12 @@ class CpuImpl {
|
||||
|
||||
void step();
|
||||
void chg_mode(const Mode to);
|
||||
void exec_arm(const arm::Instruction instruction);
|
||||
void exec(const arm::Instruction instruction);
|
||||
|
||||
// TODO: get rid of this
|
||||
#ifndef MATAR_CPU_TESTS
|
||||
private:
|
||||
#endif
|
||||
|
||||
static constexpr uint8_t GPR_COUNT = 16;
|
||||
|
||||
|
@@ -6,3 +6,4 @@ lib_sources += files(
|
||||
)
|
||||
|
||||
subdir('arm')
|
||||
subdir('thumb')
|
@@ -96,37 +96,4 @@ Psr::condition(Condition cond) const {
|
||||
|
||||
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;
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
@@ -38,6 +38,38 @@ enum class Condition {
|
||||
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: {
|
||||
// empty
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
#undef CASE
|
||||
|
||||
return "";
|
||||
}
|
||||
|
||||
class Psr {
|
||||
public:
|
||||
// clear the reserved bits i.e, [8:27]
|
||||
@@ -88,13 +120,4 @@ class 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 {};
|
||||
}
|
||||
|
150
src/cpu/thumb/disassembler.cc
Normal file
150
src/cpu/thumb/disassembler.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,150 @@
|
||||
#include "instruction.hh"
|
||||
#include "util/bits.hh"
|
||||
|
||||
namespace matar::thumb {
|
||||
std::string
|
||||
Instruction::disassemble() {
|
||||
return std::visit(
|
||||
overloaded{
|
||||
[](MoveShiftedRegister& data) {
|
||||
return fmt::format("{} R{:d},R{:d},#{:d}",
|
||||
stringify(data.opcode),
|
||||
data.rd,
|
||||
data.rs,
|
||||
data.offset);
|
||||
},
|
||||
[](AddSubtract& data) {
|
||||
return fmt::format("{} R{:d},R{:d},{}{:d}",
|
||||
stringify(data.opcode),
|
||||
data.rd,
|
||||
data.rs,
|
||||
(data.imm ? '#' : 'R'),
|
||||
data.offset);
|
||||
},
|
||||
[](MovCmpAddSubImmediate& data) {
|
||||
return fmt::format(
|
||||
"{} R{:d},#{:d}", stringify(data.opcode), data.rd, data.offset);
|
||||
},
|
||||
[](AluOperations& data) {
|
||||
return fmt::format(
|
||||
"{} R{:d},R{:d}", stringify(data.opcode), data.rd, data.rs);
|
||||
},
|
||||
[](HiRegisterOperations& data) {
|
||||
if (data.opcode == HiRegisterOperations::OpCode::BX) {
|
||||
return fmt::format("{} R{:d}", stringify(data.opcode), data.rs);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return fmt::format(
|
||||
"{} R{:d},R{:d}", stringify(data.opcode), data.rd, data.rs);
|
||||
},
|
||||
|
||||
[](PcRelativeLoad& data) {
|
||||
return fmt::format("LDR R{:d},[PC,#{:d}]", data.rd, data.word);
|
||||
},
|
||||
[](LoadStoreRegisterOffset& data) {
|
||||
return fmt::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 fmt::format(
|
||||
"STRH R{:d},[R{:d},R{:d}]", data.rd, data.rb, data.ro);
|
||||
}
|
||||
|
||||
return fmt::format("{}{} R{:d},[R{:d},R{:d}]",
|
||||
(data.s ? "LDS" : "LDR"),
|
||||
(data.h ? 'H' : 'B'),
|
||||
data.rd,
|
||||
data.rb,
|
||||
data.ro);
|
||||
},
|
||||
[](LoadStoreImmediateOffset& data) {
|
||||
return fmt::format("{}{} R{:d},[R{:d},#{:d}]",
|
||||
(data.load ? "LDR" : "STR"),
|
||||
(data.byte ? "B" : ""),
|
||||
data.rd,
|
||||
data.rb,
|
||||
data.offset);
|
||||
},
|
||||
[](LoadStoreHalfword& data) {
|
||||
return fmt::format("{} R{:d},[R{:d},#{:d}]",
|
||||
(data.load ? "LDRH" : "STRH"),
|
||||
data.rd,
|
||||
data.rb,
|
||||
data.offset);
|
||||
},
|
||||
[](SpRelativeLoad& data) {
|
||||
return fmt::format("{} R{:d},[SP,#{:d}]",
|
||||
(data.load ? "LDR" : "STR"),
|
||||
data.rd,
|
||||
data.word);
|
||||
},
|
||||
[](LoadAddress& data) {
|
||||
return fmt::format("ADD R{:d},{},#{:d}",
|
||||
data.rd,
|
||||
(data.sp ? "SP" : "PC"),
|
||||
data.word);
|
||||
},
|
||||
[](AddOffsetStackPointer& data) {
|
||||
return fmt::format(
|
||||
"ADD SP,#{}{:d}", (data.sign ? '-' : '+'), data.word);
|
||||
},
|
||||
[](PushPopRegister& 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);
|
||||
};
|
||||
|
||||
if (data.load) {
|
||||
if (data.pclr)
|
||||
regs += "PC";
|
||||
else
|
||||
regs.pop_back();
|
||||
|
||||
return fmt::format("POP {{{}}}", regs);
|
||||
} else {
|
||||
if (data.pclr)
|
||||
regs += "LR";
|
||||
else
|
||||
regs.pop_back();
|
||||
|
||||
return fmt::format("PUSH {{{}}}", regs);
|
||||
}
|
||||
},
|
||||
[](MultipleLoad& 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{}!,{{{}}}", (data.load ? "LDMIA" : "STMIA"), data.rb, regs);
|
||||
},
|
||||
[](SoftwareInterrupt) { return std::string("SWI"); },
|
||||
[](ConditionalBranch& data) {
|
||||
return fmt::format("B{} {:d}",
|
||||
stringify(data.condition),
|
||||
data.offset);
|
||||
},
|
||||
[](UnconditionalBranch& data) {
|
||||
return fmt::format("B {:d}", data.offset);
|
||||
},
|
||||
[](LongBranchWithLink& data) {
|
||||
// duh this manual be empty for H = 0
|
||||
return fmt::format(
|
||||
"BL{} {:d}", (data.high ? "H" : ""), data.offset);
|
||||
},
|
||||
[](auto) { return std::string("unknown instruction"); } },
|
||||
data);
|
||||
}
|
||||
}
|
191
src/cpu/thumb/instruction.cc
Normal file
191
src/cpu/thumb/instruction.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,191 @@
|
||||
#include "instruction.hh"
|
||||
#include "util/bits.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));
|
||||
|
||||
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) {
|
||||
uint8_t word = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||
uint8_t rd = bit_range(insn, 8, 10);
|
||||
|
||||
data = PcRelativeLoad{ .word = word, .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 & 0xF000) == 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);
|
||||
|
||||
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);
|
||||
|
||||
data = LoadStoreHalfword{
|
||||
.rd = rd, .rb = rb, .offset = offset, .load = load
|
||||
};
|
||||
|
||||
// Format 11: SP-relative load/store
|
||||
} else if ((insn & 0xF000) == 0x9000) {
|
||||
uint8_t word = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||
uint8_t rd = bit_range(insn, 8, 10);
|
||||
bool load = get_bit(insn, 11);
|
||||
|
||||
data = SpRelativeLoad{ .word = word, .rd = rd, .load = load };
|
||||
|
||||
// Format 12: Load address
|
||||
} else if ((insn & 0xF000) == 0xA000) {
|
||||
uint8_t word = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||
uint8_t rd = bit_range(insn, 8, 10);
|
||||
bool sp = get_bit(insn, 11);
|
||||
|
||||
data = LoadAddress{ .word = word, .rd = rd, .sp = sp };
|
||||
|
||||
// Format 12: Load address
|
||||
} else if ((insn & 0xF000) == 0xA000) {
|
||||
uint8_t word = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||
uint8_t rd = bit_range(insn, 8, 10);
|
||||
bool sp = get_bit(insn, 11);
|
||||
|
||||
data = LoadAddress{ .word = word, .rd = rd, .sp = sp };
|
||||
|
||||
// Format 13: Add offset to stack pointer
|
||||
} else if ((insn & 0xFF00) == 0xB000) {
|
||||
uint8_t word = bit_range(insn, 0, 6);
|
||||
bool sign = get_bit(insn, 7);
|
||||
|
||||
data = AddOffsetStackPointer{ .word = word, .sign = sign };
|
||||
|
||||
// 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) {
|
||||
data = SoftwareInterrupt{};
|
||||
|
||||
// Format 16: Conditional branch
|
||||
} else if ((insn & 0xF000) == 0xD000) {
|
||||
uint16_t offset = bit_range(insn, 0, 7);
|
||||
Condition condition = static_cast<Condition>(bit_range(insn, 8, 11));
|
||||
|
||||
data = ConditionalBranch{ .offset = static_cast<uint16_t>(offset << 1),
|
||||
.condition = condition };
|
||||
|
||||
// Format 18: Unconditional branch
|
||||
} else if ((insn & 0xF800) == 0xE000) {
|
||||
uint16_t offset = bit_range(insn, 0, 10);
|
||||
|
||||
data =
|
||||
UnconditionalBranch{ .offset = static_cast<uint16_t>(offset << 1) };
|
||||
|
||||
// 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);
|
||||
|
||||
data = LongBranchWithLink{ .offset = static_cast<uint16_t>(offset << 1),
|
||||
.high = high };
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
}
|
282
src/cpu/thumb/instruction.hh
Normal file
282
src/cpu/thumb/instruction.hh
Normal file
@@ -0,0 +1,282 @@
|
||||
#pragma once
|
||||
|
||||
#include "cpu/alu.hh"
|
||||
#include "cpu/psr.hh"
|
||||
#include <cstdint>
|
||||
#include <fmt/ostream.h>
|
||||
#include <variant>
|
||||
|
||||
namespace matar::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 {
|
||||
uint8_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 {
|
||||
uint8_t word;
|
||||
uint8_t rd;
|
||||
bool load;
|
||||
};
|
||||
|
||||
struct LoadAddress {
|
||||
uint8_t word;
|
||||
uint8_t rd;
|
||||
bool sp;
|
||||
};
|
||||
|
||||
struct AddOffsetStackPointer {
|
||||
uint8_t word;
|
||||
bool sign;
|
||||
};
|
||||
|
||||
struct PushPopRegister {
|
||||
uint8_t regs;
|
||||
bool pclr;
|
||||
bool load;
|
||||
};
|
||||
|
||||
struct MultipleLoad {
|
||||
uint8_t regs;
|
||||
uint8_t rb;
|
||||
bool load;
|
||||
};
|
||||
|
||||
struct ConditionalBranch {
|
||||
uint16_t offset;
|
||||
Condition condition;
|
||||
};
|
||||
|
||||
struct SoftwareInterrupt {};
|
||||
|
||||
struct UnconditionalBranch {
|
||||
uint16_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 {
|
||||
InstructionData data;
|
||||
|
||||
Instruction(uint16_t insn);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
std::string disassemble();
|
||||
#endif
|
||||
};
|
||||
}
|
7
src/cpu/thumb/meson.build
Normal file
7
src/cpu/thumb/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,7 @@
|
||||
lib_sources += files(
|
||||
'instruction.cc'
|
||||
)
|
||||
|
||||
if get_option('disassembler')
|
||||
lib_sources += files('disassembler.cc')
|
||||
endif
|
@@ -11,7 +11,11 @@ lib_cpp_args = [ ]
|
||||
fmt = dependency('fmt', version : '>=10.1.0', static: true)
|
||||
if not fmt.found()
|
||||
fmt = dependency('fmt', version : '>=10.1.0', static: false)
|
||||
lib_cpp_args += 'DFMT_HEADER_ONLY'
|
||||
lib_cpp_args += '-DFMT_HEADER_ONLY'
|
||||
endif
|
||||
|
||||
if get_option('disassembler')
|
||||
lib_cpp_args += '-DDISASSEMBLER'
|
||||
endif
|
||||
|
||||
lib = library(
|
||||
|
@@ -80,4 +80,4 @@ class Logger {
|
||||
|
||||
extern logging::Logger glogger;
|
||||
|
||||
#define debug(x) glogger.debug("{} = {}", #x, x);
|
||||
#define dbg(x) glogger.debug("{} = {}", #x, x);
|
||||
|
@@ -1,4 +1,7 @@
|
||||
#define MATAR_CPU_TESTS
|
||||
#include "cpu/cpu-impl.hh"
|
||||
#undef MATAR_CPU_TESTS
|
||||
|
||||
#include "util/bits.hh"
|
||||
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||
#include <limits>
|
||||
@@ -15,7 +18,7 @@ class CpuFixture {
|
||||
protected:
|
||||
void exec(arm::InstructionData data, Condition condition = Condition::AL) {
|
||||
arm::Instruction instruction(condition, data);
|
||||
cpu.exec_arm(instruction);
|
||||
cpu.exec(instruction);
|
||||
}
|
||||
|
||||
void reset(uint32_t value = 0) {
|
||||
@@ -332,7 +335,7 @@ TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Single Data Transfer", TAG) {
|
||||
|
||||
// r15 as rn
|
||||
{
|
||||
data_transfer->rn = 15;
|
||||
data_transfer->rn = cpu.PC_INDEX;
|
||||
cpu.gpr[15] = 7577;
|
||||
|
||||
exec(data);
|
||||
@@ -348,7 +351,7 @@ TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Single Data Transfer", TAG) {
|
||||
// r15 as rd
|
||||
{
|
||||
// 4088
|
||||
data_transfer->rd = 15;
|
||||
data_transfer->rd = cpu.PC_INDEX;
|
||||
cpu.gpr[15] = 444444;
|
||||
|
||||
exec(data);
|
||||
@@ -465,7 +468,7 @@ TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Halfword Transfer", TAG) {
|
||||
|
||||
// r15 as rn
|
||||
{
|
||||
hw_transfer->rn = 15;
|
||||
hw_transfer->rn = cpu.PC_INDEX;
|
||||
cpu.gpr[15] = 399;
|
||||
|
||||
exec(data);
|
||||
@@ -481,7 +484,7 @@ TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Halfword Transfer", TAG) {
|
||||
|
||||
// r15 as rd
|
||||
{
|
||||
hw_transfer->rd = 15;
|
||||
hw_transfer->rd = cpu.PC_INDEX;
|
||||
cpu.gpr[15] = 224;
|
||||
|
||||
exec(data);
|
||||
@@ -792,7 +795,7 @@ TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Data Processing", TAG) {
|
||||
|
||||
// same as above but with rn (oprerand 1) = 15
|
||||
{
|
||||
processing->rn = 15;
|
||||
processing->rn = cpu.PC_INDEX;
|
||||
cpu.gpr[15] = -2871;
|
||||
exec(data);
|
||||
|
||||
@@ -1057,7 +1060,7 @@ TEST_CASE_METHOD(CpuFixture, "Data Processing", TAG) {
|
||||
|
||||
SECTION("R15 as destination") {
|
||||
processing->opcode = OpCode::MVN;
|
||||
processing->rd = 15;
|
||||
processing->rd = cpu.PC_INDEX;
|
||||
cpu.gpr[15] = 0;
|
||||
CHECK(cpu.spsr.raw() != cpu.cpsr.raw());
|
||||
exec(data);
|
||||
|
@@ -16,7 +16,9 @@ TEST_CASE("Branch and Exchange", TAG) {
|
||||
|
||||
CHECK(bx->rn == 10);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "BXGT R10");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Branch", TAG) {
|
||||
@@ -33,10 +35,12 @@ TEST_CASE("Branch", TAG) {
|
||||
CHECK(b->offset == 0xFE15FF14);
|
||||
CHECK(b->link == true);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "BL 0xFE15FF14");
|
||||
|
||||
b->link = false;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "B 0xFE15FF14");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Multiply", TAG) {
|
||||
@@ -54,11 +58,13 @@ TEST_CASE("Multiply", TAG) {
|
||||
CHECK(mul->acc == true);
|
||||
CHECK(mul->set == true);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MLAEQS R10,R0,R15,R14");
|
||||
|
||||
mul->acc = false;
|
||||
mul->set = false;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MULEQ R10,R0,R15");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Multiply Long", TAG) {
|
||||
@@ -77,6 +83,7 @@ TEST_CASE("Multiply Long", TAG) {
|
||||
CHECK(mull->set == true);
|
||||
CHECK(mull->uns == true);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "UMULLNES R7,R14,R2,R6");
|
||||
|
||||
mull->acc = true;
|
||||
@@ -85,6 +92,7 @@ TEST_CASE("Multiply Long", TAG) {
|
||||
mull->uns = false;
|
||||
mull->set = false;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "SMLALNE R7,R14,R2,R6");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Undefined", TAG) {
|
||||
@@ -94,7 +102,10 @@ TEST_CASE("Undefined", TAG) {
|
||||
Instruction instruction(raw);
|
||||
|
||||
CHECK(instruction.condition == Condition::AL);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "UND");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Single Data Swap", TAG) {
|
||||
@@ -110,10 +121,12 @@ TEST_CASE("Single Data Swap", TAG) {
|
||||
CHECK(swp->rn == 9);
|
||||
CHECK(swp->byte == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "SWPGE R5,R6,[R9]");
|
||||
|
||||
swp->byte = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "SWPGEB R5,R6,[R9]");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Single Data Transfer", TAG) {
|
||||
@@ -138,6 +151,7 @@ TEST_CASE("Single Data Transfer", TAG) {
|
||||
CHECK(ldr->up == true);
|
||||
CHECK(ldr->pre == true);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
ldr->load = true;
|
||||
ldr->byte = true;
|
||||
ldr->write = false;
|
||||
@@ -153,6 +167,7 @@ TEST_CASE("Single Data Transfer", TAG) {
|
||||
|
||||
ldr->pre = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRB R10,[R2,-#9023]");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Halfword Transfer", TAG) {
|
||||
@@ -176,6 +191,7 @@ TEST_CASE("Halfword Transfer", TAG) {
|
||||
CHECK(ldr->up == true);
|
||||
CHECK(ldr->pre == true);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STRCCH R2,[R15,+R6]!");
|
||||
|
||||
ldr->pre = false;
|
||||
@@ -193,6 +209,7 @@ TEST_CASE("Halfword Transfer", TAG) {
|
||||
ldr->imm = 1;
|
||||
ldr->offset = 90;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STRCCSB R2,[R15],-#90");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Block Data Transfer", TAG) {
|
||||
@@ -223,6 +240,7 @@ TEST_CASE("Block Data Transfer", TAG) {
|
||||
CHECK(ldm->up == false);
|
||||
CHECK(ldm->pre == true);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDMLSDB R7,{R0,R2,R3,R5,R6,R8,R14}^");
|
||||
|
||||
ldm->write = true;
|
||||
@@ -238,6 +256,7 @@ TEST_CASE("Block Data Transfer", TAG) {
|
||||
ldm->pre = false;
|
||||
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STMLSIA R7!,{R0,R2,R5,R14}");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("PSR Transfer", TAG) {
|
||||
@@ -256,7 +275,9 @@ TEST_CASE("PSR Transfer", TAG) {
|
||||
CHECK(mrs->operand == 10);
|
||||
CHECK(mrs->spsr == true);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MRSMI R10,SPSR_all");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("MSR") {
|
||||
@@ -272,7 +293,9 @@ TEST_CASE("PSR Transfer", TAG) {
|
||||
CHECK(msr->operand == 8);
|
||||
CHECK(msr->spsr == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MSR CPSR_all,R8");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("MSR_flg with register operand") {
|
||||
@@ -287,7 +310,9 @@ TEST_CASE("PSR Transfer", TAG) {
|
||||
CHECK(msr->operand == 8);
|
||||
CHECK(msr->spsr == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MSRVS CPSR_flg,R8");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
SECTION("MSR_flg with immediate operand") {
|
||||
@@ -304,7 +329,9 @@ TEST_CASE("PSR Transfer", TAG) {
|
||||
CHECK(msr->operand == 27262976);
|
||||
CHECK(msr->spsr == true);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MSR SPSR_flg,#27262976");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
}
|
||||
|
||||
@@ -331,6 +358,7 @@ TEST_CASE("Data Processing", TAG) {
|
||||
CHECK(alu->set == true);
|
||||
CHECK(alu->opcode == OpCode::AND);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ANDS R7,R14,R1,ROR #22");
|
||||
|
||||
shift->data.immediate = false;
|
||||
@@ -392,6 +420,7 @@ TEST_CASE("Data Processing", TAG) {
|
||||
alu->opcode = OpCode::MVN;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MVN R7,#3300012");
|
||||
}
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Coprocessor Data Transfer", TAG) {
|
||||
@@ -412,6 +441,7 @@ TEST_CASE("Coprocessor Data Transfer", TAG) {
|
||||
CHECK(ldc->up == true);
|
||||
CHECK(ldc->pre == true);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STCGE p1,c15,[R5,#70]!");
|
||||
|
||||
ldc->load = true;
|
||||
@@ -420,6 +450,7 @@ TEST_CASE("Coprocessor Data Transfer", TAG) {
|
||||
ldc->len = true;
|
||||
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDCGEL p1,c15,[R5],#70");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Coprocessor Operand Operation", TAG) {
|
||||
@@ -437,7 +468,9 @@ TEST_CASE("Coprocessor Operand Operation", TAG) {
|
||||
CHECK(cdp->crn == 5);
|
||||
CHECK(cdp->cp_opc == 10);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "CDP p1,10,c15,c5,c6,2");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Coprocessor Register Transfer", TAG) {
|
||||
@@ -457,7 +490,9 @@ TEST_CASE("Coprocessor Register Transfer", TAG) {
|
||||
CHECK(mrc->load == false);
|
||||
CHECK(mrc->cp_opc == 5);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "MCR p1,5,R15,c5,c6,2");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Software Interrupt", TAG) {
|
||||
@@ -465,5 +500,8 @@ TEST_CASE("Software Interrupt", TAG) {
|
||||
Instruction instruction(raw);
|
||||
|
||||
CHECK(instruction.condition == Condition::EQ);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "SWIEQ");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
@@ -1 +1,2 @@
|
||||
subdir('arm')
|
||||
subdir('thumb')
|
439
tests/cpu/thumb/instruction.cc
Normal file
439
tests/cpu/thumb/instruction.cc
Normal file
@@ -0,0 +1,439 @@
|
||||
#include "cpu/thumb/instruction.hh"
|
||||
#include <catch2/catch_test_macros.hpp>
|
||||
|
||||
static constexpr auto 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)));
|
||||
CHECK(ldr->word == 230);
|
||||
CHECK(ldr->rd == 2);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR R2,[PC,#230]");
|
||||
#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);
|
||||
CHECK(ldr->offset == 22);
|
||||
CHECK(ldr->byte == false);
|
||||
CHECK(ldr->load == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STR R5,[R3,#22]");
|
||||
|
||||
ldr->byte = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STRB R5,[R3,#22]");
|
||||
|
||||
ldr->load = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRB R5,[R3,#22]");
|
||||
|
||||
ldr->byte = false;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR 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);
|
||||
CHECK(ldr->offset == 26);
|
||||
CHECK(ldr->load == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STRH R5,[R3,#26]");
|
||||
|
||||
ldr->load = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDRH R5,[R3,#26]");
|
||||
#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);
|
||||
CHECK(ldr->word == 157);
|
||||
CHECK(ldr->load == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "STR R4,[SP,#157]");
|
||||
|
||||
ldr->load = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "LDR R4,[SP,#157]");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Load Adress", TAG) {
|
||||
uint16_t raw = 0b1010000110001111;
|
||||
Instruction instruction(raw);
|
||||
LoadAddress* add = nullptr;
|
||||
|
||||
REQUIRE((add = std::get_if<LoadAddress>(&instruction.data)));
|
||||
CHECK(add->word == 143);
|
||||
CHECK(add->rd == 1);
|
||||
CHECK(add->sp == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD R1,PC,#143");
|
||||
|
||||
add->sp = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD R1,SP,#143");
|
||||
#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)));
|
||||
CHECK(add->word == 37);
|
||||
CHECK(add->sign == false);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD SP,#+37");
|
||||
|
||||
add->sign = true;
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "ADD SP,#-37");
|
||||
#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 = 0b1101100101110100;
|
||||
Instruction instruction(raw);
|
||||
ConditionalBranch* b = nullptr;
|
||||
|
||||
REQUIRE((b = std::get_if<ConditionalBranch>(&instruction.data)));
|
||||
// 116 << 2
|
||||
CHECK(b->offset == 232);
|
||||
CHECK(b->condition == Condition::LS);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "BLS 232");
|
||||
#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");
|
||||
#endif
|
||||
}
|
||||
|
||||
TEST_CASE("Unconditional Branch") {
|
||||
uint16_t raw = 0b1110011100110011;
|
||||
Instruction instruction(raw);
|
||||
UnconditionalBranch* b = nullptr;
|
||||
|
||||
REQUIRE((b = std::get_if<UnconditionalBranch>(&instruction.data)));
|
||||
// 1843 << 2
|
||||
REQUIRE(b->offset == 3686);
|
||||
|
||||
#ifdef DISASSEMBLER
|
||||
CHECK(instruction.disassemble() == "B 3686");
|
||||
#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
|
||||
}
|
3
tests/cpu/thumb/meson.build
Normal file
3
tests/cpu/thumb/meson.build
Normal file
@@ -0,0 +1,3 @@
|
||||
tests_sources += files(
|
||||
'instruction.cc'
|
||||
)
|
@@ -13,6 +13,12 @@ tests_sources = files(
|
||||
subdir('cpu')
|
||||
subdir('util')
|
||||
|
||||
tests_cpp_args = []
|
||||
|
||||
if get_option('disassembler')
|
||||
tests_cpp_args += '-DDISASSEMBLER'
|
||||
endif
|
||||
|
||||
catch2 = dependency('catch2', version: '>=3.4.0', static: true)
|
||||
catch2_tests = executable(
|
||||
'matar_tests',
|
||||
@@ -21,6 +27,7 @@ catch2_tests = executable(
|
||||
link_with: tests_deps,
|
||||
include_directories: [inc, src],
|
||||
build_by_default: false,
|
||||
cpp_args: tests_cpp_args
|
||||
)
|
||||
|
||||
test('catch2 tests', catch2_tests)
|
||||
|
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