484bd4e4c44d99c5ca6051c9fbe03a942f3bab20
[external/binutils.git] / gdb / arm-linux-nat.c
1 /* GNU/Linux on ARM native support.
2    Copyright (C) 1999-2018 Free Software Foundation, Inc.
3
4    This file is part of GDB.
5
6    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7    it under the terms of the GNU General Public License as published by
8    the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
9    (at your option) any later version.
10
11    This program is distributed in the hope that it will be useful,
12    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14    GNU General Public License for more details.
15
16    You should have received a copy of the GNU General Public License
17    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
18
19 #include "defs.h"
20 #include "inferior.h"
21 #include "gdbcore.h"
22 #include "regcache.h"
23 #include "target.h"
24 #include "linux-nat.h"
25 #include "target-descriptions.h"
26 #include "auxv.h"
27 #include "observer.h"
28 #include "gdbthread.h"
29
30 #include "arm-tdep.h"
31 #include "arm-linux-tdep.h"
32 #include "aarch32-linux-nat.h"
33
34 #include <elf/common.h>
35 #include <sys/user.h>
36 #include "nat/gdb_ptrace.h"
37 #include <sys/utsname.h>
38 #include <sys/procfs.h>
39
40 #include "nat/linux-ptrace.h"
41
42 /* Prototypes for supply_gregset etc.  */
43 #include "gregset.h"
44
45 /* Defines ps_err_e, struct ps_prochandle.  */
46 #include "gdb_proc_service.h"
47
48 #ifndef PTRACE_GET_THREAD_AREA
49 #define PTRACE_GET_THREAD_AREA 22
50 #endif
51
52 #ifndef PTRACE_GETWMMXREGS
53 #define PTRACE_GETWMMXREGS 18
54 #define PTRACE_SETWMMXREGS 19
55 #endif
56
57 #ifndef PTRACE_GETVFPREGS
58 #define PTRACE_GETVFPREGS 27
59 #define PTRACE_SETVFPREGS 28
60 #endif
61
62 #ifndef PTRACE_GETHBPREGS
63 #define PTRACE_GETHBPREGS 29
64 #define PTRACE_SETHBPREGS 30
65 #endif
66
67 extern int arm_apcs_32;
68
69 /* Get the whole floating point state of the process and store it
70    into regcache.  */
71
72 static void
73 fetch_fpregs (struct regcache *regcache)
74 {
75   int ret, regno, tid;
76   gdb_byte fp[ARM_LINUX_SIZEOF_NWFPE];
77
78   /* Get the thread id for the ptrace call.  */
79   tid = ptid_get_lwp (regcache_get_ptid (regcache));
80
81   /* Read the floating point state.  */
82   if (have_ptrace_getregset == TRIBOOL_TRUE)
83     {
84       struct iovec iov;
85
86       iov.iov_base = &fp;
87       iov.iov_len = ARM_LINUX_SIZEOF_NWFPE;
88
89       ret = ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_FPREGSET, &iov);
90     }
91   else
92     ret = ptrace (PT_GETFPREGS, tid, 0, fp);
93
94   if (ret < 0)
95     perror_with_name (_("Unable to fetch the floating point registers."));
96
97   /* Fetch fpsr.  */
98   regcache_raw_supply (regcache, ARM_FPS_REGNUM,
99                        fp + NWFPE_FPSR_OFFSET);
100
101   /* Fetch the floating point registers.  */
102   for (regno = ARM_F0_REGNUM; regno <= ARM_F7_REGNUM; regno++)
103     supply_nwfpe_register (regcache, regno, fp);
104 }
105
106 /* Save the whole floating point state of the process using
107    the contents from regcache.  */
108
109 static void
110 store_fpregs (const struct regcache *regcache)
111 {
112   int ret, regno, tid;
113   gdb_byte fp[ARM_LINUX_SIZEOF_NWFPE];
114
115   /* Get the thread id for the ptrace call.  */
116   tid = ptid_get_lwp (regcache_get_ptid (regcache));
117
118   /* Read the floating point state.  */
119   if (have_ptrace_getregset == TRIBOOL_TRUE)
120     {
121       elf_fpregset_t fpregs;
122       struct iovec iov;
123
124       iov.iov_base = &fpregs;
125       iov.iov_len = sizeof (fpregs);
126
127       ret = ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_FPREGSET, &iov);
128     }
129   else
130     ret = ptrace (PT_GETFPREGS, tid, 0, fp);
131
132   if (ret < 0)
133     perror_with_name (_("Unable to fetch the floating point registers."));
134
135   /* Store fpsr.  */
136   if (REG_VALID == regcache_register_status (regcache, ARM_FPS_REGNUM))
137     regcache_raw_collect (regcache, ARM_FPS_REGNUM, fp + NWFPE_FPSR_OFFSET);
138
139   /* Store the floating point registers.  */
140   for (regno = ARM_F0_REGNUM; regno <= ARM_F7_REGNUM; regno++)
141     if (REG_VALID == regcache_register_status (regcache, regno))
142       collect_nwfpe_register (regcache, regno, fp);
143
144   if (have_ptrace_getregset == TRIBOOL_TRUE)
145     {
146       struct iovec iov;
147
148       iov.iov_base = &fp;
149       iov.iov_len = ARM_LINUX_SIZEOF_NWFPE;
150
151       ret = ptrace (PTRACE_SETREGSET, tid, NT_FPREGSET, &iov);
152     }
153   else
154     ret = ptrace (PTRACE_SETFPREGS, tid, 0, fp);
155
156   if (ret < 0)
157     perror_with_name (_("Unable to store floating point registers."));
158 }
159
160 /* Fetch all general registers of the process and store into
161    regcache.  */
162
163 static void
164 fetch_regs (struct regcache *regcache)
165 {
166   int ret, regno, tid;
167   elf_gregset_t regs;
168
169   /* Get the thread id for the ptrace call.  */
170   tid = ptid_get_lwp (regcache_get_ptid (regcache));
171
172   if (have_ptrace_getregset == TRIBOOL_TRUE)
173     {
174       struct iovec iov;
175
176       iov.iov_base = &regs;
177       iov.iov_len = sizeof (regs);
178
179       ret = ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_PRSTATUS, &iov);
180     }
181   else
182     ret = ptrace (PTRACE_GETREGS, tid, 0, &regs);
183
184   if (ret < 0)
185     perror_with_name (_("Unable to fetch general registers."));
186
187   aarch32_gp_regcache_supply (regcache, (uint32_t *) regs, arm_apcs_32);
188 }
189
190 static void
191 store_regs (const struct regcache *regcache)
192 {
193   int ret, regno, tid;
194   elf_gregset_t regs;
195
196   /* Get the thread id for the ptrace call.  */
197   tid = ptid_get_lwp (regcache_get_ptid (regcache));
198
199   /* Fetch the general registers.  */
200   if (have_ptrace_getregset == TRIBOOL_TRUE)
201     {
202       struct iovec iov;
203
204       iov.iov_base = &regs;
205       iov.iov_len = sizeof (regs);
206
207       ret = ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_PRSTATUS, &iov);
208     }
209   else
210     ret = ptrace (PTRACE_GETREGS, tid, 0, &regs);
211
212   if (ret < 0)
213     perror_with_name (_("Unable to fetch general registers."));
214
215   aarch32_gp_regcache_collect (regcache, (uint32_t *) regs, arm_apcs_32);
216
217   if (have_ptrace_getregset == TRIBOOL_TRUE)
218     {
219       struct iovec iov;
220
221       iov.iov_base = &regs;
222       iov.iov_len = sizeof (regs);
223
224       ret = ptrace (PTRACE_SETREGSET, tid, NT_PRSTATUS, &iov);
225     }
226   else
227     ret = ptrace (PTRACE_SETREGS, tid, 0, &regs);
228
229   if (ret < 0)
230     perror_with_name (_("Unable to store general registers."));
231 }
232
233 /* Fetch all WMMX registers of the process and store into
234    regcache.  */
235
236 #define IWMMXT_REGS_SIZE (16 * 8 + 6 * 4)
237
238 static void
239 fetch_wmmx_regs (struct regcache *regcache)
240 {
241   char regbuf[IWMMXT_REGS_SIZE];
242   int ret, regno, tid;
243
244   /* Get the thread id for the ptrace call.  */
245   tid = ptid_get_lwp (regcache_get_ptid (regcache));
246
247   ret = ptrace (PTRACE_GETWMMXREGS, tid, 0, regbuf);
248   if (ret < 0)
249     perror_with_name (_("Unable to fetch WMMX registers."));
250
251   for (regno = 0; regno < 16; regno++)
252     regcache_raw_supply (regcache, regno + ARM_WR0_REGNUM,
253                          &regbuf[regno * 8]);
254
255   for (regno = 0; regno < 2; regno++)
256     regcache_raw_supply (regcache, regno + ARM_WCSSF_REGNUM,
257                          &regbuf[16 * 8 + regno * 4]);
258
259   for (regno = 0; regno < 4; regno++)
260     regcache_raw_supply (regcache, regno + ARM_WCGR0_REGNUM,
261                          &regbuf[16 * 8 + 2 * 4 + regno * 4]);
262 }
263
264 static void
265 store_wmmx_regs (const struct regcache *regcache)
266 {
267   char regbuf[IWMMXT_REGS_SIZE];
268   int ret, regno, tid;
269
270   /* Get the thread id for the ptrace call.  */
271   tid = ptid_get_lwp (regcache_get_ptid (regcache));
272
273   ret = ptrace (PTRACE_GETWMMXREGS, tid, 0, regbuf);
274   if (ret < 0)
275     perror_with_name (_("Unable to fetch WMMX registers."));
276
277   for (regno = 0; regno < 16; regno++)
278     if (REG_VALID == regcache_register_status (regcache,
279                                                regno + ARM_WR0_REGNUM))
280       regcache_raw_collect (regcache, regno + ARM_WR0_REGNUM,
281                             &regbuf[regno * 8]);
282
283   for (regno = 0; regno < 2; regno++)
284     if (REG_VALID == regcache_register_status (regcache,
285                                                regno + ARM_WCSSF_REGNUM))
286       regcache_raw_collect (regcache, regno + ARM_WCSSF_REGNUM,
287                             &regbuf[16 * 8 + regno * 4]);
288
289   for (regno = 0; regno < 4; regno++)
290     if (REG_VALID == regcache_register_status (regcache,
291                                                regno + ARM_WCGR0_REGNUM))
292       regcache_raw_collect (regcache, regno + ARM_WCGR0_REGNUM,
293                             &regbuf[16 * 8 + 2 * 4 + regno * 4]);
294
295   ret = ptrace (PTRACE_SETWMMXREGS, tid, 0, regbuf);
296
297   if (ret < 0)
298     perror_with_name (_("Unable to store WMMX registers."));
299 }
300
301 static void
302 fetch_vfp_regs (struct regcache *regcache)
303 {
304   gdb_byte regbuf[VFP_REGS_SIZE];
305   int ret, regno, tid;
306   struct gdbarch *gdbarch = regcache->arch ();
307   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
308
309   /* Get the thread id for the ptrace call.  */
310   tid = ptid_get_lwp (regcache_get_ptid (regcache));
311
312   if (have_ptrace_getregset == TRIBOOL_TRUE)
313     {
314       struct iovec iov;
315
316       iov.iov_base = regbuf;
317       iov.iov_len = VFP_REGS_SIZE;
318       ret = ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_ARM_VFP, &iov);
319     }
320   else
321     ret = ptrace (PTRACE_GETVFPREGS, tid, 0, regbuf);
322
323   if (ret < 0)
324     perror_with_name (_("Unable to fetch VFP registers."));
325
326   aarch32_vfp_regcache_supply (regcache, regbuf,
327                                tdep->vfp_register_count);
328 }
329
330 static void
331 store_vfp_regs (const struct regcache *regcache)
332 {
333   gdb_byte regbuf[VFP_REGS_SIZE];
334   int ret, regno, tid;
335   struct gdbarch *gdbarch = regcache->arch ();
336   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
337
338   /* Get the thread id for the ptrace call.  */
339   tid = ptid_get_lwp (regcache_get_ptid (regcache));
340
341   if (have_ptrace_getregset == TRIBOOL_TRUE)
342     {
343       struct iovec iov;
344
345       iov.iov_base = regbuf;
346       iov.iov_len = VFP_REGS_SIZE;
347       ret = ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_ARM_VFP, &iov);
348     }
349   else
350     ret = ptrace (PTRACE_GETVFPREGS, tid, 0, regbuf);
351
352   if (ret < 0)
353     perror_with_name (_("Unable to fetch VFP registers (for update)."));
354
355   aarch32_vfp_regcache_collect (regcache, regbuf,
356                                 tdep->vfp_register_count);
357
358   if (have_ptrace_getregset == TRIBOOL_TRUE)
359     {
360       struct iovec iov;
361
362       iov.iov_base = regbuf;
363       iov.iov_len = VFP_REGS_SIZE;
364       ret = ptrace (PTRACE_SETREGSET, tid, NT_ARM_VFP, &iov);
365     }
366   else
367     ret = ptrace (PTRACE_SETVFPREGS, tid, 0, regbuf);
368
369   if (ret < 0)
370     perror_with_name (_("Unable to store VFP registers."));
371 }
372
373 /* Fetch registers from the child process.  Fetch all registers if
374    regno == -1, otherwise fetch all general registers or all floating
375    point registers depending upon the value of regno.  */
376
377 static void
378 arm_linux_fetch_inferior_registers (struct target_ops *ops,
379                                     struct regcache *regcache, int regno)
380 {
381   struct gdbarch *gdbarch = regcache->arch ();
382   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
383
384   if (-1 == regno)
385     {
386       fetch_regs (regcache);
387       if (tdep->have_wmmx_registers)
388         fetch_wmmx_regs (regcache);
389       if (tdep->vfp_register_count > 0)
390         fetch_vfp_regs (regcache);
391       if (tdep->have_fpa_registers)
392         fetch_fpregs (regcache);
393     }
394   else
395     {
396       if (regno < ARM_F0_REGNUM || regno == ARM_PS_REGNUM)
397         fetch_regs (regcache);
398       else if (regno >= ARM_F0_REGNUM && regno <= ARM_FPS_REGNUM)
399         fetch_fpregs (regcache);
400       else if (tdep->have_wmmx_registers
401                && regno >= ARM_WR0_REGNUM && regno <= ARM_WCGR7_REGNUM)
402         fetch_wmmx_regs (regcache);
403       else if (tdep->vfp_register_count > 0
404                && regno >= ARM_D0_REGNUM
405                && (regno < ARM_D0_REGNUM + tdep->vfp_register_count
406                    || regno == ARM_FPSCR_REGNUM))
407         fetch_vfp_regs (regcache);
408     }
409 }
410
411 /* Store registers back into the inferior.  Store all registers if
412    regno == -1, otherwise store all general registers or all floating
413    point registers depending upon the value of regno.  */
414
415 static void
416 arm_linux_store_inferior_registers (struct target_ops *ops,
417                                     struct regcache *regcache, int regno)
418 {
419   struct gdbarch *gdbarch = regcache->arch ();
420   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
421
422   if (-1 == regno)
423     {
424       store_regs (regcache);
425       if (tdep->have_wmmx_registers)
426         store_wmmx_regs (regcache);
427       if (tdep->vfp_register_count > 0)
428         store_vfp_regs (regcache);
429       if (tdep->have_fpa_registers)
430         store_fpregs (regcache);
431     }
432   else
433     {
434       if (regno < ARM_F0_REGNUM || regno == ARM_PS_REGNUM)
435         store_regs (regcache);
436       else if ((regno >= ARM_F0_REGNUM) && (regno <= ARM_FPS_REGNUM))
437         store_fpregs (regcache);
438       else if (tdep->have_wmmx_registers
439                && regno >= ARM_WR0_REGNUM && regno <= ARM_WCGR7_REGNUM)
440         store_wmmx_regs (regcache);
441       else if (tdep->vfp_register_count > 0
442                && regno >= ARM_D0_REGNUM
443                && (regno < ARM_D0_REGNUM + tdep->vfp_register_count
444                    || regno == ARM_FPSCR_REGNUM))
445         store_vfp_regs (regcache);
446     }
447 }
448
449 /* Wrapper functions for the standard regset handling, used by
450    thread debugging.  */
451
452 void
453 fill_gregset (const struct regcache *regcache,  
454               gdb_gregset_t *gregsetp, int regno)
455 {
456   arm_linux_collect_gregset (NULL, regcache, regno, gregsetp, 0);
457 }
458
459 void
460 supply_gregset (struct regcache *regcache, const gdb_gregset_t *gregsetp)
461 {
462   arm_linux_supply_gregset (NULL, regcache, -1, gregsetp, 0);
463 }
464
465 void
466 fill_fpregset (const struct regcache *regcache,
467                gdb_fpregset_t *fpregsetp, int regno)
468 {
469   arm_linux_collect_nwfpe (NULL, regcache, regno, fpregsetp, 0);
470 }
471
472 /* Fill GDB's register array with the floating-point register values
473    in *fpregsetp.  */
474
475 void
476 supply_fpregset (struct regcache *regcache, const gdb_fpregset_t *fpregsetp)
477 {
478   arm_linux_supply_nwfpe (NULL, regcache, -1, fpregsetp, 0);
479 }
480
481 /* Fetch the thread-local storage pointer for libthread_db.  */
482
483 ps_err_e
484 ps_get_thread_area (struct ps_prochandle *ph,
485                     lwpid_t lwpid, int idx, void **base)
486 {
487   if (ptrace (PTRACE_GET_THREAD_AREA, lwpid, NULL, base) != 0)
488     return PS_ERR;
489
490   /* IDX is the bias from the thread pointer to the beginning of the
491      thread descriptor.  It has to be subtracted due to implementation
492      quirks in libthread_db.  */
493   *base = (void *) ((char *)*base - idx);
494
495   return PS_OK;
496 }
497
498 static const struct target_desc *
499 arm_linux_read_description (struct target_ops *ops)
500 {
501   CORE_ADDR arm_hwcap = 0;
502
503   if (have_ptrace_getregset == TRIBOOL_UNKNOWN)
504     {
505       elf_gregset_t gpregs;
506       struct iovec iov;
507       int tid = ptid_get_lwp (inferior_ptid);
508
509       iov.iov_base = &gpregs;
510       iov.iov_len = sizeof (gpregs);
511
512       /* Check if PTRACE_GETREGSET works.  */
513       if (ptrace (PTRACE_GETREGSET, tid, NT_PRSTATUS, &iov) < 0)
514         have_ptrace_getregset = TRIBOOL_FALSE;
515       else
516         have_ptrace_getregset = TRIBOOL_TRUE;
517     }
518
519   if (target_auxv_search (ops, AT_HWCAP, &arm_hwcap) != 1)
520     {
521       return ops->beneath->to_read_description (ops->beneath);
522     }
523
524   if (arm_hwcap & HWCAP_IWMMXT)
525     return tdesc_arm_with_iwmmxt;
526
527   if (arm_hwcap & HWCAP_VFP)
528     {
529       int pid;
530       char *buf;
531       const struct target_desc * result = NULL;
532
533       /* NEON implies VFPv3-D32 or no-VFP unit.  Say that we only support
534          Neon with VFPv3-D32.  */
535       if (arm_hwcap & HWCAP_NEON)
536         result = tdesc_arm_with_neon;
537       else if ((arm_hwcap & (HWCAP_VFPv3 | HWCAP_VFPv3D16)) == HWCAP_VFPv3)
538         result = tdesc_arm_with_vfpv3;
539       else
540         result = tdesc_arm_with_vfpv2;
541
542       /* Now make sure that the kernel supports reading these
543          registers.  Support was added in 2.6.30.  */
544       pid = ptid_get_lwp (inferior_ptid);
545       errno = 0;
546       buf = (char *) alloca (VFP_REGS_SIZE);
547       if (ptrace (PTRACE_GETVFPREGS, pid, 0, buf) < 0
548           && errno == EIO)
549         result = NULL;
550
551       return result;
552     }
553
554   return ops->beneath->to_read_description (ops->beneath);
555 }
556
557 /* Information describing the hardware breakpoint capabilities.  */
558 struct arm_linux_hwbp_cap
559 {
560   gdb_byte arch;
561   gdb_byte max_wp_length;
562   gdb_byte wp_count;
563   gdb_byte bp_count;
564 };
565
566 /* Since we cannot dynamically allocate subfields of arm_linux_process_info,
567    assume a maximum number of supported break-/watchpoints.  */
568 #define MAX_BPTS 16
569 #define MAX_WPTS 16
570
571 /* Get hold of the Hardware Breakpoint information for the target we are
572    attached to.  Returns NULL if the kernel doesn't support Hardware 
573    breakpoints at all, or a pointer to the information structure.  */
574 static const struct arm_linux_hwbp_cap *
575 arm_linux_get_hwbp_cap (void)
576 {
577   /* The info structure we return.  */
578   static struct arm_linux_hwbp_cap info;
579
580   /* Is INFO in a good state?  -1 means that no attempt has been made to
581      initialize INFO; 0 means an attempt has been made, but it failed; 1
582      means INFO is in an initialized state.  */
583   static int available = -1;
584
585   if (available == -1)
586     {
587       int tid;
588       unsigned int val;
589
590       tid = ptid_get_lwp (inferior_ptid);
591       if (ptrace (PTRACE_GETHBPREGS, tid, 0, &val) < 0)
592         available = 0;
593       else
594         {
595           info.arch = (gdb_byte)((val >> 24) & 0xff);
596           info.max_wp_length = (gdb_byte)((val >> 16) & 0xff);
597           info.wp_count = (gdb_byte)((val >> 8) & 0xff);
598           info.bp_count = (gdb_byte)(val & 0xff);
599
600       if (info.wp_count > MAX_WPTS)
601         {
602           warning (_("arm-linux-gdb supports %d hardware watchpoints but target \
603                       supports %d"), MAX_WPTS, info.wp_count);
604           info.wp_count = MAX_WPTS;
605         }
606
607       if (info.bp_count > MAX_BPTS)
608         {
609           warning (_("arm-linux-gdb supports %d hardware breakpoints but target \
610                       supports %d"), MAX_BPTS, info.bp_count);
611           info.bp_count = MAX_BPTS;
612         }
613           available = (info.arch != 0);
614         }
615     }
616
617   return available == 1 ? &info : NULL;
618 }
619
620 /* How many hardware breakpoints are available?  */
621 static int
622 arm_linux_get_hw_breakpoint_count (void)
623 {
624   const struct arm_linux_hwbp_cap *cap = arm_linux_get_hwbp_cap ();
625   return cap != NULL ? cap->bp_count : 0;
626 }
627
628 /* How many hardware watchpoints are available?  */
629 static int
630 arm_linux_get_hw_watchpoint_count (void)
631 {
632   const struct arm_linux_hwbp_cap *cap = arm_linux_get_hwbp_cap ();
633   return cap != NULL ? cap->wp_count : 0;
634 }
635
636 /* Have we got a free break-/watch-point available for use?  Returns -1 if
637    there is not an appropriate resource available, otherwise returns 1.  */
638 static int
639 arm_linux_can_use_hw_breakpoint (struct target_ops *self,
640                                  enum bptype type,
641                                  int cnt, int ot)
642 {
643   if (type == bp_hardware_watchpoint || type == bp_read_watchpoint
644       || type == bp_access_watchpoint || type == bp_watchpoint)
645     {
646       int count = arm_linux_get_hw_watchpoint_count ();
647
648       if (count == 0)
649         return 0;
650       else if (cnt + ot > count)
651         return -1;
652     }
653   else if (type == bp_hardware_breakpoint)
654     {
655       int count = arm_linux_get_hw_breakpoint_count ();
656
657       if (count == 0)
658         return 0;
659       else if (cnt > count)
660         return -1;
661     }
662   else
663     gdb_assert (FALSE);
664
665   return 1;
666 }
667
668 /* Enum describing the different types of ARM hardware break-/watch-points.  */
669 typedef enum
670 {
671   arm_hwbp_break = 0,
672   arm_hwbp_load = 1,
673   arm_hwbp_store = 2,
674   arm_hwbp_access = 3
675 } arm_hwbp_type;
676
677 /* Type describing an ARM Hardware Breakpoint Control register value.  */
678 typedef unsigned int arm_hwbp_control_t;
679
680 /* Structure used to keep track of hardware break-/watch-points.  */
681 struct arm_linux_hw_breakpoint
682 {
683   /* Address to break on, or being watched.  */
684   unsigned int address;
685   /* Control register for break-/watch- point.  */
686   arm_hwbp_control_t control;
687 };
688
689 /* Structure containing arrays of per process hardware break-/watchpoints
690    for caching address and control information.
691
692    The Linux ptrace interface to hardware break-/watch-points presents the 
693    values in a vector centred around 0 (which is used fo generic information).
694    Positive indicies refer to breakpoint addresses/control registers, negative
695    indices to watchpoint addresses/control registers.
696
697    The Linux vector is indexed as follows:
698       -((i << 1) + 2): Control register for watchpoint i.
699       -((i << 1) + 1): Address register for watchpoint i.
700                     0: Information register.
701        ((i << 1) + 1): Address register for breakpoint i.
702        ((i << 1) + 2): Control register for breakpoint i.
703
704    This structure is used as a per-thread cache of the state stored by the 
705    kernel, so that we don't need to keep calling into the kernel to find a 
706    free breakpoint.
707
708    We treat break-/watch-points with their enable bit clear as being deleted.
709    */
710 struct arm_linux_debug_reg_state
711 {
712   /* Hardware breakpoints for this process.  */
713   struct arm_linux_hw_breakpoint bpts[MAX_BPTS];
714   /* Hardware watchpoints for this process.  */
715   struct arm_linux_hw_breakpoint wpts[MAX_WPTS];
716 };
717
718 /* Per-process arch-specific data we want to keep.  */
719 struct arm_linux_process_info
720 {
721   /* Linked list.  */
722   struct arm_linux_process_info *next;
723   /* The process identifier.  */
724   pid_t pid;
725   /* Hardware break-/watchpoints state information.  */
726   struct arm_linux_debug_reg_state state;
727
728 };
729
730 /* Per-thread arch-specific data we want to keep.  */
731 struct arch_lwp_info
732 {
733   /* Non-zero if our copy differs from what's recorded in the thread.  */
734   char bpts_changed[MAX_BPTS];
735   char wpts_changed[MAX_WPTS];
736 };
737
738 static struct arm_linux_process_info *arm_linux_process_list = NULL;
739
740 /* Find process data for process PID.  */
741
742 static struct arm_linux_process_info *
743 arm_linux_find_process_pid (pid_t pid)
744 {
745   struct arm_linux_process_info *proc;
746
747   for (proc = arm_linux_process_list; proc; proc = proc->next)
748     if (proc->pid == pid)
749       return proc;
750
751   return NULL;
752 }
753
754 /* Add process data for process PID.  Returns newly allocated info
755    object.  */
756
757 static struct arm_linux_process_info *
758 arm_linux_add_process (pid_t pid)
759 {
760   struct arm_linux_process_info *proc;
761
762   proc = XCNEW (struct arm_linux_process_info);
763   proc->pid = pid;
764
765   proc->next = arm_linux_process_list;
766   arm_linux_process_list = proc;
767
768   return proc;
769 }
770
771 /* Get data specific info for process PID, creating it if necessary.
772    Never returns NULL.  */
773
774 static struct arm_linux_process_info *
775 arm_linux_process_info_get (pid_t pid)
776 {
777   struct arm_linux_process_info *proc;
778
779   proc = arm_linux_find_process_pid (pid);
780   if (proc == NULL)
781     proc = arm_linux_add_process (pid);
782
783   return proc;
784 }
785
786 /* Called whenever GDB is no longer debugging process PID.  It deletes
787    data structures that keep track of debug register state.  */
788
789 static void
790 arm_linux_forget_process (pid_t pid)
791 {
792   struct arm_linux_process_info *proc, **proc_link;
793
794   proc = arm_linux_process_list;
795   proc_link = &arm_linux_process_list;
796
797   while (proc != NULL)
798     {
799       if (proc->pid == pid)
800     {
801       *proc_link = proc->next;
802
803       xfree (proc);
804       return;
805     }
806
807       proc_link = &proc->next;
808       proc = *proc_link;
809     }
810 }
811
812 /* Get hardware break-/watchpoint state for process PID.  */
813
814 static struct arm_linux_debug_reg_state *
815 arm_linux_get_debug_reg_state (pid_t pid)
816 {
817   return &arm_linux_process_info_get (pid)->state;
818 }
819
820 /* Initialize an ARM hardware break-/watch-point control register value.
821    BYTE_ADDRESS_SELECT is the mask of bytes to trigger on; HWBP_TYPE is the 
822    type of break-/watch-point; ENABLE indicates whether the point is enabled.
823    */
824 static arm_hwbp_control_t 
825 arm_hwbp_control_initialize (unsigned byte_address_select,
826                              arm_hwbp_type hwbp_type,
827                              int enable)
828 {
829   gdb_assert ((byte_address_select & ~0xffU) == 0);
830   gdb_assert (hwbp_type != arm_hwbp_break 
831               || ((byte_address_select & 0xfU) != 0));
832
833   return (byte_address_select << 5) | (hwbp_type << 3) | (3 << 1) | enable;
834 }
835
836 /* Does the breakpoint control value CONTROL have the enable bit set?  */
837 static int
838 arm_hwbp_control_is_enabled (arm_hwbp_control_t control)
839 {
840   return control & 0x1;
841 }
842
843 /* Change a breakpoint control word so that it is in the disabled state.  */
844 static arm_hwbp_control_t
845 arm_hwbp_control_disable (arm_hwbp_control_t control)
846 {
847   return control & ~0x1;
848 }
849
850 /* Initialise the hardware breakpoint structure P.  The breakpoint will be
851    enabled, and will point to the placed address of BP_TGT.  */
852 static void
853 arm_linux_hw_breakpoint_initialize (struct gdbarch *gdbarch,
854                                     struct bp_target_info *bp_tgt,
855                                     struct arm_linux_hw_breakpoint *p)
856 {
857   unsigned mask;
858   CORE_ADDR address = bp_tgt->placed_address = bp_tgt->reqstd_address;
859
860   /* We have to create a mask for the control register which says which bits
861      of the word pointed to by address to break on.  */
862   if (arm_pc_is_thumb (gdbarch, address))
863     {
864       mask = 0x3;
865       address &= ~1;
866     }
867   else
868     {
869       mask = 0xf;
870       address &= ~3;
871     }
872
873   p->address = (unsigned int) address;
874   p->control = arm_hwbp_control_initialize (mask, arm_hwbp_break, 1);
875 }
876
877 /* Get the ARM hardware breakpoint type from the TYPE value we're
878    given when asked to set a watchpoint.  */
879 static arm_hwbp_type 
880 arm_linux_get_hwbp_type (enum target_hw_bp_type type)
881 {
882   if (type == hw_read)
883     return arm_hwbp_load;
884   else if (type == hw_write)
885     return arm_hwbp_store;
886   else
887     return arm_hwbp_access;
888 }
889
890 /* Initialize the hardware breakpoint structure P for a watchpoint at ADDR
891    to LEN.  The type of watchpoint is given in RW.  */
892 static void
893 arm_linux_hw_watchpoint_initialize (CORE_ADDR addr, int len,
894                                     enum target_hw_bp_type type,
895                                     struct arm_linux_hw_breakpoint *p)
896 {
897   const struct arm_linux_hwbp_cap *cap = arm_linux_get_hwbp_cap ();
898   unsigned mask;
899
900   gdb_assert (cap != NULL);
901   gdb_assert (cap->max_wp_length != 0);
902
903   mask = (1 << len) - 1;
904
905   p->address = (unsigned int) addr;
906   p->control = arm_hwbp_control_initialize (mask, 
907                                             arm_linux_get_hwbp_type (type), 1);
908 }
909
910 /* Are two break-/watch-points equal?  */
911 static int
912 arm_linux_hw_breakpoint_equal (const struct arm_linux_hw_breakpoint *p1,
913                                const struct arm_linux_hw_breakpoint *p2)
914 {
915   return p1->address == p2->address && p1->control == p2->control;
916 }
917
918 /* Callback to mark a watch-/breakpoint to be updated in all threads of
919    the current process.  */
920
921 struct update_registers_data
922 {
923   int watch;
924   int index;
925 };
926
927 static int
928 update_registers_callback (struct lwp_info *lwp, void *arg)
929 {
930   struct update_registers_data *data = (struct update_registers_data *) arg;
931
932   if (lwp->arch_private == NULL)
933     lwp->arch_private = XCNEW (struct arch_lwp_info);
934
935   /* The actual update is done later just before resuming the lwp,
936      we just mark that the registers need updating.  */
937   if (data->watch)
938     lwp->arch_private->wpts_changed[data->index] = 1;
939   else
940     lwp->arch_private->bpts_changed[data->index] = 1;
941
942   /* If the lwp isn't stopped, force it to momentarily pause, so
943      we can update its breakpoint registers.  */
944   if (!lwp->stopped)
945     linux_stop_lwp (lwp);
946
947   return 0;
948 }
949
950 /* Insert the hardware breakpoint (WATCHPOINT = 0) or watchpoint (WATCHPOINT
951    =1) BPT for thread TID.  */
952 static void
953 arm_linux_insert_hw_breakpoint1 (const struct arm_linux_hw_breakpoint* bpt, 
954                                  int watchpoint)
955 {
956   int pid;
957   ptid_t pid_ptid;
958   gdb_byte count, i;
959   struct arm_linux_hw_breakpoint* bpts;
960   struct update_registers_data data;
961
962   pid = ptid_get_pid (inferior_ptid);
963   pid_ptid = pid_to_ptid (pid);
964
965   if (watchpoint)
966     {
967       count = arm_linux_get_hw_watchpoint_count ();
968       bpts = arm_linux_get_debug_reg_state (pid)->wpts;
969     }
970   else
971     {
972       count = arm_linux_get_hw_breakpoint_count ();
973       bpts = arm_linux_get_debug_reg_state (pid)->bpts;
974     }
975
976   for (i = 0; i < count; ++i)
977     if (!arm_hwbp_control_is_enabled (bpts[i].control))
978       {
979         data.watch = watchpoint;
980         data.index = i;
981         bpts[i] = *bpt;
982         iterate_over_lwps (pid_ptid, update_registers_callback, &data);
983         break;
984       }
985
986   gdb_assert (i != count);
987 }
988
989 /* Remove the hardware breakpoint (WATCHPOINT = 0) or watchpoint
990    (WATCHPOINT = 1) BPT for thread TID.  */
991 static void
992 arm_linux_remove_hw_breakpoint1 (const struct arm_linux_hw_breakpoint *bpt, 
993                                  int watchpoint)
994 {
995   int pid;
996   gdb_byte count, i;
997   ptid_t pid_ptid;
998   struct arm_linux_hw_breakpoint* bpts;
999   struct update_registers_data data;
1000
1001   pid = ptid_get_pid (inferior_ptid);
1002   pid_ptid = pid_to_ptid (pid);
1003
1004   if (watchpoint)
1005     {
1006       count = arm_linux_get_hw_watchpoint_count ();
1007       bpts = arm_linux_get_debug_reg_state (pid)->wpts;
1008     }
1009   else
1010     {
1011       count = arm_linux_get_hw_breakpoint_count ();
1012       bpts = arm_linux_get_debug_reg_state (pid)->bpts;
1013     }
1014
1015   for (i = 0; i < count; ++i)
1016     if (arm_linux_hw_breakpoint_equal (bpt, bpts + i))
1017       {
1018         data.watch = watchpoint;
1019         data.index = i;
1020         bpts[i].control = arm_hwbp_control_disable (bpts[i].control);
1021         iterate_over_lwps (pid_ptid, update_registers_callback, &data);
1022         break;
1023       }
1024
1025   gdb_assert (i != count);
1026 }
1027
1028 /* Insert a Hardware breakpoint.  */
1029 static int
1030 arm_linux_insert_hw_breakpoint (struct target_ops *self,
1031                                 struct gdbarch *gdbarch, 
1032                                 struct bp_target_info *bp_tgt)
1033 {
1034   struct lwp_info *lp;
1035   struct arm_linux_hw_breakpoint p;
1036
1037   if (arm_linux_get_hw_breakpoint_count () == 0)
1038     return -1;
1039
1040   arm_linux_hw_breakpoint_initialize (gdbarch, bp_tgt, &p);
1041
1042   arm_linux_insert_hw_breakpoint1 (&p, 0);
1043
1044   return 0;
1045 }
1046
1047 /* Remove a hardware breakpoint.  */
1048 static int
1049 arm_linux_remove_hw_breakpoint (struct target_ops *self,
1050                                 struct gdbarch *gdbarch, 
1051                                 struct bp_target_info *bp_tgt)
1052 {
1053   struct lwp_info *lp;
1054   struct arm_linux_hw_breakpoint p;
1055
1056   if (arm_linux_get_hw_breakpoint_count () == 0)
1057     return -1;
1058
1059   arm_linux_hw_breakpoint_initialize (gdbarch, bp_tgt, &p);
1060
1061   arm_linux_remove_hw_breakpoint1 (&p, 0);
1062
1063   return 0;
1064 }
1065
1066 /* Are we able to use a hardware watchpoint for the LEN bytes starting at 
1067    ADDR?  */
1068 static int
1069 arm_linux_region_ok_for_hw_watchpoint (struct target_ops *self,
1070                                        CORE_ADDR addr, int len)
1071 {
1072   const struct arm_linux_hwbp_cap *cap = arm_linux_get_hwbp_cap ();
1073   CORE_ADDR max_wp_length, aligned_addr;
1074
1075   /* Can not set watchpoints for zero or negative lengths.  */
1076   if (len <= 0)
1077     return 0;
1078
1079   /* Need to be able to use the ptrace interface.  */
1080   if (cap == NULL || cap->wp_count == 0)
1081     return 0;
1082
1083   /* Test that the range [ADDR, ADDR + LEN) fits into the largest address
1084      range covered by a watchpoint.  */
1085   max_wp_length = (CORE_ADDR)cap->max_wp_length;
1086   aligned_addr = addr & ~(max_wp_length - 1);
1087
1088   if (aligned_addr + max_wp_length < addr + len)
1089     return 0;
1090
1091   /* The current ptrace interface can only handle watchpoints that are a
1092      power of 2.  */
1093   if ((len & (len - 1)) != 0)
1094     return 0;
1095
1096   /* All tests passed so we must be able to set a watchpoint.  */
1097   return 1;
1098 }
1099
1100 /* Insert a Hardware breakpoint.  */
1101 static int
1102 arm_linux_insert_watchpoint (struct target_ops *self,
1103                              CORE_ADDR addr, int len,
1104                              enum target_hw_bp_type rw,
1105                              struct expression *cond)
1106 {
1107   struct lwp_info *lp;
1108   struct arm_linux_hw_breakpoint p;
1109
1110   if (arm_linux_get_hw_watchpoint_count () == 0)
1111     return -1;
1112
1113   arm_linux_hw_watchpoint_initialize (addr, len, rw, &p);
1114
1115   arm_linux_insert_hw_breakpoint1 (&p, 1);
1116
1117   return 0;
1118 }
1119
1120 /* Remove a hardware breakpoint.  */
1121 static int
1122 arm_linux_remove_watchpoint (struct target_ops *self, CORE_ADDR addr,
1123                              int len, enum target_hw_bp_type rw,
1124                              struct expression *cond)
1125 {
1126   struct lwp_info *lp;
1127   struct arm_linux_hw_breakpoint p;
1128
1129   if (arm_linux_get_hw_watchpoint_count () == 0)
1130     return -1;
1131
1132   arm_linux_hw_watchpoint_initialize (addr, len, rw, &p);
1133
1134   arm_linux_remove_hw_breakpoint1 (&p, 1);
1135
1136   return 0;
1137 }
1138
1139 /* What was the data address the target was stopped on accessing.  */
1140 static int
1141 arm_linux_stopped_data_address (struct target_ops *target, CORE_ADDR *addr_p)
1142 {
1143   siginfo_t siginfo;
1144   int slot;
1145
1146   if (!linux_nat_get_siginfo (inferior_ptid, &siginfo))
1147     return 0;
1148
1149   /* This must be a hardware breakpoint.  */
1150   if (siginfo.si_signo != SIGTRAP
1151       || (siginfo.si_code & 0xffff) != 0x0004 /* TRAP_HWBKPT */)
1152     return 0;
1153
1154   /* We must be able to set hardware watchpoints.  */
1155   if (arm_linux_get_hw_watchpoint_count () == 0)
1156     return 0;
1157
1158   slot = siginfo.si_errno;
1159
1160   /* If we are in a positive slot then we're looking at a breakpoint and not
1161      a watchpoint.  */
1162   if (slot >= 0)
1163     return 0;
1164
1165   *addr_p = (CORE_ADDR) (uintptr_t) siginfo.si_addr;
1166   return 1;
1167 }
1168
1169 /* Has the target been stopped by hitting a watchpoint?  */
1170 static int
1171 arm_linux_stopped_by_watchpoint (struct target_ops *ops)
1172 {
1173   CORE_ADDR addr;
1174   return arm_linux_stopped_data_address (ops, &addr);
1175 }
1176
1177 static int
1178 arm_linux_watchpoint_addr_within_range (struct target_ops *target,
1179                                         CORE_ADDR addr,
1180                                         CORE_ADDR start, int length)
1181 {
1182   return start <= addr && start + length - 1 >= addr;
1183 }
1184
1185 /* Handle thread creation.  We need to copy the breakpoints and watchpoints
1186    in the parent thread to the child thread.  */
1187 static void
1188 arm_linux_new_thread (struct lwp_info *lp)
1189 {
1190   int i;
1191   struct arch_lwp_info *info = XCNEW (struct arch_lwp_info);
1192
1193   /* Mark that all the hardware breakpoint/watchpoint register pairs
1194      for this thread need to be initialized.  */
1195
1196   for (i = 0; i < MAX_BPTS; i++)
1197     {
1198       info->bpts_changed[i] = 1;
1199       info->wpts_changed[i] = 1;
1200     }
1201
1202   lp->arch_private = info;
1203 }
1204
1205 /* Function to call when a thread is being deleted.  */
1206
1207 static void
1208 arm_linux_delete_thread (struct arch_lwp_info *arch_lwp)
1209 {
1210   xfree (arch_lwp);
1211 }
1212
1213 /* Called when resuming a thread.
1214    The hardware debug registers are updated when there is any change.  */
1215
1216 static void
1217 arm_linux_prepare_to_resume (struct lwp_info *lwp)
1218 {
1219   int pid, i;
1220   struct arm_linux_hw_breakpoint *bpts, *wpts;
1221   struct arch_lwp_info *arm_lwp_info = lwp->arch_private;
1222
1223   pid = ptid_get_lwp (lwp->ptid);
1224   bpts = arm_linux_get_debug_reg_state (ptid_get_pid (lwp->ptid))->bpts;
1225   wpts = arm_linux_get_debug_reg_state (ptid_get_pid (lwp->ptid))->wpts;
1226
1227   /* NULL means this is the main thread still going through the shell,
1228      or, no watchpoint has been set yet.  In that case, there's
1229      nothing to do.  */
1230   if (arm_lwp_info == NULL)
1231     return;
1232
1233   for (i = 0; i < arm_linux_get_hw_breakpoint_count (); i++)
1234     if (arm_lwp_info->bpts_changed[i])
1235       {
1236         errno = 0;
1237         if (arm_hwbp_control_is_enabled (bpts[i].control))
1238           if (ptrace (PTRACE_SETHBPREGS, pid,
1239               (PTRACE_TYPE_ARG3) ((i << 1) + 1), &bpts[i].address) < 0)
1240             perror_with_name (_("Unexpected error setting breakpoint"));
1241
1242         if (bpts[i].control != 0)
1243           if (ptrace (PTRACE_SETHBPREGS, pid,
1244               (PTRACE_TYPE_ARG3) ((i << 1) + 2), &bpts[i].control) < 0)
1245             perror_with_name (_("Unexpected error setting breakpoint"));
1246
1247         arm_lwp_info->bpts_changed[i] = 0;
1248       }
1249
1250   for (i = 0; i < arm_linux_get_hw_watchpoint_count (); i++)
1251     if (arm_lwp_info->wpts_changed[i])
1252       {
1253         errno = 0;
1254         if (arm_hwbp_control_is_enabled (wpts[i].control))
1255           if (ptrace (PTRACE_SETHBPREGS, pid,
1256               (PTRACE_TYPE_ARG3) -((i << 1) + 1), &wpts[i].address) < 0)
1257             perror_with_name (_("Unexpected error setting watchpoint"));
1258
1259         if (wpts[i].control != 0)
1260           if (ptrace (PTRACE_SETHBPREGS, pid,
1261               (PTRACE_TYPE_ARG3) -((i << 1) + 2), &wpts[i].control) < 0)
1262             perror_with_name (_("Unexpected error setting watchpoint"));
1263
1264         arm_lwp_info->wpts_changed[i] = 0;
1265       }
1266 }
1267
1268 /* linux_nat_new_fork hook.  */
1269
1270 static void
1271 arm_linux_new_fork (struct lwp_info *parent, pid_t child_pid)
1272 {
1273   pid_t parent_pid;
1274   struct arm_linux_debug_reg_state *parent_state;
1275   struct arm_linux_debug_reg_state *child_state;
1276
1277   /* NULL means no watchpoint has ever been set in the parent.  In
1278      that case, there's nothing to do.  */
1279   if (parent->arch_private == NULL)
1280     return;
1281
1282   /* GDB core assumes the child inherits the watchpoints/hw
1283      breakpoints of the parent, and will remove them all from the
1284      forked off process.  Copy the debug registers mirrors into the
1285      new process so that all breakpoints and watchpoints can be
1286      removed together.  */
1287
1288   parent_pid = ptid_get_pid (parent->ptid);
1289   parent_state = arm_linux_get_debug_reg_state (parent_pid);
1290   child_state = arm_linux_get_debug_reg_state (child_pid);
1291   *child_state = *parent_state;
1292 }
1293
1294 void
1295 _initialize_arm_linux_nat (void)
1296 {
1297   struct target_ops *t;
1298
1299   /* Fill in the generic GNU/Linux methods.  */
1300   t = linux_target ();
1301
1302   /* Add our register access methods.  */
1303   t->to_fetch_registers = arm_linux_fetch_inferior_registers;
1304   t->to_store_registers = arm_linux_store_inferior_registers;
1305
1306   /* Add our hardware breakpoint and watchpoint implementation.  */
1307   t->to_can_use_hw_breakpoint = arm_linux_can_use_hw_breakpoint;
1308   t->to_insert_hw_breakpoint = arm_linux_insert_hw_breakpoint;
1309   t->to_remove_hw_breakpoint = arm_linux_remove_hw_breakpoint;
1310   t->to_region_ok_for_hw_watchpoint = arm_linux_region_ok_for_hw_watchpoint;
1311   t->to_insert_watchpoint = arm_linux_insert_watchpoint;
1312   t->to_remove_watchpoint = arm_linux_remove_watchpoint;
1313   t->to_stopped_by_watchpoint = arm_linux_stopped_by_watchpoint;
1314   t->to_stopped_data_address = arm_linux_stopped_data_address;
1315   t->to_watchpoint_addr_within_range = arm_linux_watchpoint_addr_within_range;
1316
1317   t->to_read_description = arm_linux_read_description;
1318
1319   /* Register the target.  */
1320   linux_nat_add_target (t);
1321
1322   /* Handle thread creation and exit.  */
1323   linux_nat_set_new_thread (t, arm_linux_new_thread);
1324   linux_nat_set_delete_thread (t, arm_linux_delete_thread);
1325   linux_nat_set_prepare_to_resume (t, arm_linux_prepare_to_resume);
1326
1327   /* Handle process creation and exit.  */
1328   linux_nat_set_new_fork (t, arm_linux_new_fork);
1329   linux_nat_set_forget_process (t, arm_linux_forget_process);
1330 }