gdb/nios2-tdep.c

   1 /* Target-machine dependent code for Nios II, for GDB.
   2    Copyright (C) 2012-2016 Free Software Foundation, Inc.
   3    Contributed by Peter Brookes (pbrookes@altera.com)
   4    and Andrew Draper (adraper@altera.com).
   5    Contributed by Mentor Graphics, Inc.
   6
   7    This file is part of GDB.
   8
   9    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
  10    it under the terms of the GNU General Public License as published by
  11    the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
  12    (at your option) any later version.
  13
  14    This program is distributed in the hope that it will be useful,
  15    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  16    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  17    GNU General Public License for more details.
  18
  19    You should have received a copy of the GNU General Public License
  20    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
  21
  22 #include "defs.h"
  23 #include "frame.h"
  24 #include "frame-unwind.h"
  25 #include "frame-base.h"
  26 #include "trad-frame.h"
  27 #include "dwarf2-frame.h"
  28 #include "symtab.h"
  29 #include "inferior.h"
  30 #include "gdbtypes.h"
  31 #include "gdbcore.h"
  32 #include "gdbcmd.h"
  33 #include "osabi.h"
  34 #include "target.h"
  35 #include "dis-asm.h"
  36 #include "regcache.h"
  37 #include "value.h"
  38 #include "symfile.h"
  39 #include "arch-utils.h"
  40 #include "floatformat.h"
  41 #include "infcall.h"
  42 #include "regset.h"
  43 #include "target-descriptions.h"
  44
  45 /* To get entry_point_address.  */
  46 #include "objfiles.h"
  47
  48 /* Nios II specific header.  */
  49 #include "nios2-tdep.h"
  50
  51 #include "features/nios2.c"
  52
  53 /* Control debugging information emitted in this file.  */
  54
  55 static int nios2_debug = 0;
  56
  57 /* The following structures are used in the cache for prologue
  58    analysis; see the reg_value and reg_saved tables in
  59    struct nios2_unwind_cache, respectively.  */
  60
  61 /* struct reg_value is used to record that a register has the same value
  62    as reg at the given offset from the start of a function.  */
  63
  64 struct reg_value
  65 {
  66   int reg;
  67   unsigned int offset;
  68 };
  69
  70 /* struct reg_saved is used to record that a register value has been saved at
  71    basereg + addr, for basereg >= 0.  If basereg < 0, that indicates
  72    that the register is not known to have been saved.  Note that when
  73    basereg == NIOS2_Z_REGNUM (that is, r0, which holds value 0),
  74    addr is an absolute address.  */
  75
  76 struct reg_saved
  77 {
  78   int basereg;
  79   CORE_ADDR addr;
  80 };
  81
  82 struct nios2_unwind_cache
  83 {
  84   /* The frame's base, optionally used by the high-level debug info.  */
  85   CORE_ADDR base;
  86
  87   /* The previous frame's inner most stack address.  Used as this
  88      frame ID's stack_addr.  */
  89   CORE_ADDR cfa;
  90
  91   /* The address of the first instruction in this function.  */
  92   CORE_ADDR pc;
  93
  94   /* Which register holds the return address for the frame.  */
  95   int return_regnum;
  96
  97   /* Table indicating what changes have been made to each register.  */
  98   struct reg_value reg_value[NIOS2_NUM_REGS];
  99
 100   /* Table indicating where each register has been saved.  */
 101   struct reg_saved reg_saved[NIOS2_NUM_REGS];
 102 };
 103
 104
 105 /* This array is a mapping from Dwarf-2 register numbering to GDB's.  */
 106
 107 static int nios2_dwarf2gdb_regno_map[] =
 108 {
 109   0, 1, 2, 3,
 110   4, 5, 6, 7,
 111   8, 9, 10, 11,
 112   12, 13, 14, 15,
 113   16, 17, 18, 19,
 114   20, 21, 22, 23,
 115   24, 25,
 116   NIOS2_GP_REGNUM,        /* 26 */
 117   NIOS2_SP_REGNUM,        /* 27 */
 118   NIOS2_FP_REGNUM,        /* 28 */
 119   NIOS2_EA_REGNUM,        /* 29 */
 120   NIOS2_BA_REGNUM,        /* 30 */
 121   NIOS2_RA_REGNUM,        /* 31 */
 122   NIOS2_PC_REGNUM,        /* 32 */
 123   NIOS2_STATUS_REGNUM,    /* 33 */
 124   NIOS2_ESTATUS_REGNUM,   /* 34 */
 125   NIOS2_BSTATUS_REGNUM,   /* 35 */
 126   NIOS2_IENABLE_REGNUM,   /* 36 */
 127   NIOS2_IPENDING_REGNUM,  /* 37 */
 128   NIOS2_CPUID_REGNUM,     /* 38 */
 129   39, /* CTL6 */          /* 39 */
 130   NIOS2_EXCEPTION_REGNUM, /* 40 */
 131   NIOS2_PTEADDR_REGNUM,   /* 41 */
 132   NIOS2_TLBACC_REGNUM,    /* 42 */
 133   NIOS2_TLBMISC_REGNUM,   /* 43 */
 134   NIOS2_ECCINJ_REGNUM,    /* 44 */
 135   NIOS2_BADADDR_REGNUM,   /* 45 */
 136   NIOS2_CONFIG_REGNUM,    /* 46 */
 137   NIOS2_MPUBASE_REGNUM,   /* 47 */
 138   NIOS2_MPUACC_REGNUM     /* 48 */
 139 };
 140
 141 gdb_static_assert (ARRAY_SIZE (nios2_dwarf2gdb_regno_map) == NIOS2_NUM_REGS);
 142
 143 /* Implement the dwarf2_reg_to_regnum gdbarch method.  */
 144
 145 static int
 146 nios2_dwarf_reg_to_regnum (struct gdbarch *gdbarch, int dw_reg)
 147 {
 148   if (dw_reg < 0 || dw_reg >= NIOS2_NUM_REGS)
 149     return -1;
 150
 151   return nios2_dwarf2gdb_regno_map[dw_reg];
 152 }
 153
 154 /* Canonical names for the 49 registers.  */
 155
 156 static const char *const nios2_reg_names[NIOS2_NUM_REGS] =
 157 {
 158   "zero", "at", "r2", "r3", "r4", "r5", "r6", "r7",
 159   "r8", "r9", "r10", "r11", "r12", "r13", "r14", "r15",
 160   "r16", "r17", "r18", "r19", "r20", "r21", "r22", "r23",
 161   "et", "bt", "gp", "sp", "fp", "ea", "sstatus", "ra",
 162   "pc",
 163   "status", "estatus", "bstatus", "ienable",
 164   "ipending", "cpuid", "ctl6", "exception",
 165   "pteaddr", "tlbacc", "tlbmisc", "eccinj",
 166   "badaddr", "config", "mpubase", "mpuacc"
 167 };
 168
 169 /* Implement the register_name gdbarch method.  */
 170
 171 static const char *
 172 nios2_register_name (struct gdbarch *gdbarch, int regno)
 173 {
 174   /* Use mnemonic aliases for GPRs.  */
 175   if (regno >= 0 && regno < NIOS2_NUM_REGS)
 176     return nios2_reg_names[regno];
 177   else
 178     return tdesc_register_name (gdbarch, regno);
 179 }
 180
 181 /* Implement the register_type gdbarch method.  */
 182
 183 static struct type *
 184 nios2_register_type (struct gdbarch *gdbarch, int regno)
 185 {
 186   /* If the XML description has register information, use that to
 187      determine the register type.  */
 188   if (tdesc_has_registers (gdbarch_target_desc (gdbarch)))
 189     return tdesc_register_type (gdbarch, regno);
 190
 191   if (regno == NIOS2_PC_REGNUM)
 192     return builtin_type (gdbarch)->builtin_func_ptr;
 193   else if (regno == NIOS2_SP_REGNUM)
 194     return builtin_type (gdbarch)->builtin_data_ptr;
 195   else
 196     return builtin_type (gdbarch)->builtin_uint32;
 197 }
 198
 199 /* Given a return value in REGCACHE with a type VALTYPE,
 200    extract and copy its value into VALBUF.  */
 201
 202 static void
 203 nios2_extract_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct type *valtype,
 204                             struct regcache *regcache, gdb_byte *valbuf)
 205 {
 206   int len = TYPE_LENGTH (valtype);
 207
 208   /* Return values of up to 8 bytes are returned in $r2 $r3.  */
 209   if (len <= register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM))
 210     regcache_cooked_read (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
 211   else
 212     {
 213       gdb_assert (len <= (register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM)
 214                           + register_size (gdbarch, NIOS2_R3_REGNUM)));
 215       regcache_cooked_read (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
 216       regcache_cooked_read (regcache, NIOS2_R3_REGNUM, valbuf + 4);
 217     }
 218 }
 219
 220 /* Write into appropriate registers a function return value
 221    of type TYPE, given in virtual format.  */
 222
 223 static void
 224 nios2_store_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct type *valtype,
 225                           struct regcache *regcache, const gdb_byte *valbuf)
 226 {
 227   int len = TYPE_LENGTH (valtype);
 228
 229   /* Return values of up to 8 bytes are returned in $r2 $r3.  */
 230   if (len <= register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM))
 231     regcache_cooked_write (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
 232   else
 233     {
 234       gdb_assert (len <= (register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM)
 235                           + register_size (gdbarch, NIOS2_R3_REGNUM)));
 236       regcache_cooked_write (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
 237       regcache_cooked_write (regcache, NIOS2_R3_REGNUM, valbuf + 4);
 238     }
 239 }
 240
 241
 242 /* Set up the default values of the registers.  */
 243
 244 static void
 245 nios2_setup_default (struct nios2_unwind_cache *cache)
 246 {
 247   int i;
 248
 249   for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
 250   {
 251     /* All registers start off holding their previous values.  */
 252     cache->reg_value[i].reg    = i;
 253     cache->reg_value[i].offset = 0;
 254
 255     /* All registers start off not saved.  */
 256     cache->reg_saved[i].basereg = -1;
 257     cache->reg_saved[i].addr    = 0;
 258   }
 259 }
 260
 261 /* Initialize the unwind cache.  */
 262
 263 static void
 264 nios2_init_cache (struct nios2_unwind_cache *cache, CORE_ADDR pc)
 265 {
 266   cache->base = 0;
 267   cache->cfa = 0;
 268   cache->pc = pc;
 269   cache->return_regnum = NIOS2_RA_REGNUM;
 270   nios2_setup_default (cache);
 271 }
 272
 273 /* Read and identify an instruction at PC.  If INSNP is non-null,
 274    store the instruction word into that location.  Return the opcode
 275    pointer or NULL if the memory couldn't be read or disassembled.  */
 276
 277 static const struct nios2_opcode *
 278 nios2_fetch_insn (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR pc,
 279                   unsigned int *insnp)
 280 {
 281   LONGEST memword;
 282   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
 283   unsigned int insn;
 284
 285   if (mach == bfd_mach_nios2r2)
 286     {
 287       if (!safe_read_memory_integer (pc, NIOS2_OPCODE_SIZE,
 288                                      BFD_ENDIAN_LITTLE, &memword)
 289           && !safe_read_memory_integer (pc, NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE,
 290                                         BFD_ENDIAN_LITTLE, &memword))
 291         return NULL;
 292     }
 293   else if (!safe_read_memory_integer (pc, NIOS2_OPCODE_SIZE,
 294                                       gdbarch_byte_order (gdbarch), &memword))
 295     return NULL;
 296
 297   insn = (unsigned int) memword;
 298   if (insnp)
 299     *insnp = insn;
 300   return nios2_find_opcode_hash (insn, mach);
 301 }
 302
 303
 304 /* Match and disassemble an ADD-type instruction, with 3 register operands.
 305    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
 306
 307 static int
 308 nios2_match_add (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 309                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *rc)
 310 {
 311   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 312
 313   if (!is_r2 && (op->match == MATCH_R1_ADD || op->match == MATCH_R1_MOV))
 314     {
 315       *ra = GET_IW_R_A (insn);
 316       *rb = GET_IW_R_B (insn);
 317       *rc = GET_IW_R_C (insn);
 318       return 1;
 319     }
 320   else if (!is_r2)
 321     return 0;
 322   else if (op->match == MATCH_R2_ADD || op->match == MATCH_R2_MOV)
 323     {
 324       *ra = GET_IW_F3X6L5_A (insn);
 325       *rb = GET_IW_F3X6L5_B (insn);
 326       *rc = GET_IW_F3X6L5_C (insn);
 327       return 1;
 328     }
 329   else if (op->match == MATCH_R2_ADD_N)
 330     {
 331       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_A3 (insn)];
 332       *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_B3 (insn)];
 333       *rc = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_C3 (insn)];
 334       return 1;
 335     }
 336   else if (op->match == MATCH_R2_MOV_N)
 337     {
 338       *ra = GET_IW_F2_A (insn);
 339       *rb = 0;
 340       *rc = GET_IW_F2_B (insn);
 341       return 1;
 342     }
 343   return 0;
 344 }
 345
 346 /* Match and disassemble a SUB-type instruction, with 3 register operands.
 347    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
 348
 349 static int
 350 nios2_match_sub (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 351                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *rc)
 352 {
 353   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 354
 355   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_SUB)
 356     {
 357       *ra = GET_IW_R_A (insn);
 358       *rb = GET_IW_R_B (insn);
 359       *rc = GET_IW_R_C (insn);
 360       return 1;
 361     }
 362   else if (!is_r2)
 363     return 0;
 364   else if (op->match == MATCH_R2_SUB)
 365     {
 366       *ra = GET_IW_F3X6L5_A (insn);
 367       *rb = GET_IW_F3X6L5_B (insn);
 368       *rc = GET_IW_F3X6L5_C (insn);
 369       return 1;
 370     }
 371   else if (op->match == MATCH_R2_SUB_N)
 372     {
 373       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_A3 (insn)];
 374       *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_B3 (insn)];
 375       *rc = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_C3 (insn)];
 376       return 1;
 377     }
 378   return 0;
 379 }
 380
 381 /* Match and disassemble an ADDI-type instruction, with 2 register operands
 382    and one immediate operand.
 383    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
 384
 385 static int
 386 nios2_match_addi (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 387                   unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm)
 388 {
 389   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 390
 391   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_ADDI)
 392     {
 393       *ra = GET_IW_I_A (insn);
 394       *rb = GET_IW_I_B (insn);
 395       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
 396       return 1;
 397     }
 398   else if (!is_r2)
 399     return 0;
 400   else if (op->match == MATCH_R2_ADDI)
 401     {
 402       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
 403       *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
 404       *imm = (signed) (GET_IW_F2I16_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
 405       return 1;
 406     }
 407   else if (op->match == MATCH_R2_ADDI_N || op->match == MATCH_R2_SUBI_N)
 408     {
 409       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2X1I3_A3 (insn)];
 410       *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2X1I3_B3 (insn)];
 411       *imm = nios2_r2_asi_n_mappings[GET_IW_T2X1I3_IMM3 (insn)];
 412       if (op->match == MATCH_R2_SUBI_N)
 413         *imm = - (*imm);
 414       return 1;
 415     }
 416   else if (op->match == MATCH_R2_SPADDI_N)
 417     {
 418       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T1I7_A3 (insn)];
 419       *rb = NIOS2_SP_REGNUM;
 420       *imm = GET_IW_T1I7_IMM7 (insn) << 2;
 421       return 1;
 422     }
 423   else if (op->match == MATCH_R2_SPINCI_N || op->match == MATCH_R2_SPDECI_N)
 424     {
 425       *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
 426       *rb = NIOS2_SP_REGNUM;
 427       *imm = GET_IW_X1I7_IMM7 (insn) << 2;
 428       if (op->match == MATCH_R2_SPDECI_N)
 429         *imm = - (*imm);
 430       return 1;
 431     }
 432   return 0;
 433 }
 434
 435 /* Match and disassemble an ORHI-type instruction, with 2 register operands
 436    and one unsigned immediate operand.
 437    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
 438
 439 static int
 440 nios2_match_orhi (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 441                   unsigned long mach, int *ra, int *rb, unsigned int *uimm)
 442 {
 443   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 444
 445   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_ORHI)
 446     {
 447       *ra = GET_IW_I_A (insn);
 448       *rb = GET_IW_I_B (insn);
 449       *uimm = GET_IW_I_IMM16 (insn);
 450       return 1;
 451     }
 452   else if (!is_r2)
 453     return 0;
 454   else if (op->match == MATCH_R2_ORHI)
 455     {
 456       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
 457       *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
 458       *uimm = GET_IW_F2I16_IMM16 (insn);
 459       return 1;
 460     }
 461   return 0;
 462 }
 463
 464 /* Match and disassemble a STW-type instruction, with 2 register operands
 465    and one immediate operand.
 466    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
 467
 468 static int
 469 nios2_match_stw (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 470                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm)
 471 {
 472   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 473
 474   if (!is_r2 && (op->match == MATCH_R1_STW || op->match == MATCH_R1_STWIO))
 475     {
 476       *ra = GET_IW_I_A (insn);
 477       *rb = GET_IW_I_B (insn);
 478       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
 479       return 1;
 480     }
 481   else if (!is_r2)
 482     return 0;
 483   else if (op->match == MATCH_R2_STW)
 484     {
 485       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
 486       *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
 487       *imm = (signed) (GET_IW_F2I16_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
 488       return 1;
 489     }
 490   else if (op->match == MATCH_R2_STWIO)
 491     {
 492       *ra = GET_IW_F2X4I12_A (insn);
 493       *rb = GET_IW_F2X4I12_B (insn);
 494       *imm = (signed) (GET_IW_F2X4I12_IMM12 (insn) << 20) >> 20;
 495       return 1;
 496     }
 497   else if (op->match == MATCH_R2_STW_N)
 498     {
 499       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2I4_A3 (insn)];
 500       *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2I4_B3 (insn)];
 501       *imm = GET_IW_T2I4_IMM4 (insn) << 2;
 502       return 1;
 503     }
 504   else if (op->match == MATCH_R2_STWSP_N)
 505     {
 506       *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
 507       *rb = GET_IW_F1I5_B (insn);
 508       *imm = GET_IW_F1I5_IMM5 (insn) << 2;
 509       return 1;
 510     }
 511   else if (op->match == MATCH_R2_STWZ_N)
 512     {
 513       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T1X1I6_A3 (insn)];
 514       *rb = 0;
 515       *imm = GET_IW_T1X1I6_IMM6 (insn) << 2;
 516       return 1;
 517     }
 518   return 0;
 519 }
 520
 521 /* Match and disassemble a LDW-type instruction, with 2 register operands
 522    and one immediate operand.
 523    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
 524
 525 static int
 526 nios2_match_ldw (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 527                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm)
 528 {
 529   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 530
 531   if (!is_r2 && (op->match == MATCH_R1_LDW || op->match == MATCH_R1_LDWIO))
 532     {
 533       *ra = GET_IW_I_A (insn);
 534       *rb = GET_IW_I_B (insn);
 535       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
 536       return 1;
 537     }
 538   else if (!is_r2)
 539     return 0;
 540   else if (op->match == MATCH_R2_LDW)
 541     {
 542       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
 543       *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
 544       *imm = (signed) (GET_IW_F2I16_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
 545       return 1;
 546     }
 547   else if (op->match == MATCH_R2_LDWIO)
 548     {
 549       *ra = GET_IW_F2X4I12_A (insn);
 550       *rb = GET_IW_F2X4I12_B (insn);
 551       *imm = (signed) (GET_IW_F2X4I12_IMM12 (insn) << 20) >> 20;
 552       return 1;
 553     }
 554   else if (op->match == MATCH_R2_LDW_N)
 555     {
 556       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2I4_A3 (insn)];
 557       *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2I4_B3 (insn)];
 558       *imm = GET_IW_T2I4_IMM4 (insn) << 2;
 559       return 1;
 560     }
 561   else if (op->match == MATCH_R2_LDWSP_N)
 562     {
 563       *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
 564       *rb = GET_IW_F1I5_B (insn);
 565       *imm = GET_IW_F1I5_IMM5 (insn) << 2;
 566       return 1;
 567     }
 568   return 0;
 569 }
 570
 571 /* Match and disassemble a RDCTL instruction, with 2 register operands.
 572    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
 573
 574 static int
 575 nios2_match_rdctl (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 576                    unsigned long mach, int *ra, int *rc)
 577 {
 578   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 579
 580   if (!is_r2 && (op->match == MATCH_R1_RDCTL))
 581     {
 582       *ra = GET_IW_R_IMM5 (insn);
 583       *rc = GET_IW_R_C (insn);
 584       return 1;
 585     }
 586   else if (!is_r2)
 587     return 0;
 588   else if (op->match == MATCH_R2_RDCTL)
 589     {
 590       *ra = GET_IW_F3X6L5_IMM5 (insn);
 591       *rc = GET_IW_F3X6L5_C (insn);
 592       return 1;
 593     }
 594   return 0;
 595 }
 596
 597 /* Match and disassemble a PUSH.N or STWM instruction.
 598    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
 599
 600 static int
 601 nios2_match_stwm (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 602                   unsigned long mach, unsigned int *reglist,
 603                   int *ra, int *imm, int *wb, int *id)
 604 {
 605   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 606
 607   if (!is_r2)
 608     return 0;
 609   else if (op->match == MATCH_R2_PUSH_N)
 610     {
 611       *reglist = 1 << 31;
 612       if (GET_IW_L5I4X1_FP (insn))
 613         *reglist |= (1 << 28);
 614       if (GET_IW_L5I4X1_CS (insn))
 615         {
 616           int val = GET_IW_L5I4X1_REGRANGE (insn);
 617           *reglist |= nios2_r2_reg_range_mappings[val];
 618         }
 619       *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
 620       *imm = GET_IW_L5I4X1_IMM4 (insn) << 2;
 621       *wb = 1;
 622       *id = 0;
 623       return 1;
 624     }
 625   else if (op->match == MATCH_R2_STWM)
 626     {
 627       unsigned int rawmask = GET_IW_F1X4L17_REGMASK (insn);
 628       if (GET_IW_F1X4L17_RS (insn))
 629         {
 630           *reglist = ((rawmask << 14) & 0x00ffc000);
 631           if (rawmask & (1 << 10))
 632             *reglist |= (1 << 28);
 633           if (rawmask & (1 << 11))
 634             *reglist |= (1 << 31);
 635         }
 636       else
 637         *reglist = rawmask << 2;
 638       *ra = GET_IW_F1X4L17_A (insn);
 639       *imm = 0;
 640       *wb = GET_IW_F1X4L17_WB (insn);
 641       *id = GET_IW_F1X4L17_ID (insn);
 642       return 1;
 643     }
 644   return 0;
 645 }
 646
 647 /* Match and disassemble a POP.N or LDWM instruction.
 648    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
 649
 650 static int
 651 nios2_match_ldwm (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 652                   unsigned long mach, unsigned int *reglist,
 653                   int *ra, int *imm, int *wb, int *id, int *ret)
 654 {
 655   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 656
 657   if (!is_r2)
 658     return 0;
 659   else if (op->match == MATCH_R2_POP_N)
 660     {
 661       *reglist = 1 << 31;
 662       if (GET_IW_L5I4X1_FP (insn))
 663         *reglist |= (1 << 28);
 664       if (GET_IW_L5I4X1_CS (insn))
 665         {
 666           int val = GET_IW_L5I4X1_REGRANGE (insn);
 667           *reglist |= nios2_r2_reg_range_mappings[val];
 668         }
 669       *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
 670       *imm = GET_IW_L5I4X1_IMM4 (insn) << 2;
 671       *wb = 1;
 672       *id = 1;
 673       *ret = 1;
 674       return 1;
 675     }
 676   else if (op->match == MATCH_R2_LDWM)
 677     {
 678       unsigned int rawmask = GET_IW_F1X4L17_REGMASK (insn);
 679       if (GET_IW_F1X4L17_RS (insn))
 680         {
 681           *reglist = ((rawmask << 14) & 0x00ffc000);
 682           if (rawmask & (1 << 10))
 683             *reglist |= (1 << 28);
 684           if (rawmask & (1 << 11))
 685             *reglist |= (1 << 31);
 686         }
 687       else
 688         *reglist = rawmask << 2;
 689       *ra = GET_IW_F1X4L17_A (insn);
 690       *imm = 0;
 691       *wb = GET_IW_F1X4L17_WB (insn);
 692       *id = GET_IW_F1X4L17_ID (insn);
 693       *ret = GET_IW_F1X4L17_PC (insn);
 694       return 1;
 695     }
 696   return 0;
 697 }
 698
 699 /* Match and disassemble a branch instruction, with (potentially)
 700    2 register operands and one immediate operand.
 701    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
 702
 703 enum branch_condition {
 704   branch_none,
 705   branch_eq,
 706   branch_ne,
 707   branch_ge,
 708   branch_geu,
 709   branch_lt,
 710   branch_ltu
 711 };
 712
 713 static int
 714 nios2_match_branch (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 715                     unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm,
 716                     enum branch_condition *cond)
 717 {
 718   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 719
 720   if (!is_r2)
 721     {
 722       switch (op->match)
 723         {
 724         case MATCH_R1_BR:
 725           *cond = branch_none;
 726           break;
 727         case MATCH_R1_BEQ:
 728           *cond = branch_eq;
 729           break;
 730         case MATCH_R1_BNE:
 731           *cond = branch_ne;
 732           break;
 733         case MATCH_R1_BGE:
 734           *cond = branch_ge;
 735           break;
 736         case MATCH_R1_BGEU:
 737           *cond = branch_geu;
 738           break;
 739         case MATCH_R1_BLT:
 740           *cond = branch_lt;
 741           break;
 742         case MATCH_R1_BLTU:
 743           *cond = branch_ltu;
 744           break;
 745         default:
 746           return 0;
 747         }
 748       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
 749       *ra = GET_IW_I_A (insn);
 750       *rb = GET_IW_I_B (insn);
 751       return 1;
 752     }
 753   else
 754     {
 755       switch (op->match)
 756         {
 757         case MATCH_R2_BR_N:
 758           *cond = branch_none;
 759           *ra = NIOS2_Z_REGNUM;
 760           *rb = NIOS2_Z_REGNUM;
 761           *imm = (signed) ((GET_IW_I10_IMM10 (insn) << 1) << 21) >> 21;
 762           return 1;
 763         case MATCH_R2_BEQZ_N:
 764           *cond = branch_eq;
 765           *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T1I7_A3 (insn)];
 766           *rb = NIOS2_Z_REGNUM;
 767           *imm = (signed) ((GET_IW_T1I7_IMM7 (insn) << 1) << 24) >> 24;
 768           return 1;
 769         case MATCH_R2_BNEZ_N:
 770           *cond = branch_ne;
 771           *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T1I7_A3 (insn)];
 772           *rb = NIOS2_Z_REGNUM;
 773           *imm = (signed) ((GET_IW_T1I7_IMM7 (insn) << 1) << 24) >> 24;
 774           return 1;
 775         case MATCH_R2_BR:
 776           *cond = branch_none;
 777           break;
 778         case MATCH_R2_BEQ:
 779           *cond = branch_eq;
 780           break;
 781         case MATCH_R2_BNE:
 782           *cond = branch_ne;
 783           break;
 784         case MATCH_R2_BGE:
 785           *cond = branch_ge;
 786           break;
 787         case MATCH_R2_BGEU:
 788           *cond = branch_geu;
 789           break;
 790         case MATCH_R2_BLT:
 791           *cond = branch_lt;
 792           break;
 793         case MATCH_R2_BLTU:
 794           *cond = branch_ltu;
 795           break;
 796         default:
 797           return 0;
 798         }
 799       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
 800       *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
 801       *imm = (signed) (GET_IW_F2I16_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
 802       return 1;
 803     }
 804   return 0;
 805 }
 806
 807 /* Match and disassemble a direct jump instruction, with an
 808    unsigned operand.  Returns true on success, and fills in the operand
 809    pointer.  */
 810
 811 static int
 812 nios2_match_jmpi (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 813                   unsigned long mach, unsigned int *uimm)
 814 {
 815   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 816
 817   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_JMPI)
 818     {
 819       *uimm = GET_IW_J_IMM26 (insn) << 2;
 820       return 1;
 821     }
 822   else if (!is_r2)
 823     return 0;
 824   else if (op->match == MATCH_R2_JMPI)
 825     {
 826       *uimm = GET_IW_L26_IMM26 (insn) << 2;
 827       return 1;
 828     }
 829   return 0;
 830 }
 831
 832 /* Match and disassemble a direct call instruction, with an
 833    unsigned operand.  Returns true on success, and fills in the operand
 834    pointer.  */
 835
 836 static int
 837 nios2_match_calli (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 838                    unsigned long mach, unsigned int *uimm)
 839 {
 840   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 841
 842   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_CALL)
 843     {
 844       *uimm = GET_IW_J_IMM26 (insn) << 2;
 845       return 1;
 846     }
 847   else if (!is_r2)
 848     return 0;
 849   else if (op->match == MATCH_R2_CALL)
 850     {
 851       *uimm = GET_IW_L26_IMM26 (insn) << 2;
 852       return 1;
 853     }
 854   return 0;
 855 }
 856
 857 /* Match and disassemble an indirect jump instruction, with a
 858    (possibly implicit) register operand.  Returns true on success, and fills
 859    in the operand pointer.  */
 860
 861 static int
 862 nios2_match_jmpr (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 863                   unsigned long mach, int *ra)
 864 {
 865   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 866
 867   if (!is_r2)
 868     switch (op->match)
 869       {
 870       case MATCH_R1_JMP:
 871         *ra = GET_IW_I_A (insn);
 872         return 1;
 873       case MATCH_R1_RET:
 874         *ra = NIOS2_RA_REGNUM;
 875         return 1;
 876       case MATCH_R1_ERET:
 877         *ra = NIOS2_EA_REGNUM;
 878         return 1;
 879       case MATCH_R1_BRET:
 880         *ra = NIOS2_BA_REGNUM;
 881         return 1;
 882       default:
 883         return 0;
 884       }
 885   else
 886     switch (op->match)
 887       {
 888       case MATCH_R2_JMP:
 889         *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
 890         return 1;
 891       case MATCH_R2_JMPR_N:
 892         *ra = GET_IW_F1X1_A (insn);
 893         return 1;
 894       case MATCH_R2_RET:
 895       case MATCH_R2_RET_N:
 896         *ra = NIOS2_RA_REGNUM;
 897         return 1;
 898       case MATCH_R2_ERET:
 899         *ra = NIOS2_EA_REGNUM;
 900         return 1;
 901       case MATCH_R2_BRET:
 902         *ra = NIOS2_BA_REGNUM;
 903         return 1;
 904       default:
 905         return 0;
 906       }
 907   return 0;
 908 }
 909
 910 /* Match and disassemble an indirect call instruction, with a register
 911    operand.  Returns true on success, and fills in the operand pointer.  */
 912
 913 static int
 914 nios2_match_callr (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 915                    unsigned long mach, int *ra)
 916 {
 917   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 918
 919   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_CALLR)
 920     {
 921       *ra = GET_IW_I_A (insn);
 922       return 1;
 923     }
 924   else if (!is_r2)
 925     return 0;
 926   else if (op->match == MATCH_R2_CALLR)
 927     {
 928       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
 929       return 1;
 930     }
 931   else if (op->match == MATCH_R2_CALLR_N)
 932     {
 933       *ra = GET_IW_F1X1_A (insn);
 934       return 1;
 935     }
 936   return 0;
 937 }
 938
 939 /* Match and disassemble a break instruction, with an unsigned operand.
 940    Returns true on success, and fills in the operand pointer.  */
 941
 942 static int
 943 nios2_match_break (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 944                   unsigned long mach, unsigned int *uimm)
 945 {
 946   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 947
 948   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_BREAK)
 949     {
 950       *uimm = GET_IW_R_IMM5 (insn);
 951       return 1;
 952     }
 953   else if (!is_r2)
 954     return 0;
 955   else if (op->match == MATCH_R2_BREAK)
 956     {
 957       *uimm = GET_IW_F3X6L5_IMM5 (insn);
 958       return 1;
 959     }
 960   else if (op->match == MATCH_R2_BREAK_N)
 961     {
 962       *uimm = GET_IW_X2L5_IMM5 (insn);
 963       return 1;
 964     }
 965   return 0;
 966 }
 967
 968 /* Match and disassemble a trap instruction, with an unsigned operand.
 969    Returns true on success, and fills in the operand pointer.  */
 970
 971 static int
 972 nios2_match_trap (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
 973                   unsigned long mach, unsigned int *uimm)
 974 {
 975   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
 976
 977   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_TRAP)
 978     {
 979       *uimm = GET_IW_R_IMM5 (insn);
 980       return 1;
 981     }
 982   else if (!is_r2)
 983     return 0;
 984   else if (op->match == MATCH_R2_TRAP)
 985     {
 986       *uimm = GET_IW_F3X6L5_IMM5 (insn);
 987       return 1;
 988     }
 989   else if (op->match == MATCH_R2_TRAP_N)
 990     {
 991       *uimm = GET_IW_X2L5_IMM5 (insn);
 992       return 1;
 993     }
 994   return 0;
 995 }
 996
 997 /* Helper function to identify when we're in a function epilogue;
 998    that is, the part of the function from the point at which the
 999    stack adjustments are made, to the return or sibcall.
1000    Note that we may have several stack adjustment instructions, and
1001    this function needs to test whether the stack teardown has already
1002    started before current_pc, not whether it has completed.  */
1003
1004 static int
1005 nios2_in_epilogue_p (struct gdbarch *gdbarch,
1006                      CORE_ADDR current_pc,
1007                      CORE_ADDR start_pc)
1008 {
1009   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1010   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
1011   /* Maximum number of possibly-epilogue instructions to check.
1012      Note that this number should not be too large, else we can
1013      potentially end up iterating through unmapped memory.  */
1014   int ninsns, max_insns = 5;
1015   unsigned int insn;
1016   const struct nios2_opcode *op = NULL;
1017   unsigned int uimm;
1018   int imm;
1019   int wb, id, ret;
1020   int ra, rb, rc;
1021   enum branch_condition cond;
1022   CORE_ADDR pc;
1023
1024   /* There has to be a previous instruction in the function.  */
1025   if (current_pc <= start_pc)
1026     return 0;
1027
1028   /* Find the previous instruction before current_pc.  For R2, it might
1029      be either a 16-bit or 32-bit instruction; the only way to know for
1030      sure is to scan through from the beginning of the function,
1031      disassembling as we go.  */
1032   if (is_r2)
1033     for (pc = start_pc; ; )
1034       {
1035         op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
1036         if (op == NULL)
1037           return 0;
1038         if (pc + op->size < current_pc)
1039           pc += op->size;
1040         else
1041           break;
1042         /* We can skip over insns to a forward branch target.  Since
1043            the branch offset is relative to the next instruction,
1044            it's correct to do this after incrementing the pc above.  */
1045         if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond)
1046             && imm > 0
1047             && pc + imm < current_pc)
1048           pc += imm;
1049       }
1050   /* Otherwise just go back to the previous 32-bit insn.  */
1051   else
1052     pc = current_pc - NIOS2_OPCODE_SIZE;
1053
1054   /* Beginning with the previous instruction we just located, check whether
1055      we are in a sequence of at least one stack adjustment instruction.
1056      Possible instructions here include:
1057          ADDI sp, sp, n
1058          ADD sp, sp, rn
1059          LDW sp, n(sp)
1060          SPINCI.N n
1061          LDWSP.N sp, n(sp)
1062          LDWM {reglist}, (sp)++, wb */
1063   for (ninsns = 0; ninsns < max_insns; ninsns++)
1064     {
1065       int ok = 0;
1066
1067       /* Fetch the insn at pc.  */
1068       op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
1069       if (op == NULL)
1070         return 0;
1071       pc += op->size;
1072
1073       /* Was it a stack adjustment?  */
1074       if (nios2_match_addi (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
1075         ok = (rb == NIOS2_SP_REGNUM);
1076       else if (nios2_match_add (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
1077         ok = (rc == NIOS2_SP_REGNUM);
1078       else if (nios2_match_ldw (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
1079         ok = (rb == NIOS2_SP_REGNUM);
1080       else if (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &uimm, &ra,
1081                                  &imm, &wb, &ret, &id))
1082         ok = (ra == NIOS2_SP_REGNUM && wb && id);
1083       if (!ok)
1084         break;
1085     }
1086
1087   /* No stack adjustments found.  */
1088   if (ninsns == 0)
1089     return 0;
1090
1091   /* We found more stack adjustments than we expect GCC to be generating.
1092      Since it looks like a stack unwind might be in progress tell GDB to
1093      treat it as such.  */
1094   if (ninsns == max_insns)
1095     return 1;
1096
1097   /* The next instruction following the stack adjustments must be a
1098      return, jump, or unconditional branch, or a CDX pop.n or ldwm
1099      that does an implicit return.  */
1100   if (nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
1101       || nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
1102       || (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &uimm, &ra, &imm, &wb, &id, &ret)
1103           && ret)
1104       || (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond)
1105           && cond == branch_none))
1106     return 1;
1107
1108   return 0;
1109 }
1110
1111 /* Implement the stack_frame_destroyed_p gdbarch method.  */
1112
1113 static int
1114 nios2_stack_frame_destroyed_p (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR pc)
1115 {
1116   CORE_ADDR func_addr;
1117
1118   if (find_pc_partial_function (pc, NULL, &func_addr, NULL))
1119     return nios2_in_epilogue_p (gdbarch, pc, func_addr);
1120
1121   return 0;
1122 }
1123
1124 /* Do prologue analysis, returning the PC of the first instruction
1125    after the function prologue.  Assumes CACHE has already been
1126    initialized.  THIS_FRAME can be null, in which case we are only
1127    interested in skipping the prologue.  Otherwise CACHE is filled in
1128    from the frame information.
1129
1130    The prologue may consist of the following parts:
1131      1) Profiling instrumentation.  For non-PIC code it looks like:
1132           mov    r8, ra
1133           call   mcount
1134           mov    ra, r8
1135
1136      2) A stack adjustment and save of R4-R7 for varargs functions.
1137         For R2 CDX this is typically handled with a STWM, otherwise
1138         this is typically merged with item 3.
1139
1140      3) A stack adjustment and save of the callee-saved registers.
1141         For R2 CDX these are typically handled with a PUSH.N or STWM,
1142         otherwise as an explicit SP decrement and individual register
1143         saves.
1144
1145         There may also be a stack switch here in an exception handler
1146         in place of a stack adjustment.  It looks like:
1147           movhi  rx, %hiadj(newstack)
1148           addhi  rx, rx, %lo(newstack)
1149           stw    sp, constant(rx)
1150           mov    sp, rx
1151
1152      4) A frame pointer save, which can be either a MOV or ADDI.
1153
1154      5) A further stack pointer adjustment.  This is normally included
1155         adjustment in step 3 unless the total adjustment is too large
1156         to be done in one step.
1157
1158      7) A stack overflow check, which can take either of these forms:
1159           bgeu   sp, rx, +8
1160           trap  3
1161         or
1162           bltu   sp, rx, .Lstack_overflow
1163           ...
1164         .Lstack_overflow:
1165           trap  3
1166
1167         Older versions of GCC emitted "break 3" instead of "trap 3" here,
1168         so we check for both cases.
1169
1170         Older GCC versions emitted stack overflow checks after the SP
1171         adjustments in both steps 3 and 4.  Starting with GCC 6, there is
1172         at most one overflow check, which is placed before the first
1173         stack adjustment for R2 CDX and after the first stack adjustment
1174         otherwise.
1175
1176     The prologue instructions may be combined or interleaved with other
1177     instructions.
1178
1179     To cope with all this variability we decode all the instructions
1180     from the start of the prologue until we hit an instruction that
1181     cannot possibly be a prologue instruction, such as a branch, call,
1182     return, or epilogue instruction.  The prologue is considered to end
1183     at the last instruction that can definitely be considered a
1184     prologue instruction.  */
1185
1186 static CORE_ADDR
1187 nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
1188                         const CORE_ADDR current_pc,
1189                         struct nios2_unwind_cache *cache,
1190                         struct frame_info *this_frame)
1191 {
1192   /* Maximum number of possibly-prologue instructions to check.
1193      Note that this number should not be too large, else we can
1194      potentially end up iterating through unmapped memory.  */
1195   int ninsns, max_insns = 50;
1196   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
1197   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1198
1199   /* Does the frame set up the FP register?  */
1200   int base_reg = 0;
1201
1202   struct reg_value *value = cache->reg_value;
1203   struct reg_value temp_value[NIOS2_NUM_REGS];
1204
1205   int i;
1206
1207   /* Save the starting PC so we can correct the pc after running
1208      through the prolog, using symbol info.  */
1209   CORE_ADDR pc = start_pc;
1210
1211   /* Is this an exception handler?  */
1212   int exception_handler = 0;
1213
1214   /* What was the original value of SP (or fake original value for
1215      functions which switch stacks?  */
1216   CORE_ADDR frame_high;
1217
1218   /* The last definitely-prologue instruction seen.  */
1219   CORE_ADDR prologue_end;
1220
1221   /* Is this the innermost function?  */
1222   int innermost = (this_frame ? (frame_relative_level (this_frame) == 0) : 1);
1223
1224   if (nios2_debug)
1225     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
1226                         "{ nios2_analyze_prologue start=%s, current=%s ",
1227                         paddress (gdbarch, start_pc),
1228                         paddress (gdbarch, current_pc));
1229
1230   /* Set up the default values of the registers.  */
1231   nios2_setup_default (cache);
1232
1233   /* Find the prologue instructions.  */
1234   prologue_end = start_pc;
1235   for (ninsns = 0; ninsns < max_insns; ninsns++)
1236     {
1237       /* Present instruction.  */
1238       uint32_t insn;
1239       const struct nios2_opcode *op;
1240       int ra, rb, rc, imm;
1241       unsigned int uimm;
1242       unsigned int reglist;
1243       int wb, id, ret;
1244       enum branch_condition cond;
1245
1246       if (pc == current_pc)
1247       {
1248         /* When we reach the current PC we must save the current
1249            register state (for the backtrace) but keep analysing
1250            because there might be more to find out (eg. is this an
1251            exception handler).  */
1252         memcpy (temp_value, value, sizeof (temp_value));
1253         value = temp_value;
1254         if (nios2_debug)
1255           fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "*");
1256       }
1257
1258       op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
1259
1260       /* Unknown opcode?  Stop scanning.  */
1261       if (op == NULL)
1262         break;
1263       pc += op->size;
1264
1265       if (nios2_debug)
1266         {
1267           if (op->size == 2)
1268             fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "[%04X]", insn & 0xffff);
1269           else
1270             fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "[%08X]", insn);
1271         }
1272
1273       /* The following instructions can appear in the prologue.  */
1274
1275       if (nios2_match_add (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
1276         {
1277           /* ADD   rc, ra, rb  (also used for MOV) */
1278           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM
1279               && rb == 0
1280               && value[ra].reg == cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg)
1281             {
1282               /* If the previous value of SP is available somewhere
1283                  near the new stack pointer value then this is a
1284                  stack switch.  */
1285
1286               /* If any registers were saved on the stack before then
1287                  we can't backtrace into them now.  */
1288               for (i = 0 ; i < NIOS2_NUM_REGS ; i++)
1289                 {
1290                   if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_SP_REGNUM)
1291                     cache->reg_saved[i].basereg = -1;
1292                   if (value[i].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1293                     value[i].reg = -1;
1294                 }
1295
1296               /* Create a fake "high water mark" 4 bytes above where SP
1297                  was stored and fake up the registers to be consistent
1298                  with that.  */
1299               value[NIOS2_SP_REGNUM].reg = NIOS2_SP_REGNUM;
1300               value[NIOS2_SP_REGNUM].offset
1301                 = (value[ra].offset
1302                    - cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr
1303                    - 4);
1304               cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg = NIOS2_SP_REGNUM;
1305               cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr = -4;
1306             }
1307
1308           else if (rc == NIOS2_SP_REGNUM && ra == NIOS2_FP_REGNUM)
1309             /* This is setting SP from FP.  This only happens in the
1310                function epilogue.  */
1311             break;
1312
1313           else if (rc != 0)
1314             {
1315               if (value[rb].reg == 0)
1316                 value[rc].reg = value[ra].reg;
1317               else if (value[ra].reg == 0)
1318                 value[rc].reg = value[rb].reg;
1319               else
1320                 value[rc].reg = -1;
1321               value[rc].offset = value[ra].offset + value[rb].offset;
1322             }
1323
1324           /* The add/move is only considered a prologue instruction
1325              if the destination is SP or FP.  */
1326           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM || rc == NIOS2_FP_REGNUM)
1327             prologue_end = pc;
1328         }
1329
1330       else if (nios2_match_sub (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
1331         {
1332           /* SUB   rc, ra, rb */
1333           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM && rb == NIOS2_SP_REGNUM
1334               && value[rc].reg != 0)
1335             /* If we are decrementing the SP by a non-constant amount,
1336                this is alloca, not part of the prologue.  */
1337             break;
1338           else if (rc != 0)
1339             {
1340               if (value[rb].reg == 0)
1341                 value[rc].reg = value[ra].reg;
1342               else
1343                 value[rc].reg = -1;
1344               value[rc].offset = value[ra].offset - value[rb].offset;
1345             }
1346         }
1347
1348       else if (nios2_match_addi (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
1349         {
1350           /* ADDI    rb, ra, imm */
1351
1352           /* A positive stack adjustment has to be part of the epilogue.  */
1353           if (rb == NIOS2_SP_REGNUM
1354               && (imm > 0 || value[ra].reg != NIOS2_SP_REGNUM))
1355             break;
1356
1357           /* Likewise restoring SP from FP.  */
1358           else if (rb == NIOS2_SP_REGNUM && ra == NIOS2_FP_REGNUM)
1359             break;
1360
1361           if (rb != 0)
1362             {
1363               value[rb].reg    = value[ra].reg;
1364               value[rb].offset = value[ra].offset + imm;
1365             }
1366
1367           /* The add is only considered a prologue instruction
1368              if the destination is SP or FP.  */
1369           if (rb == NIOS2_SP_REGNUM || rb == NIOS2_FP_REGNUM)
1370             prologue_end = pc;
1371         }
1372
1373       else if (nios2_match_orhi (insn, op, mach, &ra, &rb, &uimm))
1374         {
1375           /* ORHI  rb, ra, uimm   (also used for MOVHI) */
1376           if (rb != 0)
1377             {
1378               value[rb].reg    = (value[ra].reg == 0) ? 0 : -1;
1379               value[rb].offset = value[ra].offset | (uimm << 16);
1380             }
1381         }
1382
1383       else if (nios2_match_stw (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
1384         {
1385           /* STW rb, imm(ra) */
1386
1387           /* Are we storing the original value of a register to the stack?
1388              For exception handlers the value of EA-4 (return
1389              address from interrupts etc) is sometimes stored.  */
1390           int orig = value[rb].reg;
1391           if (orig > 0
1392               && (value[rb].offset == 0
1393                   || (orig == NIOS2_EA_REGNUM && value[rb].offset == -4))
1394               && value[ra].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1395             {
1396               if (pc < current_pc)
1397                 {
1398                   /* Save off callee saved registers.  */
1399                   cache->reg_saved[orig].basereg = value[ra].reg;
1400                   cache->reg_saved[orig].addr = value[ra].offset + imm;
1401                 }
1402
1403               prologue_end = pc;
1404
1405               if (orig == NIOS2_EA_REGNUM || orig == NIOS2_ESTATUS_REGNUM)
1406                 exception_handler = 1;
1407             }
1408           else
1409             /* Non-stack memory writes cannot appear in the prologue.  */
1410             break;
1411         }
1412
1413       else if (nios2_match_stwm (insn, op, mach,
1414                                  &reglist, &ra, &imm, &wb, &id))
1415         {
1416           /* PUSH.N {reglist}, adjust
1417              or
1418              STWM {reglist}, --(SP)[, writeback] */
1419           int i;
1420           int off = 0;
1421
1422           if (ra != NIOS2_SP_REGNUM || id != 0)
1423             /* This is a non-stack-push memory write and cannot be
1424                part of the prologue.  */
1425             break;
1426
1427           for (i = 31; i >= 0; i--)
1428             if (reglist & (1 << i))
1429               {
1430                 int orig = value[i].reg;
1431
1432                 off += 4;
1433                 if (orig > 0 && value[i].offset == 0 && pc < current_pc)
1434                   {
1435                     cache->reg_saved[orig].basereg
1436                       = value[NIOS2_SP_REGNUM].reg;
1437                     cache->reg_saved[orig].addr
1438                       = value[NIOS2_SP_REGNUM].offset - off;
1439                   }
1440               }
1441
1442           if (wb)
1443             value[NIOS2_SP_REGNUM].offset -= off;
1444           value[NIOS2_SP_REGNUM].offset -= imm;
1445
1446           prologue_end = pc;
1447         }
1448
1449       else if (nios2_match_rdctl (insn, op, mach, &ra, &rc))
1450         {
1451           /* RDCTL rC, ctlN
1452              This can appear in exception handlers in combination with
1453              a subsequent save to the stack frame.  */
1454           if (rc != 0)
1455             {
1456               value[rc].reg    = NIOS2_STATUS_REGNUM + ra;
1457               value[rc].offset = 0;
1458             }
1459         }
1460
1461       else if (nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
1462         {
1463           if (value[8].reg == NIOS2_RA_REGNUM
1464               && value[8].offset == 0
1465               && value[NIOS2_SP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM
1466               && value[NIOS2_SP_REGNUM].offset == 0)
1467             {
1468               /* A CALL instruction.  This is treated as a call to mcount
1469                  if ra has been stored into r8 beforehand and if it's
1470                  before the stack adjust.
1471                  Note mcount corrupts r2-r3, r9-r15 & ra.  */
1472               for (i = 2 ; i <= 3 ; i++)
1473                 value[i].reg = -1;
1474               for (i = 9 ; i <= 15 ; i++)
1475                 value[i].reg = -1;
1476               value[NIOS2_RA_REGNUM].reg = -1;
1477
1478               prologue_end = pc;
1479             }
1480
1481           /* Other calls are not part of the prologue.  */
1482           else
1483             break;
1484         }
1485
1486       else if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond))
1487         {
1488           /* Branches not involving a stack overflow check aren't part of
1489              the prologue.  */
1490           if (ra != NIOS2_SP_REGNUM)
1491             break;
1492           else if (cond == branch_geu)
1493             {
1494               /* BGEU sp, rx, +8
1495                  TRAP 3  (or BREAK 3)
1496                  This instruction sequence is used in stack checking;
1497                  we can ignore it.  */
1498               unsigned int next_insn;
1499               const struct nios2_opcode *next_op
1500                 = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &next_insn);
1501               if (next_op != NULL
1502                   && (nios2_match_trap (next_insn, op, mach, &uimm)
1503                       || nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm)))
1504                 pc += next_op->size;
1505               else
1506                 break;
1507             }
1508           else if (cond == branch_ltu)
1509             {
1510               /* BLTU sp, rx, .Lstackoverflow
1511                  If the location branched to holds a TRAP or BREAK
1512                  instruction then this is also stack overflow detection.  */
1513               unsigned int next_insn;
1514               const struct nios2_opcode *next_op
1515                 = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc + imm, &next_insn);
1516               if (next_op != NULL
1517                   && (nios2_match_trap (next_insn, op, mach, &uimm)
1518                       || nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm)))
1519                 ;
1520               else
1521                 break;
1522             }
1523           else
1524             break;
1525         }
1526
1527       /* All other calls, jumps, returns, TRAPs, or BREAKs terminate
1528          the prologue.  */
1529       else if (nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra)
1530                || nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
1531                || nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
1532                || (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &reglist, &ra,
1533                                      &imm, &wb, &id, &ret)
1534                    && ret)
1535                || nios2_match_trap (insn, op, mach, &uimm)
1536                || nios2_match_break (insn, op, mach, &uimm))
1537         break;
1538     }
1539
1540   /* If THIS_FRAME is NULL, we are being called from skip_prologue
1541      and are only interested in the PROLOGUE_END value, so just
1542      return that now and skip over the cache updates, which depend
1543      on having frame information.  */
1544   if (this_frame == NULL)
1545     return prologue_end;
1546
1547   /* If we are in the function epilogue and have already popped
1548      registers off the stack in preparation for returning, then we
1549      want to go back to the original register values.  */
1550   if (innermost && nios2_in_epilogue_p (gdbarch, current_pc, start_pc))
1551     nios2_setup_default (cache);
1552
1553   /* Exception handlers use a different return address register.  */
1554   if (exception_handler)
1555     cache->return_regnum = NIOS2_EA_REGNUM;
1556
1557   if (nios2_debug)
1558     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "\n-> retreg=%d, ", cache->return_regnum);
1559
1560   if (cache->reg_value[NIOS2_FP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1561     /* If the FP now holds an offset from the CFA then this is a
1562        normal frame which uses the frame pointer.  */
1563     base_reg = NIOS2_FP_REGNUM;
1564   else if (cache->reg_value[NIOS2_SP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1565     /* FP doesn't hold an offset from the CFA.  If SP still holds an
1566        offset from the CFA then we might be in a function which omits
1567        the frame pointer, or we might be partway through the prologue.
1568        In both cases we can find the CFA using SP.  */
1569     base_reg = NIOS2_SP_REGNUM;
1570   else
1571     {
1572       /* Somehow the stack pointer has been corrupted.
1573          We can't return.  */
1574       if (nios2_debug)
1575         fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "<can't reach cfa> }\n");
1576       return 0;
1577     }
1578
1579   if (cache->reg_value[base_reg].offset == 0
1580       || cache->reg_saved[NIOS2_RA_REGNUM].basereg != NIOS2_SP_REGNUM
1581       || cache->reg_saved[cache->return_regnum].basereg != NIOS2_SP_REGNUM)
1582     {
1583       /* If the frame didn't adjust the stack, didn't save RA or
1584          didn't save EA in an exception handler then it must either
1585          be a leaf function (doesn't call any other functions) or it
1586          can't return.  If it has called another function then it
1587          can't be a leaf, so set base == 0 to indicate that we can't
1588          backtrace past it.  */
1589
1590       if (!innermost)
1591         {
1592           /* If it isn't the innermost function then it can't be a
1593              leaf, unless it was interrupted.  Check whether RA for
1594              this frame is the same as PC.  If so then it probably
1595              wasn't interrupted.  */
1596           CORE_ADDR ra
1597             = get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_RA_REGNUM);
1598
1599           if (ra == current_pc)
1600             {
1601               if (nios2_debug)
1602                 fprintf_unfiltered
1603                   (gdb_stdlog,
1604                    "<noreturn ADJUST %s, r31@r%d+?>, r%d@r%d+?> }\n",
1605                    paddress (gdbarch, cache->reg_value[base_reg].offset),
1606                    cache->reg_saved[NIOS2_RA_REGNUM].basereg,
1607                    cache->return_regnum,
1608                    cache->reg_saved[cache->return_regnum].basereg);
1609               return 0;
1610             }
1611         }
1612     }
1613
1614   /* Get the value of whichever register we are using for the
1615      base.  */
1616   cache->base = get_frame_register_unsigned (this_frame, base_reg);
1617
1618   /* What was the value of SP at the start of this function (or just
1619      after the stack switch).  */
1620   frame_high = cache->base - cache->reg_value[base_reg].offset;
1621
1622   /* Adjust all the saved registers such that they contain addresses
1623      instead of offsets.  */
1624   for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1625     if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_SP_REGNUM)
1626       {
1627         cache->reg_saved[i].basereg = NIOS2_Z_REGNUM;
1628         cache->reg_saved[i].addr += frame_high;
1629       }
1630
1631   for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1632     if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_GP_REGNUM)
1633       {
1634         CORE_ADDR gp = get_frame_register_unsigned (this_frame,
1635                                                     NIOS2_GP_REGNUM);
1636
1637         for ( ; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1638           if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_GP_REGNUM)
1639             {
1640               cache->reg_saved[i].basereg = NIOS2_Z_REGNUM;
1641               cache->reg_saved[i].addr += gp;
1642             }
1643       }
1644
1645   /* Work out what the value of SP was on the first instruction of
1646      this function.  If we didn't switch stacks then this can be
1647      trivially computed from the base address.  */
1648   if (cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg == NIOS2_Z_REGNUM)
1649     cache->cfa
1650       = read_memory_unsigned_integer (cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr,
1651                                       4, byte_order);
1652   else
1653     cache->cfa = frame_high;
1654
1655   /* Exception handlers restore ESTATUS into STATUS.  */
1656   if (exception_handler)
1657     {
1658       cache->reg_saved[NIOS2_STATUS_REGNUM]
1659         = cache->reg_saved[NIOS2_ESTATUS_REGNUM];
1660       cache->reg_saved[NIOS2_ESTATUS_REGNUM].basereg = -1;
1661     }
1662
1663   if (nios2_debug)
1664     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "cfa=%s }\n",
1665                         paddress (gdbarch, cache->cfa));
1666
1667   return prologue_end;
1668 }
1669
1670 /* Implement the skip_prologue gdbarch hook.  */
1671
1672 static CORE_ADDR
1673 nios2_skip_prologue (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR start_pc)
1674 {
1675   CORE_ADDR func_addr;
1676
1677   struct nios2_unwind_cache cache;
1678
1679   /* See if we can determine the end of the prologue via the symbol
1680      table.  If so, then return either PC, or the PC after the
1681      prologue, whichever is greater.  */
1682   if (find_pc_partial_function (start_pc, NULL, &func_addr, NULL))
1683     {
1684       CORE_ADDR post_prologue_pc
1685         = skip_prologue_using_sal (gdbarch, func_addr);
1686
1687       if (post_prologue_pc != 0)
1688         return max (start_pc, post_prologue_pc);
1689     }
1690
1691   /* Prologue analysis does the rest....  */
1692   nios2_init_cache (&cache, start_pc);
1693   return nios2_analyze_prologue (gdbarch, start_pc, start_pc, &cache, NULL);
1694 }
1695
1696 /* Implement the breakpoint_from_pc gdbarch hook.
1697
1698    The Nios II ABI for Linux says: "Userspace programs should not use
1699    the break instruction and userspace debuggers should not insert
1700    one." and "Userspace breakpoints are accomplished using the trap
1701    instruction with immediate operand 31 (all ones)."
1702
1703    So, we use "trap 31" consistently as the breakpoint on bare-metal
1704    as well as Linux targets.  */
1705
1706 static const gdb_byte*
1707 nios2_breakpoint_from_pc (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR *bp_addr,
1708                           int *bp_size)
1709 {
1710   enum bfd_endian byte_order_for_code = gdbarch_byte_order_for_code (gdbarch);
1711   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1712
1713   if (mach == bfd_mach_nios2r2)
1714     {
1715       /* R2 trap encoding:
1716            ((0x2d << 26) | (0x1f << 21) | (0x1d << 16) | (0x20 << 0))
1717            0xb7fd0020
1718          CDX trap.n encoding:
1719            ((0xd << 12) | (0x1f << 6) | (0x9 << 0))
1720            0xd7c9
1721          Note that code is always little-endian on R2.  */
1722       static const gdb_byte r2_breakpoint_le[] = {0x20, 0x00, 0xfd, 0xb7};
1723       static const gdb_byte cdx_breakpoint_le[] = {0xc9, 0xd7};
1724       unsigned int insn;
1725       const struct nios2_opcode *op
1726         = nios2_fetch_insn (gdbarch, *bp_addr, &insn);
1727
1728       if (op && op->size == NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE)
1729         {
1730           *bp_size = NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE;
1731           return cdx_breakpoint_le;
1732         }
1733       else
1734         {
1735           *bp_size = NIOS2_OPCODE_SIZE;
1736           return r2_breakpoint_le;
1737         }
1738     }
1739   else
1740     {
1741       /* R1 trap encoding:
1742          ((0x1d << 17) | (0x2d << 11) | (0x1f << 6) | (0x3a << 0))
1743          0x003b6ffa */
1744       static const gdb_byte r1_breakpoint_le[] = {0xfa, 0x6f, 0x3b, 0x0};
1745       static const gdb_byte r1_breakpoint_be[] = {0x0, 0x3b, 0x6f, 0xfa};
1746       *bp_size = NIOS2_OPCODE_SIZE;
1747       if (byte_order_for_code == BFD_ENDIAN_BIG)
1748         return r1_breakpoint_be;
1749       else
1750         return r1_breakpoint_le;
1751     }
1752 }
1753
1754 /* Implement the print_insn gdbarch method.  */
1755
1756 static int
1757 nios2_print_insn (bfd_vma memaddr, disassemble_info *info)
1758 {
1759   if (info->endian == BFD_ENDIAN_BIG)
1760     return print_insn_big_nios2 (memaddr, info);
1761   else
1762     return print_insn_little_nios2 (memaddr, info);
1763 }
1764
1765
1766 /* Implement the frame_align gdbarch method.  */
1767
1768 static CORE_ADDR
1769 nios2_frame_align (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR addr)
1770 {
1771   return align_down (addr, 4);
1772 }
1773
1774
1775 /* Implement the return_value gdbarch method.  */
1776
1777 static enum return_value_convention
1778 nios2_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
1779                     struct type *type, struct regcache *regcache,
1780                     gdb_byte *readbuf, const gdb_byte *writebuf)
1781 {
1782   if (TYPE_LENGTH (type) > 8)
1783     return RETURN_VALUE_STRUCT_CONVENTION;
1784
1785   if (readbuf)
1786     nios2_extract_return_value (gdbarch, type, regcache, readbuf);
1787   if (writebuf)
1788     nios2_store_return_value (gdbarch, type, regcache, writebuf);
1789
1790   return RETURN_VALUE_REGISTER_CONVENTION;
1791 }
1792
1793 /* Implement the dummy_id gdbarch method.  */
1794
1795 static struct frame_id
1796 nios2_dummy_id (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *this_frame)
1797 {
1798   return frame_id_build
1799     (get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM),
1800      get_frame_pc (this_frame));
1801 }
1802
1803 /* Implement the push_dummy_call gdbarch method.  */
1804
1805 static CORE_ADDR
1806 nios2_push_dummy_call (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
1807                        struct regcache *regcache, CORE_ADDR bp_addr,
1808                        int nargs, struct value **args, CORE_ADDR sp,
1809                        int struct_return, CORE_ADDR struct_addr)
1810 {
1811   int argreg;
1812   int float_argreg;
1813   int argnum;
1814   int len = 0;
1815   int stack_offset = 0;
1816   CORE_ADDR func_addr = find_function_addr (function, NULL);
1817   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
1818
1819   /* Set the return address register to point to the entry point of
1820      the program, where a breakpoint lies in wait.  */
1821   regcache_cooked_write_signed (regcache, NIOS2_RA_REGNUM, bp_addr);
1822
1823   /* Now make space on the stack for the args.  */
1824   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
1825     len += align_up (TYPE_LENGTH (value_type (args[argnum])), 4);
1826   sp -= len;
1827
1828   /* Initialize the register pointer.  */
1829   argreg = NIOS2_FIRST_ARGREG;
1830
1831   /* The struct_return pointer occupies the first parameter-passing
1832      register.  */
1833   if (struct_return)
1834     regcache_cooked_write_unsigned (regcache, argreg++, struct_addr);
1835
1836   /* Now load as many as possible of the first arguments into
1837      registers, and push the rest onto the stack.  Loop through args
1838      from first to last.  */
1839   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
1840     {
1841       const gdb_byte *val;
1842       struct value *arg = args[argnum];
1843       struct type *arg_type = check_typedef (value_type (arg));
1844       int len = TYPE_LENGTH (arg_type);
1845
1846       val = value_contents (arg);
1847
1848       /* Copy the argument to general registers or the stack in
1849          register-sized pieces.  Large arguments are split between
1850          registers and stack.  */
1851       while (len > 0)
1852         {
1853           int partial_len = (len < 4 ? len : 4);
1854
1855           if (argreg <= NIOS2_LAST_ARGREG)
1856             {
1857               /* The argument is being passed in a register.  */
1858               CORE_ADDR regval = extract_unsigned_integer (val, partial_len,
1859                                                            byte_order);
1860
1861               regcache_cooked_write_unsigned (regcache, argreg, regval);
1862               argreg++;
1863             }
1864           else
1865             {
1866               /* The argument is being passed on the stack.  */
1867               CORE_ADDR addr = sp + stack_offset;
1868
1869               write_memory (addr, val, partial_len);
1870               stack_offset += align_up (partial_len, 4);
1871             }
1872
1873           len -= partial_len;
1874           val += partial_len;
1875         }
1876     }
1877
1878   regcache_cooked_write_signed (regcache, NIOS2_SP_REGNUM, sp);
1879
1880   /* Return adjusted stack pointer.  */
1881   return sp;
1882 }
1883
1884 /* Implement the unwind_pc gdbarch method.  */
1885
1886 static CORE_ADDR
1887 nios2_unwind_pc (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *next_frame)
1888 {
1889   gdb_byte buf[4];
1890
1891   frame_unwind_register (next_frame, NIOS2_PC_REGNUM, buf);
1892   return extract_typed_address (buf, builtin_type (gdbarch)->builtin_func_ptr);
1893 }
1894
1895 /* Implement the unwind_sp gdbarch method.  */
1896
1897 static CORE_ADDR
1898 nios2_unwind_sp (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *this_frame)
1899 {
1900   return frame_unwind_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM);
1901 }
1902
1903 /* Use prologue analysis to fill in the register cache
1904    *THIS_PROLOGUE_CACHE for THIS_FRAME.  This function initializes
1905    *THIS_PROLOGUE_CACHE first.  */
1906
1907 static struct nios2_unwind_cache *
1908 nios2_frame_unwind_cache (struct frame_info *this_frame,
1909                           void **this_prologue_cache)
1910 {
1911   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
1912   CORE_ADDR current_pc;
1913   struct nios2_unwind_cache *cache;
1914
1915   if (*this_prologue_cache)
1916     return (struct nios2_unwind_cache *) *this_prologue_cache;
1917
1918   cache = FRAME_OBSTACK_ZALLOC (struct nios2_unwind_cache);
1919   *this_prologue_cache = cache;
1920
1921   /* Zero all fields.  */
1922   nios2_init_cache (cache, get_frame_func (this_frame));
1923
1924   /* Prologue analysis does the rest...  */
1925   current_pc = get_frame_pc (this_frame);
1926   if (cache->pc != 0)
1927     nios2_analyze_prologue (gdbarch, cache->pc, current_pc, cache, this_frame);
1928
1929   return cache;
1930 }
1931
1932 /* Implement the this_id function for the normal unwinder.  */
1933
1934 static void
1935 nios2_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
1936                      struct frame_id *this_id)
1937 {
1938   struct nios2_unwind_cache *cache =
1939     nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1940
1941   /* This marks the outermost frame.  */
1942   if (cache->base == 0)
1943     return;
1944
1945   *this_id = frame_id_build (cache->cfa, cache->pc);
1946 }
1947
1948 /* Implement the prev_register function for the normal unwinder.  */
1949
1950 static struct value *
1951 nios2_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
1952                            int regnum)
1953 {
1954   struct nios2_unwind_cache *cache =
1955     nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1956
1957   gdb_assert (regnum >= 0 && regnum < NIOS2_NUM_REGS);
1958
1959   /* The PC of the previous frame is stored in the RA register of
1960      the current frame.  Frob regnum so that we pull the value from
1961      the correct place.  */
1962   if (regnum == NIOS2_PC_REGNUM)
1963     regnum = cache->return_regnum;
1964
1965   if (regnum == NIOS2_SP_REGNUM && cache->cfa)
1966     return frame_unwind_got_constant (this_frame, regnum, cache->cfa);
1967
1968   /* If we've worked out where a register is stored then load it from
1969      there.  */
1970   if (cache->reg_saved[regnum].basereg == NIOS2_Z_REGNUM)
1971     return frame_unwind_got_memory (this_frame, regnum,
1972                                     cache->reg_saved[regnum].addr);
1973
1974   return frame_unwind_got_register (this_frame, regnum, regnum);
1975 }
1976
1977 /* Implement the this_base, this_locals, and this_args hooks
1978    for the normal unwinder.  */
1979
1980 static CORE_ADDR
1981 nios2_frame_base_address (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
1982 {
1983   struct nios2_unwind_cache *info
1984     = nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1985
1986   return info->base;
1987 }
1988
1989 /* Data structures for the normal prologue-analysis-based
1990    unwinder.  */
1991
1992 static const struct frame_unwind nios2_frame_unwind =
1993 {
1994   NORMAL_FRAME,
1995   default_frame_unwind_stop_reason,
1996   nios2_frame_this_id,
1997   nios2_frame_prev_register,
1998   NULL,
1999   default_frame_sniffer
2000 };
2001
2002 static const struct frame_base nios2_frame_base =
2003 {
2004   &nios2_frame_unwind,
2005   nios2_frame_base_address,
2006   nios2_frame_base_address,
2007   nios2_frame_base_address
2008 };
2009
2010 /* Fill in the register cache *THIS_CACHE for THIS_FRAME for use
2011    in the stub unwinder.  */
2012
2013 static struct trad_frame_cache *
2014 nios2_stub_frame_cache (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
2015 {
2016   CORE_ADDR pc;
2017   CORE_ADDR start_addr;
2018   CORE_ADDR stack_addr;
2019   struct trad_frame_cache *this_trad_cache;
2020   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
2021
2022   if (*this_cache != NULL)
2023     return (struct trad_frame_cache *) *this_cache;
2024   this_trad_cache = trad_frame_cache_zalloc (this_frame);
2025   *this_cache = this_trad_cache;
2026
2027   /* The return address is in the link register.  */
2028   trad_frame_set_reg_realreg (this_trad_cache,
2029                               gdbarch_pc_regnum (gdbarch),
2030                               NIOS2_RA_REGNUM);
2031
2032   /* Frame ID, since it's a frameless / stackless function, no stack
2033      space is allocated and SP on entry is the current SP.  */
2034   pc = get_frame_pc (this_frame);
2035   find_pc_partial_function (pc, NULL, &start_addr, NULL);
2036   stack_addr = get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM);
2037   trad_frame_set_id (this_trad_cache, frame_id_build (start_addr, stack_addr));
2038   /* Assume that the frame's base is the same as the stack pointer.  */
2039   trad_frame_set_this_base (this_trad_cache, stack_addr);
2040
2041   return this_trad_cache;
2042 }
2043
2044 /* Implement the this_id function for the stub unwinder.  */
2045
2046 static void
2047 nios2_stub_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
2048                           struct frame_id *this_id)
2049 {
2050   struct trad_frame_cache *this_trad_cache
2051     = nios2_stub_frame_cache (this_frame, this_cache);
2052
2053   trad_frame_get_id (this_trad_cache, this_id);
2054 }
2055
2056 /* Implement the prev_register function for the stub unwinder.  */
2057
2058 static struct value *
2059 nios2_stub_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame,
2060                                 void **this_cache, int regnum)
2061 {
2062   struct trad_frame_cache *this_trad_cache
2063     = nios2_stub_frame_cache (this_frame, this_cache);
2064
2065   return trad_frame_get_register (this_trad_cache, this_frame, regnum);
2066 }
2067
2068 /* Implement the sniffer function for the stub unwinder.
2069    This unwinder is used for cases where the normal
2070    prologue-analysis-based unwinder can't work,
2071    such as PLT stubs.  */
2072
2073 static int
2074 nios2_stub_frame_sniffer (const struct frame_unwind *self,
2075                           struct frame_info *this_frame, void **cache)
2076 {
2077   gdb_byte dummy[4];
2078   CORE_ADDR pc = get_frame_address_in_block (this_frame);
2079
2080   /* Use the stub unwinder for unreadable code.  */
2081   if (target_read_memory (get_frame_pc (this_frame), dummy, 4) != 0)
2082     return 1;
2083
2084   if (in_plt_section (pc))
2085     return 1;
2086
2087   return 0;
2088 }
2089
2090 /* Define the data structures for the stub unwinder.  */
2091
2092 static const struct frame_unwind nios2_stub_frame_unwind =
2093 {
2094   NORMAL_FRAME,
2095   default_frame_unwind_stop_reason,
2096   nios2_stub_frame_this_id,
2097   nios2_stub_frame_prev_register,
2098   NULL,
2099   nios2_stub_frame_sniffer
2100 };
2101
2102
2103
2104 /* Determine where to set a single step breakpoint while considering
2105    branch prediction.  */
2106
2107 static CORE_ADDR
2108 nios2_get_next_pc (struct frame_info *frame, CORE_ADDR pc)
2109 {
2110   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
2111   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
2112   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
2113   unsigned int insn;
2114   const struct nios2_opcode *op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
2115   int ra;
2116   int rb;
2117   int imm;
2118   unsigned int uimm;
2119   int wb, id, ret;
2120   enum branch_condition cond;
2121
2122   /* Do something stupid if we can't disassemble the insn at pc.  */
2123   if (op == NULL)
2124     return pc + NIOS2_OPCODE_SIZE;
2125
2126   if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond))
2127     {
2128       int ras = get_frame_register_signed (frame, ra);
2129       int rbs = get_frame_register_signed (frame, rb);
2130       unsigned int rau = get_frame_register_unsigned (frame, ra);
2131       unsigned int rbu = get_frame_register_unsigned (frame, rb);
2132
2133       pc += op->size;
2134       switch (cond)
2135         {
2136         case branch_none:
2137           pc += imm;
2138           break;
2139         case branch_eq:
2140           if (ras == rbs)
2141             pc += imm;
2142           break;
2143         case branch_ne:
2144           if (ras != rbs)
2145             pc += imm;
2146           break;
2147         case branch_ge:
2148           if (ras >= rbs)
2149             pc += imm;
2150           break;
2151         case branch_geu:
2152           if (rau >= rbu)
2153             pc += imm;
2154           break;
2155         case branch_lt:
2156           if (ras < rbs)
2157             pc += imm;
2158           break;
2159         case branch_ltu:
2160           if (rau < rbu)
2161             pc += imm;
2162           break;
2163         default:
2164           break;
2165         }
2166     }
2167
2168   else if (nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
2169            || nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
2170     pc = (pc & 0xf0000000) | uimm;
2171
2172   else if (nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
2173            || nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra))
2174     pc = get_frame_register_unsigned (frame, ra);
2175
2176   else if (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &uimm, &ra, &imm, &wb, &id, &ret)
2177            && ret)
2178     {
2179       /* If ra is in the reglist, we have to use the value saved in the
2180          stack frame rather than the current value.  */
2181       if (uimm & (1 << NIOS2_RA_REGNUM))
2182         pc = nios2_unwind_pc (gdbarch, frame);
2183       else
2184         pc = get_frame_register_unsigned (frame, NIOS2_RA_REGNUM);
2185     }
2186
2187   else if (nios2_match_trap (insn, op, mach, &uimm) && uimm == 0)
2188     {
2189       if (tdep->syscall_next_pc != NULL)
2190         return tdep->syscall_next_pc (frame, op);
2191     }
2192
2193   else
2194     pc += op->size;
2195
2196   return pc;
2197 }
2198
2199 /* Implement the software_single_step gdbarch method.  */
2200
2201 static int
2202 nios2_software_single_step (struct frame_info *frame)
2203 {
2204   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
2205   struct address_space *aspace = get_frame_address_space (frame);
2206   CORE_ADDR next_pc = nios2_get_next_pc (frame, get_frame_pc (frame));
2207
2208   insert_single_step_breakpoint (gdbarch, aspace, next_pc);
2209
2210   return 1;
2211 }
2212
2213 /* Implement the get_longjump_target gdbarch method.  */
2214
2215 static int
2216 nios2_get_longjmp_target (struct frame_info *frame, CORE_ADDR *pc)
2217 {
2218   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
2219   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
2220   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
2221   CORE_ADDR jb_addr = get_frame_register_unsigned (frame, NIOS2_R4_REGNUM);
2222   gdb_byte buf[4];
2223
2224   if (target_read_memory (jb_addr + (tdep->jb_pc * 4), buf, 4))
2225     return 0;
2226
2227   *pc = extract_unsigned_integer (buf, 4, byte_order);
2228   return 1;
2229 }
2230
2231 /* Initialize the Nios II gdbarch.  */
2232
2233 static struct gdbarch *
2234 nios2_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
2235 {
2236   struct gdbarch *gdbarch;
2237   struct gdbarch_tdep *tdep;
2238   int i;
2239   struct tdesc_arch_data *tdesc_data = NULL;
2240   const struct target_desc *tdesc = info.target_desc;
2241
2242   if (!tdesc_has_registers (tdesc))
2243     /* Pick a default target description.  */
2244     tdesc = tdesc_nios2;
2245
2246   /* Check any target description for validity.  */
2247   if (tdesc_has_registers (tdesc))
2248     {
2249       const struct tdesc_feature *feature;
2250       int valid_p;
2251
2252       feature = tdesc_find_feature (tdesc, "org.gnu.gdb.nios2.cpu");
2253       if (feature == NULL)
2254         return NULL;
2255
2256       tdesc_data = tdesc_data_alloc ();
2257
2258       valid_p = 1;
2259
2260       for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
2261         valid_p &= tdesc_numbered_register (feature, tdesc_data, i,
2262                                             nios2_reg_names[i]);
2263
2264       if (!valid_p)
2265         {
2266           tdesc_data_cleanup (tdesc_data);
2267           return NULL;
2268         }
2269     }
2270
2271   /* Find a candidate among the list of pre-declared architectures.  */
2272   arches = gdbarch_list_lookup_by_info (arches, &info);
2273   if (arches != NULL)
2274     return arches->gdbarch;
2275
2276   /* None found, create a new architecture from the information
2277      provided.  */
2278   tdep = XCNEW (struct gdbarch_tdep);
2279   gdbarch = gdbarch_alloc (&info, tdep);
2280
2281   /* longjmp support not enabled by default.  */
2282   tdep->jb_pc = -1;
2283
2284   /* Data type sizes.  */
2285   set_gdbarch_ptr_bit (gdbarch, 32);
2286   set_gdbarch_addr_bit (gdbarch, 32);
2287   set_gdbarch_short_bit (gdbarch, 16);
2288   set_gdbarch_int_bit (gdbarch, 32);
2289   set_gdbarch_long_bit (gdbarch, 32);
2290   set_gdbarch_long_long_bit (gdbarch, 64);
2291   set_gdbarch_float_bit (gdbarch, 32);
2292   set_gdbarch_double_bit (gdbarch, 64);
2293
2294   set_gdbarch_float_format (gdbarch, floatformats_ieee_single);
2295   set_gdbarch_double_format (gdbarch, floatformats_ieee_double);
2296
2297   /* The register set.  */
2298   set_gdbarch_num_regs (gdbarch, NIOS2_NUM_REGS);
2299   set_gdbarch_sp_regnum (gdbarch, NIOS2_SP_REGNUM);
2300   set_gdbarch_pc_regnum (gdbarch, NIOS2_PC_REGNUM);     /* Pseudo register PC */
2301
2302   set_gdbarch_register_name (gdbarch, nios2_register_name);
2303   set_gdbarch_register_type (gdbarch, nios2_register_type);
2304
2305   /* Provide register mappings for stabs and dwarf2.  */
2306   set_gdbarch_stab_reg_to_regnum (gdbarch, nios2_dwarf_reg_to_regnum);
2307   set_gdbarch_dwarf2_reg_to_regnum (gdbarch, nios2_dwarf_reg_to_regnum);
2308
2309   set_gdbarch_inner_than (gdbarch, core_addr_lessthan);
2310
2311   /* Call dummy code.  */
2312   set_gdbarch_frame_align (gdbarch, nios2_frame_align);
2313
2314   set_gdbarch_return_value (gdbarch, nios2_return_value);
2315
2316   set_gdbarch_skip_prologue (gdbarch, nios2_skip_prologue);
2317   set_gdbarch_stack_frame_destroyed_p (gdbarch, nios2_stack_frame_destroyed_p);
2318   set_gdbarch_breakpoint_from_pc (gdbarch, nios2_breakpoint_from_pc);
2319
2320   set_gdbarch_dummy_id (gdbarch, nios2_dummy_id);
2321   set_gdbarch_unwind_pc (gdbarch, nios2_unwind_pc);
2322   set_gdbarch_unwind_sp (gdbarch, nios2_unwind_sp);
2323
2324   /* The dwarf2 unwinder will normally produce the best results if
2325      the debug information is available, so register it first.  */
2326   dwarf2_append_unwinders (gdbarch);
2327   frame_unwind_append_unwinder (gdbarch, &nios2_stub_frame_unwind);
2328   frame_unwind_append_unwinder (gdbarch, &nios2_frame_unwind);
2329
2330   /* Single stepping.  */
2331   set_gdbarch_software_single_step (gdbarch, nios2_software_single_step);
2332
2333   /* Hook in ABI-specific overrides, if they have been registered.  */
2334   gdbarch_init_osabi (info, gdbarch);
2335
2336   if (tdep->jb_pc >= 0)
2337     set_gdbarch_get_longjmp_target (gdbarch, nios2_get_longjmp_target);
2338
2339   frame_base_set_default (gdbarch, &nios2_frame_base);
2340
2341   set_gdbarch_print_insn (gdbarch, nios2_print_insn);
2342
2343   /* Enable inferior call support.  */
2344   set_gdbarch_push_dummy_call (gdbarch, nios2_push_dummy_call);
2345
2346   if (tdesc_data)
2347     tdesc_use_registers (gdbarch, tdesc, tdesc_data);
2348
2349   return gdbarch;
2350 }
2351
2352 extern initialize_file_ftype _initialize_nios2_tdep; /* -Wmissing-prototypes */
2353
2354 void
2355 _initialize_nios2_tdep (void)
2356 {
2357   gdbarch_register (bfd_arch_nios2, nios2_gdbarch_init, NULL);
2358   initialize_tdesc_nios2 ();
2359
2360   /* Allow debugging this file's internals.  */
2361   add_setshow_boolean_cmd ("nios2", class_maintenance, &nios2_debug,
2362                            _("Set Nios II debugging."),
2363                            _("Show Nios II debugging."),
2364                            _("When on, Nios II specific debugging is enabled."),
2365                            NULL,
2366                            NULL,
2367                            &setdebuglist, &showdebuglist);
2368 }