Maxim Grigoriev stepping down as Xtensa maintainer
[external/binutils.git] / gdb / nios2-tdep.c
1 /* Target-machine dependent code for Nios II, for GDB.
2    Copyright (C) 2012-2017 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 #include <algorithm>
48
49 /* Nios II specific header.  */
50 #include "nios2-tdep.h"
51
52 #include "features/nios2.c"
53
54 /* Control debugging information emitted in this file.  */
55
56 static int nios2_debug = 0;
57
58 /* The following structures are used in the cache for prologue
59    analysis; see the reg_value and reg_saved tables in
60    struct nios2_unwind_cache, respectively.  */
61
62 /* struct reg_value is used to record that a register has the same value
63    as reg at the given offset from the start of a function.  */
64
65 struct reg_value
66 {
67   int reg;
68   unsigned int offset;
69 };
70
71 /* struct reg_saved is used to record that a register value has been saved at
72    basereg + addr, for basereg >= 0.  If basereg < 0, that indicates
73    that the register is not known to have been saved.  Note that when
74    basereg == NIOS2_Z_REGNUM (that is, r0, which holds value 0),
75    addr is an absolute address.  */
76
77 struct reg_saved
78 {
79   int basereg;
80   CORE_ADDR addr;
81 };
82
83 struct nios2_unwind_cache
84 {
85   /* The frame's base, optionally used by the high-level debug info.  */
86   CORE_ADDR base;
87
88   /* The previous frame's inner most stack address.  Used as this
89      frame ID's stack_addr.  */
90   CORE_ADDR cfa;
91
92   /* The address of the first instruction in this function.  */
93   CORE_ADDR pc;
94
95   /* Which register holds the return address for the frame.  */
96   int return_regnum;
97
98   /* Table indicating what changes have been made to each register.  */
99   struct reg_value reg_value[NIOS2_NUM_REGS];
100
101   /* Table indicating where each register has been saved.  */
102   struct reg_saved reg_saved[NIOS2_NUM_REGS];
103 };
104
105
106 /* This array is a mapping from Dwarf-2 register numbering to GDB's.  */
107
108 static int nios2_dwarf2gdb_regno_map[] =
109 {
110   0, 1, 2, 3,
111   4, 5, 6, 7,
112   8, 9, 10, 11,
113   12, 13, 14, 15,
114   16, 17, 18, 19,
115   20, 21, 22, 23,
116   24, 25,
117   NIOS2_GP_REGNUM,        /* 26 */
118   NIOS2_SP_REGNUM,        /* 27 */
119   NIOS2_FP_REGNUM,        /* 28 */
120   NIOS2_EA_REGNUM,        /* 29 */
121   NIOS2_BA_REGNUM,        /* 30 */
122   NIOS2_RA_REGNUM,        /* 31 */
123   NIOS2_PC_REGNUM,        /* 32 */
124   NIOS2_STATUS_REGNUM,    /* 33 */
125   NIOS2_ESTATUS_REGNUM,   /* 34 */
126   NIOS2_BSTATUS_REGNUM,   /* 35 */
127   NIOS2_IENABLE_REGNUM,   /* 36 */
128   NIOS2_IPENDING_REGNUM,  /* 37 */
129   NIOS2_CPUID_REGNUM,     /* 38 */
130   39, /* CTL6 */          /* 39 */
131   NIOS2_EXCEPTION_REGNUM, /* 40 */
132   NIOS2_PTEADDR_REGNUM,   /* 41 */
133   NIOS2_TLBACC_REGNUM,    /* 42 */
134   NIOS2_TLBMISC_REGNUM,   /* 43 */
135   NIOS2_ECCINJ_REGNUM,    /* 44 */
136   NIOS2_BADADDR_REGNUM,   /* 45 */
137   NIOS2_CONFIG_REGNUM,    /* 46 */
138   NIOS2_MPUBASE_REGNUM,   /* 47 */
139   NIOS2_MPUACC_REGNUM     /* 48 */
140 };
141
142 gdb_static_assert (ARRAY_SIZE (nios2_dwarf2gdb_regno_map) == NIOS2_NUM_REGS);
143
144 /* Implement the dwarf2_reg_to_regnum gdbarch method.  */
145
146 static int
147 nios2_dwarf_reg_to_regnum (struct gdbarch *gdbarch, int dw_reg)
148 {
149   if (dw_reg < 0 || dw_reg >= NIOS2_NUM_REGS)
150     return -1;
151
152   return nios2_dwarf2gdb_regno_map[dw_reg];
153 }
154
155 /* Canonical names for the 49 registers.  */
156
157 static const char *const nios2_reg_names[NIOS2_NUM_REGS] =
158 {
159   "zero", "at", "r2", "r3", "r4", "r5", "r6", "r7",
160   "r8", "r9", "r10", "r11", "r12", "r13", "r14", "r15",
161   "r16", "r17", "r18", "r19", "r20", "r21", "r22", "r23",
162   "et", "bt", "gp", "sp", "fp", "ea", "sstatus", "ra",
163   "pc",
164   "status", "estatus", "bstatus", "ienable",
165   "ipending", "cpuid", "ctl6", "exception",
166   "pteaddr", "tlbacc", "tlbmisc", "eccinj",
167   "badaddr", "config", "mpubase", "mpuacc"
168 };
169
170 /* Implement the register_name gdbarch method.  */
171
172 static const char *
173 nios2_register_name (struct gdbarch *gdbarch, int regno)
174 {
175   /* Use mnemonic aliases for GPRs.  */
176   if (regno >= 0 && regno < NIOS2_NUM_REGS)
177     return nios2_reg_names[regno];
178   else
179     return tdesc_register_name (gdbarch, regno);
180 }
181
182 /* Implement the register_type gdbarch method.  */
183
184 static struct type *
185 nios2_register_type (struct gdbarch *gdbarch, int regno)
186 {
187   /* If the XML description has register information, use that to
188      determine the register type.  */
189   if (tdesc_has_registers (gdbarch_target_desc (gdbarch)))
190     return tdesc_register_type (gdbarch, regno);
191
192   if (regno == NIOS2_PC_REGNUM)
193     return builtin_type (gdbarch)->builtin_func_ptr;
194   else if (regno == NIOS2_SP_REGNUM)
195     return builtin_type (gdbarch)->builtin_data_ptr;
196   else
197     return builtin_type (gdbarch)->builtin_uint32;
198 }
199
200 /* Given a return value in REGCACHE with a type VALTYPE,
201    extract and copy its value into VALBUF.  */
202
203 static void
204 nios2_extract_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct type *valtype,
205                             struct regcache *regcache, gdb_byte *valbuf)
206 {
207   int len = TYPE_LENGTH (valtype);
208
209   /* Return values of up to 8 bytes are returned in $r2 $r3.  */
210   if (len <= register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM))
211     regcache_cooked_read (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
212   else
213     {
214       gdb_assert (len <= (register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM)
215                           + register_size (gdbarch, NIOS2_R3_REGNUM)));
216       regcache_cooked_read (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
217       regcache_cooked_read (regcache, NIOS2_R3_REGNUM, valbuf + 4);
218     }
219 }
220
221 /* Write into appropriate registers a function return value
222    of type TYPE, given in virtual format.  */
223
224 static void
225 nios2_store_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct type *valtype,
226                           struct regcache *regcache, const gdb_byte *valbuf)
227 {
228   int len = TYPE_LENGTH (valtype);
229
230   /* Return values of up to 8 bytes are returned in $r2 $r3.  */
231   if (len <= register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM))
232     regcache_cooked_write (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
233   else
234     {
235       gdb_assert (len <= (register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM)
236                           + register_size (gdbarch, NIOS2_R3_REGNUM)));
237       regcache_cooked_write (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
238       regcache_cooked_write (regcache, NIOS2_R3_REGNUM, valbuf + 4);
239     }
240 }
241
242
243 /* Set up the default values of the registers.  */
244
245 static void
246 nios2_setup_default (struct nios2_unwind_cache *cache)
247 {
248   int i;
249
250   for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
251   {
252     /* All registers start off holding their previous values.  */
253     cache->reg_value[i].reg    = i;
254     cache->reg_value[i].offset = 0;
255
256     /* All registers start off not saved.  */
257     cache->reg_saved[i].basereg = -1;
258     cache->reg_saved[i].addr    = 0;
259   }
260 }
261
262 /* Initialize the unwind cache.  */
263
264 static void
265 nios2_init_cache (struct nios2_unwind_cache *cache, CORE_ADDR pc)
266 {
267   cache->base = 0;
268   cache->cfa = 0;
269   cache->pc = pc;
270   cache->return_regnum = NIOS2_RA_REGNUM;
271   nios2_setup_default (cache);
272 }
273
274 /* Read and identify an instruction at PC.  If INSNP is non-null,
275    store the instruction word into that location.  Return the opcode
276    pointer or NULL if the memory couldn't be read or disassembled.  */
277
278 static const struct nios2_opcode *
279 nios2_fetch_insn (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR pc,
280                   unsigned int *insnp)
281 {
282   LONGEST memword;
283   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
284   unsigned int insn;
285
286   if (mach == bfd_mach_nios2r2)
287     {
288       if (!safe_read_memory_integer (pc, NIOS2_OPCODE_SIZE,
289                                      BFD_ENDIAN_LITTLE, &memword)
290           && !safe_read_memory_integer (pc, NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE,
291                                         BFD_ENDIAN_LITTLE, &memword))
292         return NULL;
293     }
294   else if (!safe_read_memory_integer (pc, NIOS2_OPCODE_SIZE,
295                                       gdbarch_byte_order (gdbarch), &memword))
296     return NULL;
297
298   insn = (unsigned int) memword;
299   if (insnp)
300     *insnp = insn;
301   return nios2_find_opcode_hash (insn, mach);
302 }
303
304
305 /* Match and disassemble an ADD-type instruction, with 3 register operands.
306    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
307
308 static int
309 nios2_match_add (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
310                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *rc)
311 {
312   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
313
314   if (!is_r2 && (op->match == MATCH_R1_ADD || op->match == MATCH_R1_MOV))
315     {
316       *ra = GET_IW_R_A (insn);
317       *rb = GET_IW_R_B (insn);
318       *rc = GET_IW_R_C (insn);
319       return 1;
320     }
321   else if (!is_r2)
322     return 0;
323   else if (op->match == MATCH_R2_ADD || op->match == MATCH_R2_MOV)
324     {
325       *ra = GET_IW_F3X6L5_A (insn);
326       *rb = GET_IW_F3X6L5_B (insn);
327       *rc = GET_IW_F3X6L5_C (insn);
328       return 1;
329     }
330   else if (op->match == MATCH_R2_ADD_N)
331     {
332       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_A3 (insn)];
333       *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_B3 (insn)];
334       *rc = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_C3 (insn)];
335       return 1;
336     }
337   else if (op->match == MATCH_R2_MOV_N)
338     {
339       *ra = GET_IW_F2_A (insn);
340       *rb = 0;
341       *rc = GET_IW_F2_B (insn);
342       return 1;
343     }
344   return 0;
345 }
346
347 /* Match and disassemble a SUB-type instruction, with 3 register operands.
348    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
349
350 static int
351 nios2_match_sub (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
352                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *rc)
353 {
354   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
355
356   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_SUB)
357     {
358       *ra = GET_IW_R_A (insn);
359       *rb = GET_IW_R_B (insn);
360       *rc = GET_IW_R_C (insn);
361       return 1;
362     }
363   else if (!is_r2)
364     return 0;
365   else if (op->match == MATCH_R2_SUB)
366     {
367       *ra = GET_IW_F3X6L5_A (insn);
368       *rb = GET_IW_F3X6L5_B (insn);
369       *rc = GET_IW_F3X6L5_C (insn);
370       return 1;
371     }
372   else if (op->match == MATCH_R2_SUB_N)
373     {
374       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_A3 (insn)];
375       *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_B3 (insn)];
376       *rc = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T3X1_C3 (insn)];
377       return 1;
378     }
379   return 0;
380 }
381
382 /* Match and disassemble an ADDI-type instruction, with 2 register operands
383    and one immediate operand.
384    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
385
386 static int
387 nios2_match_addi (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
388                   unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm)
389 {
390   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
391
392   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_ADDI)
393     {
394       *ra = GET_IW_I_A (insn);
395       *rb = GET_IW_I_B (insn);
396       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
397       return 1;
398     }
399   else if (!is_r2)
400     return 0;
401   else if (op->match == MATCH_R2_ADDI)
402     {
403       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
404       *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
405       *imm = (signed) (GET_IW_F2I16_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
406       return 1;
407     }
408   else if (op->match == MATCH_R2_ADDI_N || op->match == MATCH_R2_SUBI_N)
409     {
410       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2X1I3_A3 (insn)];
411       *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2X1I3_B3 (insn)];
412       *imm = nios2_r2_asi_n_mappings[GET_IW_T2X1I3_IMM3 (insn)];
413       if (op->match == MATCH_R2_SUBI_N)
414         *imm = - (*imm);
415       return 1;
416     }
417   else if (op->match == MATCH_R2_SPADDI_N)
418     {
419       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T1I7_A3 (insn)];
420       *rb = NIOS2_SP_REGNUM;
421       *imm = GET_IW_T1I7_IMM7 (insn) << 2;
422       return 1;
423     }
424   else if (op->match == MATCH_R2_SPINCI_N || op->match == MATCH_R2_SPDECI_N)
425     {
426       *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
427       *rb = NIOS2_SP_REGNUM;
428       *imm = GET_IW_X1I7_IMM7 (insn) << 2;
429       if (op->match == MATCH_R2_SPDECI_N)
430         *imm = - (*imm);
431       return 1;
432     }
433   return 0;
434 }
435
436 /* Match and disassemble an ORHI-type instruction, with 2 register operands
437    and one unsigned immediate operand.
438    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
439
440 static int
441 nios2_match_orhi (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
442                   unsigned long mach, int *ra, int *rb, unsigned int *uimm)
443 {
444   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
445
446   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_ORHI)
447     {
448       *ra = GET_IW_I_A (insn);
449       *rb = GET_IW_I_B (insn);
450       *uimm = GET_IW_I_IMM16 (insn);
451       return 1;
452     }
453   else if (!is_r2)
454     return 0;
455   else if (op->match == MATCH_R2_ORHI)
456     {
457       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
458       *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
459       *uimm = GET_IW_F2I16_IMM16 (insn);
460       return 1;
461     }
462   return 0;
463 }
464
465 /* Match and disassemble a STW-type instruction, with 2 register operands
466    and one immediate operand.
467    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
468
469 static int
470 nios2_match_stw (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
471                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm)
472 {
473   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
474
475   if (!is_r2 && (op->match == MATCH_R1_STW || op->match == MATCH_R1_STWIO))
476     {
477       *ra = GET_IW_I_A (insn);
478       *rb = GET_IW_I_B (insn);
479       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
480       return 1;
481     }
482   else if (!is_r2)
483     return 0;
484   else if (op->match == MATCH_R2_STW)
485     {
486       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
487       *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
488       *imm = (signed) (GET_IW_F2I16_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
489       return 1;
490     }
491   else if (op->match == MATCH_R2_STWIO)
492     {
493       *ra = GET_IW_F2X4I12_A (insn);
494       *rb = GET_IW_F2X4I12_B (insn);
495       *imm = (signed) (GET_IW_F2X4I12_IMM12 (insn) << 20) >> 20;
496       return 1;
497     }
498   else if (op->match == MATCH_R2_STW_N)
499     {
500       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2I4_A3 (insn)];
501       *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2I4_B3 (insn)];
502       *imm = GET_IW_T2I4_IMM4 (insn) << 2;
503       return 1;
504     }
505   else if (op->match == MATCH_R2_STWSP_N)
506     {
507       *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
508       *rb = GET_IW_F1I5_B (insn);
509       *imm = GET_IW_F1I5_IMM5 (insn) << 2;
510       return 1;
511     }
512   else if (op->match == MATCH_R2_STWZ_N)
513     {
514       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T1X1I6_A3 (insn)];
515       *rb = 0;
516       *imm = GET_IW_T1X1I6_IMM6 (insn) << 2;
517       return 1;
518     }
519   return 0;
520 }
521
522 /* Match and disassemble a LDW-type instruction, with 2 register operands
523    and one immediate operand.
524    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
525
526 static int
527 nios2_match_ldw (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
528                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm)
529 {
530   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
531
532   if (!is_r2 && (op->match == MATCH_R1_LDW || op->match == MATCH_R1_LDWIO))
533     {
534       *ra = GET_IW_I_A (insn);
535       *rb = GET_IW_I_B (insn);
536       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
537       return 1;
538     }
539   else if (!is_r2)
540     return 0;
541   else if (op->match == MATCH_R2_LDW)
542     {
543       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
544       *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
545       *imm = (signed) (GET_IW_F2I16_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
546       return 1;
547     }
548   else if (op->match == MATCH_R2_LDWIO)
549     {
550       *ra = GET_IW_F2X4I12_A (insn);
551       *rb = GET_IW_F2X4I12_B (insn);
552       *imm = (signed) (GET_IW_F2X4I12_IMM12 (insn) << 20) >> 20;
553       return 1;
554     }
555   else if (op->match == MATCH_R2_LDW_N)
556     {
557       *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2I4_A3 (insn)];
558       *rb = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T2I4_B3 (insn)];
559       *imm = GET_IW_T2I4_IMM4 (insn) << 2;
560       return 1;
561     }
562   else if (op->match == MATCH_R2_LDWSP_N)
563     {
564       *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
565       *rb = GET_IW_F1I5_B (insn);
566       *imm = GET_IW_F1I5_IMM5 (insn) << 2;
567       return 1;
568     }
569   return 0;
570 }
571
572 /* Match and disassemble a RDCTL instruction, with 2 register operands.
573    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
574
575 static int
576 nios2_match_rdctl (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
577                    unsigned long mach, int *ra, int *rc)
578 {
579   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
580
581   if (!is_r2 && (op->match == MATCH_R1_RDCTL))
582     {
583       *ra = GET_IW_R_IMM5 (insn);
584       *rc = GET_IW_R_C (insn);
585       return 1;
586     }
587   else if (!is_r2)
588     return 0;
589   else if (op->match == MATCH_R2_RDCTL)
590     {
591       *ra = GET_IW_F3X6L5_IMM5 (insn);
592       *rc = GET_IW_F3X6L5_C (insn);
593       return 1;
594     }
595   return 0;
596 }
597
598 /* Match and disassemble a PUSH.N or STWM instruction.
599    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
600
601 static int
602 nios2_match_stwm (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
603                   unsigned long mach, unsigned int *reglist,
604                   int *ra, int *imm, int *wb, int *id)
605 {
606   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
607
608   if (!is_r2)
609     return 0;
610   else if (op->match == MATCH_R2_PUSH_N)
611     {
612       *reglist = 1 << 31;
613       if (GET_IW_L5I4X1_FP (insn))
614         *reglist |= (1 << 28);
615       if (GET_IW_L5I4X1_CS (insn))
616         {
617           int val = GET_IW_L5I4X1_REGRANGE (insn);
618           *reglist |= nios2_r2_reg_range_mappings[val];
619         }
620       *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
621       *imm = GET_IW_L5I4X1_IMM4 (insn) << 2;
622       *wb = 1;
623       *id = 0;
624       return 1;
625     }
626   else if (op->match == MATCH_R2_STWM)
627     {
628       unsigned int rawmask = GET_IW_F1X4L17_REGMASK (insn);
629       if (GET_IW_F1X4L17_RS (insn))
630         {
631           *reglist = ((rawmask << 14) & 0x00ffc000);
632           if (rawmask & (1 << 10))
633             *reglist |= (1 << 28);
634           if (rawmask & (1 << 11))
635             *reglist |= (1 << 31);
636         }
637       else
638         *reglist = rawmask << 2;
639       *ra = GET_IW_F1X4L17_A (insn);
640       *imm = 0;
641       *wb = GET_IW_F1X4L17_WB (insn);
642       *id = GET_IW_F1X4L17_ID (insn);
643       return 1;
644     }
645   return 0;
646 }
647
648 /* Match and disassemble a POP.N or LDWM instruction.
649    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
650
651 static int
652 nios2_match_ldwm (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
653                   unsigned long mach, unsigned int *reglist,
654                   int *ra, int *imm, int *wb, int *id, int *ret)
655 {
656   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
657
658   if (!is_r2)
659     return 0;
660   else if (op->match == MATCH_R2_POP_N)
661     {
662       *reglist = 1 << 31;
663       if (GET_IW_L5I4X1_FP (insn))
664         *reglist |= (1 << 28);
665       if (GET_IW_L5I4X1_CS (insn))
666         {
667           int val = GET_IW_L5I4X1_REGRANGE (insn);
668           *reglist |= nios2_r2_reg_range_mappings[val];
669         }
670       *ra = NIOS2_SP_REGNUM;
671       *imm = GET_IW_L5I4X1_IMM4 (insn) << 2;
672       *wb = 1;
673       *id = 1;
674       *ret = 1;
675       return 1;
676     }
677   else if (op->match == MATCH_R2_LDWM)
678     {
679       unsigned int rawmask = GET_IW_F1X4L17_REGMASK (insn);
680       if (GET_IW_F1X4L17_RS (insn))
681         {
682           *reglist = ((rawmask << 14) & 0x00ffc000);
683           if (rawmask & (1 << 10))
684             *reglist |= (1 << 28);
685           if (rawmask & (1 << 11))
686             *reglist |= (1 << 31);
687         }
688       else
689         *reglist = rawmask << 2;
690       *ra = GET_IW_F1X4L17_A (insn);
691       *imm = 0;
692       *wb = GET_IW_F1X4L17_WB (insn);
693       *id = GET_IW_F1X4L17_ID (insn);
694       *ret = GET_IW_F1X4L17_PC (insn);
695       return 1;
696     }
697   return 0;
698 }
699
700 /* Match and disassemble a branch instruction, with (potentially)
701    2 register operands and one immediate operand.
702    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
703
704 enum branch_condition {
705   branch_none,
706   branch_eq,
707   branch_ne,
708   branch_ge,
709   branch_geu,
710   branch_lt,
711   branch_ltu
712 };
713   
714 static int
715 nios2_match_branch (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
716                     unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm,
717                     enum branch_condition *cond)
718 {
719   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
720
721   if (!is_r2)
722     {
723       switch (op->match)
724         {
725         case MATCH_R1_BR:
726           *cond = branch_none;
727           break;
728         case MATCH_R1_BEQ:
729           *cond = branch_eq;
730           break;
731         case MATCH_R1_BNE:
732           *cond = branch_ne;
733           break;
734         case MATCH_R1_BGE:
735           *cond = branch_ge;
736           break;
737         case MATCH_R1_BGEU:
738           *cond = branch_geu;
739           break;
740         case MATCH_R1_BLT:
741           *cond = branch_lt;
742           break;
743         case MATCH_R1_BLTU:
744           *cond = branch_ltu;
745           break;
746         default:
747           return 0;
748         }
749       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
750       *ra = GET_IW_I_A (insn);
751       *rb = GET_IW_I_B (insn);
752       return 1;
753     }
754   else
755     {
756       switch (op->match)
757         {
758         case MATCH_R2_BR_N:
759           *cond = branch_none;
760           *ra = NIOS2_Z_REGNUM;
761           *rb = NIOS2_Z_REGNUM;
762           *imm = (signed) ((GET_IW_I10_IMM10 (insn) << 1) << 21) >> 21;
763           return 1;
764         case MATCH_R2_BEQZ_N:
765           *cond = branch_eq;
766           *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T1I7_A3 (insn)];
767           *rb = NIOS2_Z_REGNUM;
768           *imm = (signed) ((GET_IW_T1I7_IMM7 (insn) << 1) << 24) >> 24;
769           return 1;
770         case MATCH_R2_BNEZ_N:
771           *cond = branch_ne;
772           *ra = nios2_r2_reg3_mappings[GET_IW_T1I7_A3 (insn)];
773           *rb = NIOS2_Z_REGNUM;
774           *imm = (signed) ((GET_IW_T1I7_IMM7 (insn) << 1) << 24) >> 24;
775           return 1;
776         case MATCH_R2_BR:
777           *cond = branch_none;
778           break;
779         case MATCH_R2_BEQ:
780           *cond = branch_eq;
781           break;
782         case MATCH_R2_BNE:
783           *cond = branch_ne;
784           break;
785         case MATCH_R2_BGE:
786           *cond = branch_ge;
787           break;
788         case MATCH_R2_BGEU:
789           *cond = branch_geu;
790           break;
791         case MATCH_R2_BLT:
792           *cond = branch_lt;
793           break;
794         case MATCH_R2_BLTU:
795           *cond = branch_ltu;
796           break;
797         default:
798           return 0;
799         }
800       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
801       *rb = GET_IW_F2I16_B (insn);
802       *imm = (signed) (GET_IW_F2I16_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
803       return 1;
804     }
805   return 0;
806 }
807
808 /* Match and disassemble a direct jump instruction, with an
809    unsigned operand.  Returns true on success, and fills in the operand
810    pointer.  */
811
812 static int
813 nios2_match_jmpi (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
814                   unsigned long mach, unsigned int *uimm)
815 {
816   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
817
818   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_JMPI)
819     {
820       *uimm = GET_IW_J_IMM26 (insn) << 2;
821       return 1;
822     }
823   else if (!is_r2)
824     return 0;
825   else if (op->match == MATCH_R2_JMPI)
826     {
827       *uimm = GET_IW_L26_IMM26 (insn) << 2;
828       return 1;
829     }
830   return 0;
831 }
832
833 /* Match and disassemble a direct call instruction, with an
834    unsigned operand.  Returns true on success, and fills in the operand
835    pointer.  */
836
837 static int
838 nios2_match_calli (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
839                    unsigned long mach, unsigned int *uimm)
840 {
841   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
842
843   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_CALL)
844     {
845       *uimm = GET_IW_J_IMM26 (insn) << 2;
846       return 1;
847     }
848   else if (!is_r2)
849     return 0;
850   else if (op->match == MATCH_R2_CALL)
851     {
852       *uimm = GET_IW_L26_IMM26 (insn) << 2;
853       return 1;
854     }
855   return 0;
856 }
857
858 /* Match and disassemble an indirect jump instruction, with a
859    (possibly implicit) register operand.  Returns true on success, and fills
860    in the operand pointer.  */
861
862 static int
863 nios2_match_jmpr (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
864                   unsigned long mach, int *ra)
865 {
866   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
867
868   if (!is_r2)
869     switch (op->match)
870       {
871       case MATCH_R1_JMP:
872         *ra = GET_IW_I_A (insn);
873         return 1;
874       case MATCH_R1_RET:
875         *ra = NIOS2_RA_REGNUM;
876         return 1;
877       case MATCH_R1_ERET:
878         *ra = NIOS2_EA_REGNUM;
879         return 1;
880       case MATCH_R1_BRET:
881         *ra = NIOS2_BA_REGNUM;
882         return 1;
883       default:
884         return 0;
885       }
886   else
887     switch (op->match)
888       {
889       case MATCH_R2_JMP:
890         *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
891         return 1;
892       case MATCH_R2_JMPR_N:
893         *ra = GET_IW_F1X1_A (insn);
894         return 1;
895       case MATCH_R2_RET:
896       case MATCH_R2_RET_N:
897         *ra = NIOS2_RA_REGNUM;
898         return 1;
899       case MATCH_R2_ERET:
900         *ra = NIOS2_EA_REGNUM;
901         return 1;
902       case MATCH_R2_BRET:
903         *ra = NIOS2_BA_REGNUM;
904         return 1;
905       default:
906         return 0;
907       }
908   return 0;
909 }
910
911 /* Match and disassemble an indirect call instruction, with a register
912    operand.  Returns true on success, and fills in the operand pointer.  */
913
914 static int
915 nios2_match_callr (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
916                    unsigned long mach, int *ra)
917 {
918   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
919
920   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_CALLR)
921     {
922       *ra = GET_IW_I_A (insn);
923       return 1;
924     }
925   else if (!is_r2)
926     return 0;
927   else if (op->match == MATCH_R2_CALLR)
928     {
929       *ra = GET_IW_F2I16_A (insn);
930       return 1;
931     }
932   else if (op->match == MATCH_R2_CALLR_N)
933     {
934       *ra = GET_IW_F1X1_A (insn);
935       return 1;
936     }
937   return 0;
938 }
939
940 /* Match and disassemble a break instruction, with an unsigned operand.
941    Returns true on success, and fills in the operand pointer.  */
942
943 static int
944 nios2_match_break (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
945                   unsigned long mach, unsigned int *uimm)
946 {
947   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
948
949   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_BREAK)
950     {
951       *uimm = GET_IW_R_IMM5 (insn);
952       return 1;
953     }
954   else if (!is_r2)
955     return 0;
956   else if (op->match == MATCH_R2_BREAK)
957     {
958       *uimm = GET_IW_F3X6L5_IMM5 (insn);
959       return 1;
960     }
961   else if (op->match == MATCH_R2_BREAK_N)
962     {
963       *uimm = GET_IW_X2L5_IMM5 (insn);
964       return 1;
965     }
966   return 0;
967 }
968
969 /* Match and disassemble a trap instruction, with an unsigned operand.
970    Returns true on success, and fills in the operand pointer.  */
971
972 static int
973 nios2_match_trap (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
974                   unsigned long mach, unsigned int *uimm)
975 {
976   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
977
978   if (!is_r2 && op->match == MATCH_R1_TRAP)
979     {
980       *uimm = GET_IW_R_IMM5 (insn);
981       return 1;
982     }
983   else if (!is_r2)
984     return 0;
985   else if (op->match == MATCH_R2_TRAP)
986     {
987       *uimm = GET_IW_F3X6L5_IMM5 (insn);
988       return 1;
989     }
990   else if (op->match == MATCH_R2_TRAP_N)
991     {
992       *uimm = GET_IW_X2L5_IMM5 (insn);
993       return 1;
994     }
995   return 0;
996 }
997
998 /* Helper function to identify when we're in a function epilogue;
999    that is, the part of the function from the point at which the
1000    stack adjustments are made, to the return or sibcall.
1001    Note that we may have several stack adjustment instructions, and
1002    this function needs to test whether the stack teardown has already
1003    started before current_pc, not whether it has completed.  */
1004
1005 static int
1006 nios2_in_epilogue_p (struct gdbarch *gdbarch,
1007                      CORE_ADDR current_pc,
1008                      CORE_ADDR start_pc)
1009 {
1010   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1011   int is_r2 = (mach == bfd_mach_nios2r2);
1012   /* Maximum number of possibly-epilogue instructions to check.
1013      Note that this number should not be too large, else we can
1014      potentially end up iterating through unmapped memory.  */
1015   int ninsns, max_insns = 5;
1016   unsigned int insn;
1017   const struct nios2_opcode *op = NULL;
1018   unsigned int uimm;
1019   int imm;
1020   int wb, id, ret;
1021   int ra, rb, rc;
1022   enum branch_condition cond;
1023   CORE_ADDR pc;
1024
1025   /* There has to be a previous instruction in the function.  */
1026   if (current_pc <= start_pc)
1027     return 0;
1028
1029   /* Find the previous instruction before current_pc.  For R2, it might
1030      be either a 16-bit or 32-bit instruction; the only way to know for
1031      sure is to scan through from the beginning of the function,
1032      disassembling as we go.  */
1033   if (is_r2)
1034     for (pc = start_pc; ; )
1035       {
1036         op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
1037         if (op == NULL)
1038           return 0;
1039         if (pc + op->size < current_pc)
1040           pc += op->size;
1041         else
1042           break;
1043         /* We can skip over insns to a forward branch target.  Since
1044            the branch offset is relative to the next instruction,
1045            it's correct to do this after incrementing the pc above.  */
1046         if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond)
1047             && imm > 0
1048             && pc + imm < current_pc)
1049           pc += imm;
1050       }
1051   /* Otherwise just go back to the previous 32-bit insn.  */
1052   else
1053     pc = current_pc - NIOS2_OPCODE_SIZE;
1054
1055   /* Beginning with the previous instruction we just located, check whether
1056      we are in a sequence of at least one stack adjustment instruction.
1057      Possible instructions here include:
1058          ADDI sp, sp, n
1059          ADD sp, sp, rn
1060          LDW sp, n(sp)
1061          SPINCI.N n
1062          LDWSP.N sp, n(sp)
1063          LDWM {reglist}, (sp)++, wb */
1064   for (ninsns = 0; ninsns < max_insns; ninsns++)
1065     {
1066       int ok = 0;
1067
1068       /* Fetch the insn at pc.  */
1069       op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
1070       if (op == NULL)
1071         return 0;
1072       pc += op->size;
1073
1074       /* Was it a stack adjustment?  */
1075       if (nios2_match_addi (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
1076         ok = (rb == NIOS2_SP_REGNUM);
1077       else if (nios2_match_add (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
1078         ok = (rc == NIOS2_SP_REGNUM);
1079       else if (nios2_match_ldw (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
1080         ok = (rb == NIOS2_SP_REGNUM);
1081       else if (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &uimm, &ra,
1082                                  &imm, &wb, &ret, &id))
1083         ok = (ra == NIOS2_SP_REGNUM && wb && id);
1084       if (!ok)
1085         break;
1086     }
1087
1088   /* No stack adjustments found.  */
1089   if (ninsns == 0)
1090     return 0;
1091
1092   /* We found more stack adjustments than we expect GCC to be generating.
1093      Since it looks like a stack unwind might be in progress tell GDB to
1094      treat it as such.  */
1095   if (ninsns == max_insns)
1096     return 1;
1097
1098   /* The next instruction following the stack adjustments must be a
1099      return, jump, or unconditional branch, or a CDX pop.n or ldwm
1100      that does an implicit return.  */
1101   if (nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
1102       || nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
1103       || (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &uimm, &ra, &imm, &wb, &id, &ret)
1104           && ret)
1105       || (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond)
1106           && cond == branch_none))
1107     return 1;
1108
1109   return 0;
1110 }
1111
1112 /* Implement the stack_frame_destroyed_p gdbarch method.  */
1113
1114 static int
1115 nios2_stack_frame_destroyed_p (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR pc)
1116 {
1117   CORE_ADDR func_addr;
1118
1119   if (find_pc_partial_function (pc, NULL, &func_addr, NULL))
1120     return nios2_in_epilogue_p (gdbarch, pc, func_addr);
1121
1122   return 0;
1123 }
1124
1125 /* Do prologue analysis, returning the PC of the first instruction
1126    after the function prologue.  Assumes CACHE has already been
1127    initialized.  THIS_FRAME can be null, in which case we are only
1128    interested in skipping the prologue.  Otherwise CACHE is filled in
1129    from the frame information.
1130
1131    The prologue may consist of the following parts:
1132      1) Profiling instrumentation.  For non-PIC code it looks like:
1133           mov    r8, ra
1134           call   mcount
1135           mov    ra, r8
1136
1137      2) A stack adjustment and save of R4-R7 for varargs functions.
1138         For R2 CDX this is typically handled with a STWM, otherwise
1139         this is typically merged with item 3.
1140
1141      3) A stack adjustment and save of the callee-saved registers.
1142         For R2 CDX these are typically handled with a PUSH.N or STWM,
1143         otherwise as an explicit SP decrement and individual register
1144         saves.
1145
1146         There may also be a stack switch here in an exception handler
1147         in place of a stack adjustment.  It looks like:
1148           movhi  rx, %hiadj(newstack)
1149           addhi  rx, rx, %lo(newstack)
1150           stw    sp, constant(rx)
1151           mov    sp, rx
1152
1153      4) A frame pointer save, which can be either a MOV or ADDI.
1154
1155      5) A further stack pointer adjustment.  This is normally included
1156         adjustment in step 3 unless the total adjustment is too large
1157         to be done in one step.
1158
1159      7) A stack overflow check, which can take either of these forms:
1160           bgeu   sp, rx, +8
1161           trap  3
1162         or
1163           bltu   sp, rx, .Lstack_overflow
1164           ...
1165         .Lstack_overflow:
1166           trap  3
1167           
1168         Older versions of GCC emitted "break 3" instead of "trap 3" here,
1169         so we check for both cases.
1170
1171         Older GCC versions emitted stack overflow checks after the SP
1172         adjustments in both steps 3 and 4.  Starting with GCC 6, there is
1173         at most one overflow check, which is placed before the first
1174         stack adjustment for R2 CDX and after the first stack adjustment
1175         otherwise.
1176
1177     The prologue instructions may be combined or interleaved with other
1178     instructions.
1179
1180     To cope with all this variability we decode all the instructions
1181     from the start of the prologue until we hit an instruction that
1182     cannot possibly be a prologue instruction, such as a branch, call,
1183     return, or epilogue instruction.  The prologue is considered to end
1184     at the last instruction that can definitely be considered a
1185     prologue instruction.  */
1186
1187 static CORE_ADDR
1188 nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
1189                         const CORE_ADDR current_pc,
1190                         struct nios2_unwind_cache *cache,
1191                         struct frame_info *this_frame)
1192 {
1193   /* Maximum number of possibly-prologue instructions to check.
1194      Note that this number should not be too large, else we can
1195      potentially end up iterating through unmapped memory.  */
1196   int ninsns, max_insns = 50;
1197   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
1198   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1199
1200   /* Does the frame set up the FP register?  */
1201   int base_reg = 0;
1202
1203   struct reg_value *value = cache->reg_value;
1204   struct reg_value temp_value[NIOS2_NUM_REGS];
1205
1206   int i;
1207
1208   /* Save the starting PC so we can correct the pc after running
1209      through the prolog, using symbol info.  */
1210   CORE_ADDR pc = start_pc;
1211
1212   /* Is this an exception handler?  */
1213   int exception_handler = 0;
1214
1215   /* What was the original value of SP (or fake original value for
1216      functions which switch stacks?  */
1217   CORE_ADDR frame_high;
1218
1219   /* The last definitely-prologue instruction seen.  */
1220   CORE_ADDR prologue_end;
1221
1222   /* Is this the innermost function?  */
1223   int innermost = (this_frame ? (frame_relative_level (this_frame) == 0) : 1);
1224
1225   if (nios2_debug)
1226     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
1227                         "{ nios2_analyze_prologue start=%s, current=%s ",
1228                         paddress (gdbarch, start_pc),
1229                         paddress (gdbarch, current_pc));
1230
1231   /* Set up the default values of the registers.  */
1232   nios2_setup_default (cache);
1233
1234   /* Find the prologue instructions.  */
1235   prologue_end = start_pc;
1236   for (ninsns = 0; ninsns < max_insns; ninsns++)
1237     {
1238       /* Present instruction.  */
1239       uint32_t insn;
1240       const struct nios2_opcode *op;
1241       int ra, rb, rc, imm;
1242       unsigned int uimm;
1243       unsigned int reglist;
1244       int wb, id, ret;
1245       enum branch_condition cond;
1246
1247       if (pc == current_pc)
1248       {
1249         /* When we reach the current PC we must save the current
1250            register state (for the backtrace) but keep analysing
1251            because there might be more to find out (eg. is this an
1252            exception handler).  */
1253         memcpy (temp_value, value, sizeof (temp_value));
1254         value = temp_value;
1255         if (nios2_debug)
1256           fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "*");
1257       }
1258
1259       op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
1260
1261       /* Unknown opcode?  Stop scanning.  */
1262       if (op == NULL)
1263         break;
1264       pc += op->size;
1265
1266       if (nios2_debug)
1267         {
1268           if (op->size == 2)
1269             fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "[%04X]", insn & 0xffff);
1270           else
1271             fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "[%08X]", insn);
1272         }
1273
1274       /* The following instructions can appear in the prologue.  */
1275
1276       if (nios2_match_add (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
1277         {
1278           /* ADD   rc, ra, rb  (also used for MOV) */
1279           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM
1280               && rb == 0
1281               && value[ra].reg == cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg)
1282             {
1283               /* If the previous value of SP is available somewhere
1284                  near the new stack pointer value then this is a
1285                  stack switch.  */
1286
1287               /* If any registers were saved on the stack before then
1288                  we can't backtrace into them now.  */
1289               for (i = 0 ; i < NIOS2_NUM_REGS ; i++)
1290                 {
1291                   if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_SP_REGNUM)
1292                     cache->reg_saved[i].basereg = -1;
1293                   if (value[i].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1294                     value[i].reg = -1;
1295                 }
1296
1297               /* Create a fake "high water mark" 4 bytes above where SP
1298                  was stored and fake up the registers to be consistent
1299                  with that.  */
1300               value[NIOS2_SP_REGNUM].reg = NIOS2_SP_REGNUM;
1301               value[NIOS2_SP_REGNUM].offset
1302                 = (value[ra].offset
1303                    - cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr
1304                    - 4);
1305               cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg = NIOS2_SP_REGNUM;
1306               cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr = -4;
1307             }
1308
1309           else if (rc == NIOS2_SP_REGNUM && ra == NIOS2_FP_REGNUM)
1310             /* This is setting SP from FP.  This only happens in the
1311                function epilogue.  */
1312             break;
1313
1314           else if (rc != 0)
1315             {
1316               if (value[rb].reg == 0)
1317                 value[rc].reg = value[ra].reg;
1318               else if (value[ra].reg == 0)
1319                 value[rc].reg = value[rb].reg;
1320               else
1321                 value[rc].reg = -1;
1322               value[rc].offset = value[ra].offset + value[rb].offset;
1323             }
1324
1325           /* The add/move is only considered a prologue instruction
1326              if the destination is SP or FP.  */
1327           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM || rc == NIOS2_FP_REGNUM)
1328             prologue_end = pc;
1329         }
1330       
1331       else if (nios2_match_sub (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
1332         {
1333           /* SUB   rc, ra, rb */
1334           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM && rb == NIOS2_SP_REGNUM
1335               && value[rc].reg != 0)
1336             /* If we are decrementing the SP by a non-constant amount,
1337                this is alloca, not part of the prologue.  */
1338             break;
1339           else if (rc != 0)
1340             {
1341               if (value[rb].reg == 0)
1342                 value[rc].reg = value[ra].reg;
1343               else
1344                 value[rc].reg = -1;
1345               value[rc].offset = value[ra].offset - value[rb].offset;
1346             }
1347         }
1348
1349       else if (nios2_match_addi (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
1350         {
1351           /* ADDI    rb, ra, imm */
1352
1353           /* A positive stack adjustment has to be part of the epilogue.  */
1354           if (rb == NIOS2_SP_REGNUM
1355               && (imm > 0 || value[ra].reg != NIOS2_SP_REGNUM))
1356             break;
1357
1358           /* Likewise restoring SP from FP.  */
1359           else if (rb == NIOS2_SP_REGNUM && ra == NIOS2_FP_REGNUM)
1360             break;
1361
1362           if (rb != 0)
1363             {
1364               value[rb].reg    = value[ra].reg;
1365               value[rb].offset = value[ra].offset + imm;
1366             }
1367
1368           /* The add is only considered a prologue instruction
1369              if the destination is SP or FP.  */
1370           if (rb == NIOS2_SP_REGNUM || rb == NIOS2_FP_REGNUM)
1371             prologue_end = pc;
1372         }
1373
1374       else if (nios2_match_orhi (insn, op, mach, &ra, &rb, &uimm))
1375         {
1376           /* ORHI  rb, ra, uimm   (also used for MOVHI) */
1377           if (rb != 0)
1378             {
1379               value[rb].reg    = (value[ra].reg == 0) ? 0 : -1;
1380               value[rb].offset = value[ra].offset | (uimm << 16);
1381             }
1382         }
1383
1384       else if (nios2_match_stw (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
1385         {
1386           /* STW rb, imm(ra) */
1387
1388           /* Are we storing the original value of a register to the stack?
1389              For exception handlers the value of EA-4 (return
1390              address from interrupts etc) is sometimes stored.  */
1391           int orig = value[rb].reg;
1392           if (orig > 0
1393               && (value[rb].offset == 0
1394                   || (orig == NIOS2_EA_REGNUM && value[rb].offset == -4))
1395               && value[ra].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1396             {
1397               if (pc < current_pc)
1398                 {
1399                   /* Save off callee saved registers.  */
1400                   cache->reg_saved[orig].basereg = value[ra].reg;
1401                   cache->reg_saved[orig].addr = value[ra].offset + imm;
1402                 }
1403               
1404               prologue_end = pc;
1405               
1406               if (orig == NIOS2_EA_REGNUM || orig == NIOS2_ESTATUS_REGNUM)
1407                 exception_handler = 1;
1408             }
1409           else
1410             /* Non-stack memory writes cannot appear in the prologue.  */
1411             break;
1412         }
1413
1414       else if (nios2_match_stwm (insn, op, mach,
1415                                  &reglist, &ra, &imm, &wb, &id))
1416         {
1417           /* PUSH.N {reglist}, adjust
1418              or
1419              STWM {reglist}, --(SP)[, writeback] */
1420           int i;
1421           int off = 0;
1422
1423           if (ra != NIOS2_SP_REGNUM || id != 0)
1424             /* This is a non-stack-push memory write and cannot be
1425                part of the prologue.  */
1426             break;
1427
1428           for (i = 31; i >= 0; i--)
1429             if (reglist & (1 << i))
1430               {
1431                 int orig = value[i].reg;
1432                 
1433                 off += 4;
1434                 if (orig > 0 && value[i].offset == 0 && pc < current_pc)
1435                   {
1436                     cache->reg_saved[orig].basereg
1437                       = value[NIOS2_SP_REGNUM].reg;
1438                     cache->reg_saved[orig].addr
1439                       = value[NIOS2_SP_REGNUM].offset - off;
1440                   }
1441               }
1442
1443           if (wb)
1444             value[NIOS2_SP_REGNUM].offset -= off;
1445           value[NIOS2_SP_REGNUM].offset -= imm;
1446
1447           prologue_end = pc;
1448         }
1449
1450       else if (nios2_match_rdctl (insn, op, mach, &ra, &rc))
1451         {
1452           /* RDCTL rC, ctlN
1453              This can appear in exception handlers in combination with
1454              a subsequent save to the stack frame.  */
1455           if (rc != 0)
1456             {
1457               value[rc].reg    = NIOS2_STATUS_REGNUM + ra;
1458               value[rc].offset = 0;
1459             }
1460         }
1461
1462       else if (nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
1463         {
1464           if (value[8].reg == NIOS2_RA_REGNUM
1465               && value[8].offset == 0
1466               && value[NIOS2_SP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM
1467               && value[NIOS2_SP_REGNUM].offset == 0)
1468             {
1469               /* A CALL instruction.  This is treated as a call to mcount
1470                  if ra has been stored into r8 beforehand and if it's
1471                  before the stack adjust.
1472                  Note mcount corrupts r2-r3, r9-r15 & ra.  */
1473               for (i = 2 ; i <= 3 ; i++)
1474                 value[i].reg = -1;
1475               for (i = 9 ; i <= 15 ; i++)
1476                 value[i].reg = -1;
1477               value[NIOS2_RA_REGNUM].reg = -1;
1478
1479               prologue_end = pc;
1480             }
1481
1482           /* Other calls are not part of the prologue.  */
1483           else
1484             break;
1485         }
1486
1487       else if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond))
1488         {
1489           /* Branches not involving a stack overflow check aren't part of
1490              the prologue.  */
1491           if (ra != NIOS2_SP_REGNUM)
1492             break;
1493           else if (cond == branch_geu)
1494             {
1495               /* BGEU sp, rx, +8
1496                  TRAP 3  (or BREAK 3)
1497                  This instruction sequence is used in stack checking;
1498                  we can ignore it.  */
1499               unsigned int next_insn;
1500               const struct nios2_opcode *next_op
1501                 = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &next_insn);
1502               if (next_op != NULL
1503                   && (nios2_match_trap (next_insn, op, mach, &uimm)
1504                       || nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm)))
1505                 pc += next_op->size;
1506               else
1507                 break;
1508             }
1509           else if (cond == branch_ltu)
1510             {
1511               /* BLTU sp, rx, .Lstackoverflow
1512                  If the location branched to holds a TRAP or BREAK
1513                  instruction then this is also stack overflow detection.  */
1514               unsigned int next_insn;
1515               const struct nios2_opcode *next_op
1516                 = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc + imm, &next_insn);
1517               if (next_op != NULL
1518                   && (nios2_match_trap (next_insn, op, mach, &uimm)
1519                       || nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm)))
1520                 ;
1521               else
1522                 break;
1523             }
1524           else
1525             break;
1526         }
1527
1528       /* All other calls, jumps, returns, TRAPs, or BREAKs terminate
1529          the prologue.  */
1530       else if (nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra)
1531                || nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
1532                || nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
1533                || (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &reglist, &ra,
1534                                      &imm, &wb, &id, &ret)
1535                    && ret)
1536                || nios2_match_trap (insn, op, mach, &uimm)
1537                || nios2_match_break (insn, op, mach, &uimm))
1538         break;
1539     }
1540
1541   /* If THIS_FRAME is NULL, we are being called from skip_prologue
1542      and are only interested in the PROLOGUE_END value, so just
1543      return that now and skip over the cache updates, which depend
1544      on having frame information.  */
1545   if (this_frame == NULL)
1546     return prologue_end;
1547
1548   /* If we are in the function epilogue and have already popped
1549      registers off the stack in preparation for returning, then we
1550      want to go back to the original register values.  */
1551   if (innermost && nios2_in_epilogue_p (gdbarch, current_pc, start_pc))
1552     nios2_setup_default (cache);
1553
1554   /* Exception handlers use a different return address register.  */
1555   if (exception_handler)
1556     cache->return_regnum = NIOS2_EA_REGNUM;
1557
1558   if (nios2_debug)
1559     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "\n-> retreg=%d, ", cache->return_regnum);
1560
1561   if (cache->reg_value[NIOS2_FP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1562     /* If the FP now holds an offset from the CFA then this is a
1563        normal frame which uses the frame pointer.  */
1564     base_reg = NIOS2_FP_REGNUM;
1565   else if (cache->reg_value[NIOS2_SP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1566     /* FP doesn't hold an offset from the CFA.  If SP still holds an
1567        offset from the CFA then we might be in a function which omits
1568        the frame pointer, or we might be partway through the prologue.
1569        In both cases we can find the CFA using SP.  */
1570     base_reg = NIOS2_SP_REGNUM;
1571   else
1572     {
1573       /* Somehow the stack pointer has been corrupted.
1574          We can't return.  */
1575       if (nios2_debug)
1576         fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "<can't reach cfa> }\n");
1577       return 0;
1578     }
1579
1580   if (cache->reg_value[base_reg].offset == 0
1581       || cache->reg_saved[NIOS2_RA_REGNUM].basereg != NIOS2_SP_REGNUM
1582       || cache->reg_saved[cache->return_regnum].basereg != NIOS2_SP_REGNUM)
1583     {
1584       /* If the frame didn't adjust the stack, didn't save RA or
1585          didn't save EA in an exception handler then it must either
1586          be a leaf function (doesn't call any other functions) or it
1587          can't return.  If it has called another function then it
1588          can't be a leaf, so set base == 0 to indicate that we can't
1589          backtrace past it.  */
1590
1591       if (!innermost)
1592         {
1593           /* If it isn't the innermost function then it can't be a
1594              leaf, unless it was interrupted.  Check whether RA for
1595              this frame is the same as PC.  If so then it probably
1596              wasn't interrupted.  */
1597           CORE_ADDR ra
1598             = get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_RA_REGNUM);
1599
1600           if (ra == current_pc)
1601             {
1602               if (nios2_debug)
1603                 fprintf_unfiltered
1604                   (gdb_stdlog,
1605                    "<noreturn ADJUST %s, r31@r%d+?>, r%d@r%d+?> }\n",
1606                    paddress (gdbarch, cache->reg_value[base_reg].offset),
1607                    cache->reg_saved[NIOS2_RA_REGNUM].basereg,
1608                    cache->return_regnum,
1609                    cache->reg_saved[cache->return_regnum].basereg);
1610               return 0;
1611             }
1612         }
1613     }
1614
1615   /* Get the value of whichever register we are using for the
1616      base.  */
1617   cache->base = get_frame_register_unsigned (this_frame, base_reg);
1618
1619   /* What was the value of SP at the start of this function (or just
1620      after the stack switch).  */
1621   frame_high = cache->base - cache->reg_value[base_reg].offset;
1622
1623   /* Adjust all the saved registers such that they contain addresses
1624      instead of offsets.  */
1625   for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1626     if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_SP_REGNUM)
1627       {
1628         cache->reg_saved[i].basereg = NIOS2_Z_REGNUM;
1629         cache->reg_saved[i].addr += frame_high;
1630       }
1631
1632   for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1633     if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_GP_REGNUM)
1634       {
1635         CORE_ADDR gp = get_frame_register_unsigned (this_frame,
1636                                                     NIOS2_GP_REGNUM);
1637
1638         for ( ; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1639           if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_GP_REGNUM)
1640             {
1641               cache->reg_saved[i].basereg = NIOS2_Z_REGNUM;
1642               cache->reg_saved[i].addr += gp;
1643             }
1644       }
1645
1646   /* Work out what the value of SP was on the first instruction of
1647      this function.  If we didn't switch stacks then this can be
1648      trivially computed from the base address.  */
1649   if (cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg == NIOS2_Z_REGNUM)
1650     cache->cfa
1651       = read_memory_unsigned_integer (cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr,
1652                                       4, byte_order);
1653   else
1654     cache->cfa = frame_high;
1655
1656   /* Exception handlers restore ESTATUS into STATUS.  */
1657   if (exception_handler)
1658     {
1659       cache->reg_saved[NIOS2_STATUS_REGNUM]
1660         = cache->reg_saved[NIOS2_ESTATUS_REGNUM];
1661       cache->reg_saved[NIOS2_ESTATUS_REGNUM].basereg = -1;
1662     }
1663
1664   if (nios2_debug)
1665     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "cfa=%s }\n",
1666                         paddress (gdbarch, cache->cfa));
1667
1668   return prologue_end;
1669 }
1670
1671 /* Implement the skip_prologue gdbarch hook.  */
1672
1673 static CORE_ADDR
1674 nios2_skip_prologue (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR start_pc)
1675 {
1676   CORE_ADDR func_addr;
1677
1678   struct nios2_unwind_cache cache;
1679
1680   /* See if we can determine the end of the prologue via the symbol
1681      table.  If so, then return either PC, or the PC after the
1682      prologue, whichever is greater.  */
1683   if (find_pc_partial_function (start_pc, NULL, &func_addr, NULL))
1684     {
1685       CORE_ADDR post_prologue_pc
1686         = skip_prologue_using_sal (gdbarch, func_addr);
1687
1688       if (post_prologue_pc != 0)
1689         return std::max (start_pc, post_prologue_pc);
1690     }
1691
1692   /* Prologue analysis does the rest....  */
1693   nios2_init_cache (&cache, start_pc);
1694   return nios2_analyze_prologue (gdbarch, start_pc, start_pc, &cache, NULL);
1695 }
1696
1697 /* Implement the breakpoint_kind_from_pc gdbarch method.  */
1698
1699 static int
1700 nios2_breakpoint_kind_from_pc (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR *pcptr)
1701 {
1702   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1703
1704   if (mach == bfd_mach_nios2r2)
1705     {
1706       unsigned int insn;
1707       const struct nios2_opcode *op
1708         = nios2_fetch_insn (gdbarch, *pcptr, &insn);
1709
1710       if (op && op->size == NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE)
1711         return NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE;
1712       else
1713         return NIOS2_OPCODE_SIZE;
1714     }
1715   else
1716     return NIOS2_OPCODE_SIZE;
1717 }
1718
1719 /* Implement the sw_breakpoint_from_kind gdbarch method.  */
1720
1721 static const gdb_byte *
1722 nios2_sw_breakpoint_from_kind (struct gdbarch *gdbarch, int kind, int *size)
1723 {
1724 /* The Nios II ABI for Linux says: "Userspace programs should not use
1725    the break instruction and userspace debuggers should not insert
1726    one." and "Userspace breakpoints are accomplished using the trap
1727    instruction with immediate operand 31 (all ones)."
1728
1729    So, we use "trap 31" consistently as the breakpoint on bare-metal
1730    as well as Linux targets.  */
1731
1732   /* R2 trap encoding:
1733      ((0x2d << 26) | (0x1f << 21) | (0x1d << 16) | (0x20 << 0))
1734      0xb7fd0020
1735      CDX trap.n encoding:
1736      ((0xd << 12) | (0x1f << 6) | (0x9 << 0))
1737      0xd7c9
1738      Note that code is always little-endian on R2.  */
1739   *size = kind;
1740
1741   if (kind == NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE)
1742     {
1743       static const gdb_byte cdx_breakpoint_le[] = {0xc9, 0xd7};
1744
1745       return cdx_breakpoint_le;
1746     }
1747   else
1748     {
1749       unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1750
1751       if (mach == bfd_mach_nios2r2)
1752         {
1753           static const gdb_byte r2_breakpoint_le[] = {0x20, 0x00, 0xfd, 0xb7};
1754
1755           return r2_breakpoint_le;
1756         }
1757       else
1758         {
1759           enum bfd_endian byte_order_for_code
1760             = gdbarch_byte_order_for_code (gdbarch);
1761           /* R1 trap encoding:
1762              ((0x1d << 17) | (0x2d << 11) | (0x1f << 6) | (0x3a << 0))
1763              0x003b6ffa */
1764           static const gdb_byte r1_breakpoint_le[] = {0xfa, 0x6f, 0x3b, 0x0};
1765           static const gdb_byte r1_breakpoint_be[] = {0x0, 0x3b, 0x6f, 0xfa};
1766
1767           if (byte_order_for_code == BFD_ENDIAN_BIG)
1768             return r1_breakpoint_be;
1769           else
1770             return r1_breakpoint_le;
1771         }
1772     }
1773 }
1774
1775 /* Implement the frame_align gdbarch method.  */
1776
1777 static CORE_ADDR
1778 nios2_frame_align (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR addr)
1779 {
1780   return align_down (addr, 4);
1781 }
1782
1783
1784 /* Implement the return_value gdbarch method.  */
1785
1786 static enum return_value_convention
1787 nios2_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
1788                     struct type *type, struct regcache *regcache,
1789                     gdb_byte *readbuf, const gdb_byte *writebuf)
1790 {
1791   if (TYPE_LENGTH (type) > 8)
1792     return RETURN_VALUE_STRUCT_CONVENTION;
1793
1794   if (readbuf)
1795     nios2_extract_return_value (gdbarch, type, regcache, readbuf);
1796   if (writebuf)
1797     nios2_store_return_value (gdbarch, type, regcache, writebuf);
1798
1799   return RETURN_VALUE_REGISTER_CONVENTION;
1800 }
1801
1802 /* Implement the dummy_id gdbarch method.  */
1803
1804 static struct frame_id
1805 nios2_dummy_id (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *this_frame)
1806 {
1807   return frame_id_build
1808     (get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM),
1809      get_frame_pc (this_frame));
1810 }
1811
1812 /* Implement the push_dummy_call gdbarch method.  */
1813
1814 static CORE_ADDR
1815 nios2_push_dummy_call (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
1816                        struct regcache *regcache, CORE_ADDR bp_addr,
1817                        int nargs, struct value **args, CORE_ADDR sp,
1818                        int struct_return, CORE_ADDR struct_addr)
1819 {
1820   int argreg;
1821   int float_argreg;
1822   int argnum;
1823   int len = 0;
1824   int stack_offset = 0;
1825   CORE_ADDR func_addr = find_function_addr (function, NULL);
1826   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
1827
1828   /* Set the return address register to point to the entry point of
1829      the program, where a breakpoint lies in wait.  */
1830   regcache_cooked_write_signed (regcache, NIOS2_RA_REGNUM, bp_addr);
1831
1832   /* Now make space on the stack for the args.  */
1833   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
1834     len += align_up (TYPE_LENGTH (value_type (args[argnum])), 4);
1835   sp -= len;
1836
1837   /* Initialize the register pointer.  */
1838   argreg = NIOS2_FIRST_ARGREG;
1839
1840   /* The struct_return pointer occupies the first parameter-passing
1841      register.  */
1842   if (struct_return)
1843     regcache_cooked_write_unsigned (regcache, argreg++, struct_addr);
1844
1845   /* Now load as many as possible of the first arguments into
1846      registers, and push the rest onto the stack.  Loop through args
1847      from first to last.  */
1848   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
1849     {
1850       const gdb_byte *val;
1851       struct value *arg = args[argnum];
1852       struct type *arg_type = check_typedef (value_type (arg));
1853       int len = TYPE_LENGTH (arg_type);
1854
1855       val = value_contents (arg);
1856
1857       /* Copy the argument to general registers or the stack in
1858          register-sized pieces.  Large arguments are split between
1859          registers and stack.  */
1860       while (len > 0)
1861         {
1862           int partial_len = (len < 4 ? len : 4);
1863
1864           if (argreg <= NIOS2_LAST_ARGREG)
1865             {
1866               /* The argument is being passed in a register.  */
1867               CORE_ADDR regval = extract_unsigned_integer (val, partial_len,
1868                                                            byte_order);
1869
1870               regcache_cooked_write_unsigned (regcache, argreg, regval);
1871               argreg++;
1872             }
1873           else
1874             {
1875               /* The argument is being passed on the stack.  */
1876               CORE_ADDR addr = sp + stack_offset;
1877
1878               write_memory (addr, val, partial_len);
1879               stack_offset += align_up (partial_len, 4);
1880             }
1881
1882           len -= partial_len;
1883           val += partial_len;
1884         }
1885     }
1886
1887   regcache_cooked_write_signed (regcache, NIOS2_SP_REGNUM, sp);
1888
1889   /* Return adjusted stack pointer.  */
1890   return sp;
1891 }
1892
1893 /* Implement the unwind_pc gdbarch method.  */
1894
1895 static CORE_ADDR
1896 nios2_unwind_pc (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *next_frame)
1897 {
1898   gdb_byte buf[4];
1899
1900   frame_unwind_register (next_frame, NIOS2_PC_REGNUM, buf);
1901   return extract_typed_address (buf, builtin_type (gdbarch)->builtin_func_ptr);
1902 }
1903
1904 /* Implement the unwind_sp gdbarch method.  */
1905
1906 static CORE_ADDR
1907 nios2_unwind_sp (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *this_frame)
1908 {
1909   return frame_unwind_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM);
1910 }
1911
1912 /* Use prologue analysis to fill in the register cache
1913    *THIS_PROLOGUE_CACHE for THIS_FRAME.  This function initializes
1914    *THIS_PROLOGUE_CACHE first.  */
1915
1916 static struct nios2_unwind_cache *
1917 nios2_frame_unwind_cache (struct frame_info *this_frame,
1918                           void **this_prologue_cache)
1919 {
1920   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
1921   CORE_ADDR current_pc;
1922   struct nios2_unwind_cache *cache;
1923
1924   if (*this_prologue_cache)
1925     return (struct nios2_unwind_cache *) *this_prologue_cache;
1926
1927   cache = FRAME_OBSTACK_ZALLOC (struct nios2_unwind_cache);
1928   *this_prologue_cache = cache;
1929
1930   /* Zero all fields.  */
1931   nios2_init_cache (cache, get_frame_func (this_frame));
1932
1933   /* Prologue analysis does the rest...  */
1934   current_pc = get_frame_pc (this_frame);
1935   if (cache->pc != 0)
1936     nios2_analyze_prologue (gdbarch, cache->pc, current_pc, cache, this_frame);
1937
1938   return cache;
1939 }
1940
1941 /* Implement the this_id function for the normal unwinder.  */
1942
1943 static void
1944 nios2_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
1945                      struct frame_id *this_id)
1946 {
1947   struct nios2_unwind_cache *cache =
1948     nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1949
1950   /* This marks the outermost frame.  */
1951   if (cache->base == 0)
1952     return;
1953
1954   *this_id = frame_id_build (cache->cfa, cache->pc);
1955 }
1956
1957 /* Implement the prev_register function for the normal unwinder.  */
1958
1959 static struct value *
1960 nios2_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
1961                            int regnum)
1962 {
1963   struct nios2_unwind_cache *cache =
1964     nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1965
1966   gdb_assert (regnum >= 0 && regnum < NIOS2_NUM_REGS);
1967
1968   /* The PC of the previous frame is stored in the RA register of
1969      the current frame.  Frob regnum so that we pull the value from
1970      the correct place.  */
1971   if (regnum == NIOS2_PC_REGNUM)
1972     regnum = cache->return_regnum;
1973
1974   if (regnum == NIOS2_SP_REGNUM && cache->cfa)
1975     return frame_unwind_got_constant (this_frame, regnum, cache->cfa);
1976
1977   /* If we've worked out where a register is stored then load it from
1978      there.  */
1979   if (cache->reg_saved[regnum].basereg == NIOS2_Z_REGNUM)
1980     return frame_unwind_got_memory (this_frame, regnum,
1981                                     cache->reg_saved[regnum].addr);
1982
1983   return frame_unwind_got_register (this_frame, regnum, regnum);
1984 }
1985
1986 /* Implement the this_base, this_locals, and this_args hooks
1987    for the normal unwinder.  */
1988
1989 static CORE_ADDR
1990 nios2_frame_base_address (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
1991 {
1992   struct nios2_unwind_cache *info
1993     = nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1994
1995   return info->base;
1996 }
1997
1998 /* Data structures for the normal prologue-analysis-based
1999    unwinder.  */
2000
2001 static const struct frame_unwind nios2_frame_unwind =
2002 {
2003   NORMAL_FRAME,
2004   default_frame_unwind_stop_reason,
2005   nios2_frame_this_id,
2006   nios2_frame_prev_register,
2007   NULL,
2008   default_frame_sniffer
2009 };
2010
2011 static const struct frame_base nios2_frame_base =
2012 {
2013   &nios2_frame_unwind,
2014   nios2_frame_base_address,
2015   nios2_frame_base_address,
2016   nios2_frame_base_address
2017 };
2018
2019 /* Fill in the register cache *THIS_CACHE for THIS_FRAME for use
2020    in the stub unwinder.  */
2021
2022 static struct trad_frame_cache *
2023 nios2_stub_frame_cache (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
2024 {
2025   CORE_ADDR pc;
2026   CORE_ADDR start_addr;
2027   CORE_ADDR stack_addr;
2028   struct trad_frame_cache *this_trad_cache;
2029   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
2030
2031   if (*this_cache != NULL)
2032     return (struct trad_frame_cache *) *this_cache;
2033   this_trad_cache = trad_frame_cache_zalloc (this_frame);
2034   *this_cache = this_trad_cache;
2035
2036   /* The return address is in the link register.  */
2037   trad_frame_set_reg_realreg (this_trad_cache,
2038                               gdbarch_pc_regnum (gdbarch),
2039                               NIOS2_RA_REGNUM);
2040
2041   /* Frame ID, since it's a frameless / stackless function, no stack
2042      space is allocated and SP on entry is the current SP.  */
2043   pc = get_frame_pc (this_frame);
2044   find_pc_partial_function (pc, NULL, &start_addr, NULL);
2045   stack_addr = get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM);
2046   trad_frame_set_id (this_trad_cache, frame_id_build (start_addr, stack_addr));
2047   /* Assume that the frame's base is the same as the stack pointer.  */
2048   trad_frame_set_this_base (this_trad_cache, stack_addr);
2049
2050   return this_trad_cache;
2051 }
2052
2053 /* Implement the this_id function for the stub unwinder.  */
2054
2055 static void
2056 nios2_stub_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
2057                           struct frame_id *this_id)
2058 {
2059   struct trad_frame_cache *this_trad_cache
2060     = nios2_stub_frame_cache (this_frame, this_cache);
2061
2062   trad_frame_get_id (this_trad_cache, this_id);
2063 }
2064
2065 /* Implement the prev_register function for the stub unwinder.  */
2066
2067 static struct value *
2068 nios2_stub_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame,
2069                                 void **this_cache, int regnum)
2070 {
2071   struct trad_frame_cache *this_trad_cache
2072     = nios2_stub_frame_cache (this_frame, this_cache);
2073
2074   return trad_frame_get_register (this_trad_cache, this_frame, regnum);
2075 }
2076
2077 /* Implement the sniffer function for the stub unwinder.
2078    This unwinder is used for cases where the normal
2079    prologue-analysis-based unwinder can't work,
2080    such as PLT stubs.  */
2081
2082 static int
2083 nios2_stub_frame_sniffer (const struct frame_unwind *self,
2084                           struct frame_info *this_frame, void **cache)
2085 {
2086   gdb_byte dummy[4];
2087   CORE_ADDR pc = get_frame_address_in_block (this_frame);
2088
2089   /* Use the stub unwinder for unreadable code.  */
2090   if (target_read_memory (get_frame_pc (this_frame), dummy, 4) != 0)
2091     return 1;
2092
2093   if (in_plt_section (pc))
2094     return 1;
2095
2096   return 0;
2097 }
2098
2099 /* Define the data structures for the stub unwinder.  */
2100
2101 static const struct frame_unwind nios2_stub_frame_unwind =
2102 {
2103   NORMAL_FRAME,
2104   default_frame_unwind_stop_reason,
2105   nios2_stub_frame_this_id,
2106   nios2_stub_frame_prev_register,
2107   NULL,
2108   nios2_stub_frame_sniffer
2109 };
2110
2111
2112
2113 /* Determine where to set a single step breakpoint while considering
2114    branch prediction.  */
2115
2116 static CORE_ADDR
2117 nios2_get_next_pc (struct regcache *regcache, CORE_ADDR pc)
2118 {
2119   struct gdbarch *gdbarch = get_regcache_arch (regcache);
2120   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
2121   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
2122   unsigned int insn;
2123   const struct nios2_opcode *op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
2124   int ra;
2125   int rb;
2126   int imm;
2127   unsigned int uimm;
2128   int wb, id, ret;
2129   enum branch_condition cond;
2130
2131   /* Do something stupid if we can't disassemble the insn at pc.  */
2132   if (op == NULL)
2133     return pc + NIOS2_OPCODE_SIZE;
2134     
2135   if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond))
2136     {
2137       int ras = regcache_raw_get_signed (regcache, ra);
2138       int rbs = regcache_raw_get_signed (regcache, rb);
2139       unsigned int rau = regcache_raw_get_unsigned (regcache, ra);
2140       unsigned int rbu = regcache_raw_get_unsigned (regcache, rb);
2141
2142       pc += op->size;
2143       switch (cond)
2144         {
2145         case branch_none:
2146           pc += imm;
2147           break;
2148         case branch_eq:
2149           if (ras == rbs)
2150             pc += imm;
2151           break;
2152         case branch_ne:
2153           if (ras != rbs)
2154             pc += imm;
2155           break;
2156         case branch_ge:
2157           if (ras >= rbs)
2158             pc += imm;
2159           break;
2160         case branch_geu:
2161           if (rau >= rbu)
2162             pc += imm;
2163           break;
2164         case branch_lt:
2165           if (ras < rbs)
2166             pc += imm;
2167           break;
2168         case branch_ltu:
2169           if (rau < rbu)
2170             pc += imm;
2171           break;
2172         default:
2173           break;
2174         }
2175     }
2176
2177   else if (nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
2178            || nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
2179     pc = (pc & 0xf0000000) | uimm;
2180
2181   else if (nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
2182            || nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra))
2183     pc = regcache_raw_get_unsigned (regcache, ra);
2184
2185   else if (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &uimm, &ra, &imm, &wb, &id, &ret)
2186            && ret)
2187     {
2188       /* If ra is in the reglist, we have to use the value saved in the
2189          stack frame rather than the current value.  */
2190       if (uimm & (1 << NIOS2_RA_REGNUM))
2191         pc = nios2_unwind_pc (gdbarch, get_current_frame ());
2192       else
2193         pc = regcache_raw_get_unsigned (regcache, NIOS2_RA_REGNUM);
2194     }
2195
2196   else if (nios2_match_trap (insn, op, mach, &uimm) && uimm == 0)
2197     {
2198       if (tdep->syscall_next_pc != NULL)
2199         return tdep->syscall_next_pc (get_current_frame (), op);
2200     }
2201
2202   else
2203     pc += op->size;
2204
2205   return pc;
2206 }
2207
2208 /* Implement the software_single_step gdbarch method.  */
2209
2210 static std::vector<CORE_ADDR>
2211 nios2_software_single_step (struct regcache *regcache)
2212 {
2213   struct gdbarch *gdbarch = get_regcache_arch (regcache);
2214   CORE_ADDR next_pc = nios2_get_next_pc (regcache, regcache_read_pc (regcache));
2215
2216   return {next_pc};
2217 }
2218
2219 /* Implement the get_longjump_target gdbarch method.  */
2220
2221 static int
2222 nios2_get_longjmp_target (struct frame_info *frame, CORE_ADDR *pc)
2223 {
2224   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
2225   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
2226   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
2227   CORE_ADDR jb_addr = get_frame_register_unsigned (frame, NIOS2_R4_REGNUM);
2228   gdb_byte buf[4];
2229
2230   if (target_read_memory (jb_addr + (tdep->jb_pc * 4), buf, 4))
2231     return 0;
2232
2233   *pc = extract_unsigned_integer (buf, 4, byte_order);
2234   return 1;
2235 }
2236
2237 /* Initialize the Nios II gdbarch.  */
2238
2239 static struct gdbarch *
2240 nios2_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
2241 {
2242   struct gdbarch *gdbarch;
2243   struct gdbarch_tdep *tdep;
2244   int i;
2245   struct tdesc_arch_data *tdesc_data = NULL;
2246   const struct target_desc *tdesc = info.target_desc;
2247
2248   if (!tdesc_has_registers (tdesc))
2249     /* Pick a default target description.  */
2250     tdesc = tdesc_nios2;
2251
2252   /* Check any target description for validity.  */
2253   if (tdesc_has_registers (tdesc))
2254     {
2255       const struct tdesc_feature *feature;
2256       int valid_p;
2257
2258       feature = tdesc_find_feature (tdesc, "org.gnu.gdb.nios2.cpu");
2259       if (feature == NULL)
2260         return NULL;
2261
2262       tdesc_data = tdesc_data_alloc ();
2263
2264       valid_p = 1;
2265       
2266       for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
2267         valid_p &= tdesc_numbered_register (feature, tdesc_data, i,
2268                                             nios2_reg_names[i]);
2269
2270       if (!valid_p)
2271         {
2272           tdesc_data_cleanup (tdesc_data);
2273           return NULL;
2274         }
2275     }
2276
2277   /* Find a candidate among the list of pre-declared architectures.  */
2278   arches = gdbarch_list_lookup_by_info (arches, &info);
2279   if (arches != NULL)
2280     return arches->gdbarch;
2281
2282   /* None found, create a new architecture from the information
2283      provided.  */
2284   tdep = XCNEW (struct gdbarch_tdep);
2285   gdbarch = gdbarch_alloc (&info, tdep);
2286
2287   /* longjmp support not enabled by default.  */
2288   tdep->jb_pc = -1;
2289
2290   /* Data type sizes.  */
2291   set_gdbarch_ptr_bit (gdbarch, 32);
2292   set_gdbarch_addr_bit (gdbarch, 32);
2293   set_gdbarch_short_bit (gdbarch, 16);
2294   set_gdbarch_int_bit (gdbarch, 32);
2295   set_gdbarch_long_bit (gdbarch, 32);
2296   set_gdbarch_long_long_bit (gdbarch, 64);
2297   set_gdbarch_float_bit (gdbarch, 32);
2298   set_gdbarch_double_bit (gdbarch, 64);
2299
2300   set_gdbarch_float_format (gdbarch, floatformats_ieee_single);
2301   set_gdbarch_double_format (gdbarch, floatformats_ieee_double);
2302
2303   /* The register set.  */
2304   set_gdbarch_num_regs (gdbarch, NIOS2_NUM_REGS);
2305   set_gdbarch_sp_regnum (gdbarch, NIOS2_SP_REGNUM);
2306   set_gdbarch_pc_regnum (gdbarch, NIOS2_PC_REGNUM);     /* Pseudo register PC */
2307
2308   set_gdbarch_register_name (gdbarch, nios2_register_name);
2309   set_gdbarch_register_type (gdbarch, nios2_register_type);
2310
2311   /* Provide register mappings for stabs and dwarf2.  */
2312   set_gdbarch_stab_reg_to_regnum (gdbarch, nios2_dwarf_reg_to_regnum);
2313   set_gdbarch_dwarf2_reg_to_regnum (gdbarch, nios2_dwarf_reg_to_regnum);
2314
2315   set_gdbarch_inner_than (gdbarch, core_addr_lessthan);
2316
2317   /* Call dummy code.  */
2318   set_gdbarch_frame_align (gdbarch, nios2_frame_align);
2319
2320   set_gdbarch_return_value (gdbarch, nios2_return_value);
2321
2322   set_gdbarch_skip_prologue (gdbarch, nios2_skip_prologue);
2323   set_gdbarch_stack_frame_destroyed_p (gdbarch, nios2_stack_frame_destroyed_p);
2324   set_gdbarch_breakpoint_kind_from_pc (gdbarch, nios2_breakpoint_kind_from_pc);
2325   set_gdbarch_sw_breakpoint_from_kind (gdbarch, nios2_sw_breakpoint_from_kind);
2326
2327   set_gdbarch_dummy_id (gdbarch, nios2_dummy_id);
2328   set_gdbarch_unwind_pc (gdbarch, nios2_unwind_pc);
2329   set_gdbarch_unwind_sp (gdbarch, nios2_unwind_sp);
2330
2331   /* The dwarf2 unwinder will normally produce the best results if
2332      the debug information is available, so register it first.  */
2333   dwarf2_append_unwinders (gdbarch);
2334   frame_unwind_append_unwinder (gdbarch, &nios2_stub_frame_unwind);
2335   frame_unwind_append_unwinder (gdbarch, &nios2_frame_unwind);
2336
2337   /* Single stepping.  */
2338   set_gdbarch_software_single_step (gdbarch, nios2_software_single_step);
2339
2340   /* Hook in ABI-specific overrides, if they have been registered.  */
2341   gdbarch_init_osabi (info, gdbarch);
2342
2343   if (tdep->jb_pc >= 0)
2344     set_gdbarch_get_longjmp_target (gdbarch, nios2_get_longjmp_target);
2345
2346   frame_base_set_default (gdbarch, &nios2_frame_base);
2347
2348   /* Enable inferior call support.  */
2349   set_gdbarch_push_dummy_call (gdbarch, nios2_push_dummy_call);
2350
2351   if (tdesc_data)
2352     tdesc_use_registers (gdbarch, tdesc, tdesc_data);
2353
2354   return gdbarch;
2355 }
2356
2357 extern initialize_file_ftype _initialize_nios2_tdep; /* -Wmissing-prototypes */
2358
2359 void
2360 _initialize_nios2_tdep (void)
2361 {
2362   gdbarch_register (bfd_arch_nios2, nios2_gdbarch_init, NULL);
2363   initialize_tdesc_nios2 ();
2364
2365   /* Allow debugging this file's internals.  */
2366   add_setshow_boolean_cmd ("nios2", class_maintenance, &nios2_debug,
2367                            _("Set Nios II debugging."),
2368                            _("Show Nios II debugging."),
2369                            _("When on, Nios II specific debugging is enabled."),
2370                            NULL,
2371                            NULL,
2372                            &setdebuglist, &showdebuglist);
2373 }