gdb/nios2-tdep.c

   1 /* Target-machine dependent code for Nios II, for GDB.
   2    Copyright (C) 2012-2019 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 "infcall.h"
  41 #include "regset.h"
  42 #include "target-descriptions.h"
  43
  44 /* To get entry_point_address.  */
  45 #include "objfiles.h"
  46 #include <algorithm>
  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 (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 (NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
 216       regcache->cooked_read (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 (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 (NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
 237       regcache->cooked_write (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   /* Save the starting PC so we can correct the pc after running
1206      through the prolog, using symbol info.  */
1207   CORE_ADDR pc = start_pc;
1208
1209   /* Is this an exception handler?  */
1210   int exception_handler = 0;
1211
1212   /* What was the original value of SP (or fake original value for
1213      functions which switch stacks?  */
1214   CORE_ADDR frame_high;
1215
1216   /* The last definitely-prologue instruction seen.  */
1217   CORE_ADDR prologue_end;
1218
1219   /* Is this the innermost function?  */
1220   int innermost = (this_frame ? (frame_relative_level (this_frame) == 0) : 1);
1221
1222   if (nios2_debug)
1223     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
1224                         "{ nios2_analyze_prologue start=%s, current=%s ",
1225                         paddress (gdbarch, start_pc),
1226                         paddress (gdbarch, current_pc));
1227
1228   /* Set up the default values of the registers.  */
1229   nios2_setup_default (cache);
1230
1231   /* Find the prologue instructions.  */
1232   prologue_end = start_pc;
1233   for (ninsns = 0; ninsns < max_insns; ninsns++)
1234     {
1235       /* Present instruction.  */
1236       uint32_t insn;
1237       const struct nios2_opcode *op;
1238       int ra, rb, rc, imm;
1239       unsigned int uimm;
1240       unsigned int reglist;
1241       int wb, id, ret;
1242       enum branch_condition cond;
1243
1244       if (pc == current_pc)
1245       {
1246         /* When we reach the current PC we must save the current
1247            register state (for the backtrace) but keep analysing
1248            because there might be more to find out (eg. is this an
1249            exception handler).  */
1250         memcpy (temp_value, value, sizeof (temp_value));
1251         value = temp_value;
1252         if (nios2_debug)
1253           fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "*");
1254       }
1255
1256       op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
1257
1258       /* Unknown opcode?  Stop scanning.  */
1259       if (op == NULL)
1260         break;
1261       pc += op->size;
1262
1263       if (nios2_debug)
1264         {
1265           if (op->size == 2)
1266             fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "[%04X]", insn & 0xffff);
1267           else
1268             fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "[%08X]", insn);
1269         }
1270
1271       /* The following instructions can appear in the prologue.  */
1272
1273       if (nios2_match_add (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
1274         {
1275           /* ADD   rc, ra, rb  (also used for MOV) */
1276           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM
1277               && rb == 0
1278               && value[ra].reg == cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg)
1279             {
1280               /* If the previous value of SP is available somewhere
1281                  near the new stack pointer value then this is a
1282                  stack switch.  */
1283
1284               /* If any registers were saved on the stack before then
1285                  we can't backtrace into them now.  */
1286               for (int i = 0 ; i < NIOS2_NUM_REGS ; i++)
1287                 {
1288                   if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_SP_REGNUM)
1289                     cache->reg_saved[i].basereg = -1;
1290                   if (value[i].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1291                     value[i].reg = -1;
1292                 }
1293
1294               /* Create a fake "high water mark" 4 bytes above where SP
1295                  was stored and fake up the registers to be consistent
1296                  with that.  */
1297               value[NIOS2_SP_REGNUM].reg = NIOS2_SP_REGNUM;
1298               value[NIOS2_SP_REGNUM].offset
1299                 = (value[ra].offset
1300                    - cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr
1301                    - 4);
1302               cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg = NIOS2_SP_REGNUM;
1303               cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr = -4;
1304             }
1305
1306           else if (rc == NIOS2_SP_REGNUM && ra == NIOS2_FP_REGNUM)
1307             /* This is setting SP from FP.  This only happens in the
1308                function epilogue.  */
1309             break;
1310
1311           else if (rc != 0)
1312             {
1313               if (value[rb].reg == 0)
1314                 value[rc].reg = value[ra].reg;
1315               else if (value[ra].reg == 0)
1316                 value[rc].reg = value[rb].reg;
1317               else
1318                 value[rc].reg = -1;
1319               value[rc].offset = value[ra].offset + value[rb].offset;
1320             }
1321
1322           /* The add/move is only considered a prologue instruction
1323              if the destination is SP or FP.  */
1324           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM || rc == NIOS2_FP_REGNUM)
1325             prologue_end = pc;
1326         }
1327
1328       else if (nios2_match_sub (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
1329         {
1330           /* SUB   rc, ra, rb */
1331           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM && rb == NIOS2_SP_REGNUM
1332               && value[rc].reg != 0)
1333             /* If we are decrementing the SP by a non-constant amount,
1334                this is alloca, not part of the prologue.  */
1335             break;
1336           else if (rc != 0)
1337             {
1338               if (value[rb].reg == 0)
1339                 value[rc].reg = value[ra].reg;
1340               else
1341                 value[rc].reg = -1;
1342               value[rc].offset = value[ra].offset - value[rb].offset;
1343             }
1344         }
1345
1346       else if (nios2_match_addi (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
1347         {
1348           /* ADDI    rb, ra, imm */
1349
1350           /* A positive stack adjustment has to be part of the epilogue.  */
1351           if (rb == NIOS2_SP_REGNUM
1352               && (imm > 0 || value[ra].reg != NIOS2_SP_REGNUM))
1353             break;
1354
1355           /* Likewise restoring SP from FP.  */
1356           else if (rb == NIOS2_SP_REGNUM && ra == NIOS2_FP_REGNUM)
1357             break;
1358
1359           if (rb != 0)
1360             {
1361               value[rb].reg    = value[ra].reg;
1362               value[rb].offset = value[ra].offset + imm;
1363             }
1364
1365           /* The add is only considered a prologue instruction
1366              if the destination is SP or FP.  */
1367           if (rb == NIOS2_SP_REGNUM || rb == NIOS2_FP_REGNUM)
1368             prologue_end = pc;
1369         }
1370
1371       else if (nios2_match_orhi (insn, op, mach, &ra, &rb, &uimm))
1372         {
1373           /* ORHI  rb, ra, uimm   (also used for MOVHI) */
1374           if (rb != 0)
1375             {
1376               value[rb].reg    = (value[ra].reg == 0) ? 0 : -1;
1377               value[rb].offset = value[ra].offset | (uimm << 16);
1378             }
1379         }
1380
1381       else if (nios2_match_stw (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
1382         {
1383           /* STW rb, imm(ra) */
1384
1385           /* Are we storing the original value of a register to the stack?
1386              For exception handlers the value of EA-4 (return
1387              address from interrupts etc) is sometimes stored.  */
1388           int orig = value[rb].reg;
1389           if (orig > 0
1390               && (value[rb].offset == 0
1391                   || (orig == NIOS2_EA_REGNUM && value[rb].offset == -4))
1392               && value[ra].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1393             {
1394               if (pc < current_pc)
1395                 {
1396                   /* Save off callee saved registers.  */
1397                   cache->reg_saved[orig].basereg = value[ra].reg;
1398                   cache->reg_saved[orig].addr = value[ra].offset + imm;
1399                 }
1400
1401               prologue_end = pc;
1402
1403               if (orig == NIOS2_EA_REGNUM || orig == NIOS2_ESTATUS_REGNUM)
1404                 exception_handler = 1;
1405             }
1406           else
1407             /* Non-stack memory writes cannot appear in the prologue.  */
1408             break;
1409         }
1410
1411       else if (nios2_match_stwm (insn, op, mach,
1412                                  &reglist, &ra, &imm, &wb, &id))
1413         {
1414           /* PUSH.N {reglist}, adjust
1415              or
1416              STWM {reglist}, --(SP)[, writeback] */
1417           int off = 0;
1418
1419           if (ra != NIOS2_SP_REGNUM || id != 0)
1420             /* This is a non-stack-push memory write and cannot be
1421                part of the prologue.  */
1422             break;
1423
1424           for (int i = 31; i >= 0; i--)
1425             if (reglist & (1 << i))
1426               {
1427                 int orig = value[i].reg;
1428
1429                 off += 4;
1430                 if (orig > 0 && value[i].offset == 0 && pc < current_pc)
1431                   {
1432                     cache->reg_saved[orig].basereg
1433                       = value[NIOS2_SP_REGNUM].reg;
1434                     cache->reg_saved[orig].addr
1435                       = value[NIOS2_SP_REGNUM].offset - off;
1436                   }
1437               }
1438
1439           if (wb)
1440             value[NIOS2_SP_REGNUM].offset -= off;
1441           value[NIOS2_SP_REGNUM].offset -= imm;
1442
1443           prologue_end = pc;
1444         }
1445
1446       else if (nios2_match_rdctl (insn, op, mach, &ra, &rc))
1447         {
1448           /* RDCTL rC, ctlN
1449              This can appear in exception handlers in combination with
1450              a subsequent save to the stack frame.  */
1451           if (rc != 0)
1452             {
1453               value[rc].reg    = NIOS2_STATUS_REGNUM + ra;
1454               value[rc].offset = 0;
1455             }
1456         }
1457
1458       else if (nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
1459         {
1460           if (value[8].reg == NIOS2_RA_REGNUM
1461               && value[8].offset == 0
1462               && value[NIOS2_SP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM
1463               && value[NIOS2_SP_REGNUM].offset == 0)
1464             {
1465               /* A CALL instruction.  This is treated as a call to mcount
1466                  if ra has been stored into r8 beforehand and if it's
1467                  before the stack adjust.
1468                  Note mcount corrupts r2-r3, r9-r15 & ra.  */
1469               for (int i = 2 ; i <= 3 ; i++)
1470                 value[i].reg = -1;
1471               for (int i = 9 ; i <= 15 ; i++)
1472                 value[i].reg = -1;
1473               value[NIOS2_RA_REGNUM].reg = -1;
1474
1475               prologue_end = pc;
1476             }
1477
1478           /* Other calls are not part of the prologue.  */
1479           else
1480             break;
1481         }
1482
1483       else if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond))
1484         {
1485           /* Branches not involving a stack overflow check aren't part of
1486              the prologue.  */
1487           if (ra != NIOS2_SP_REGNUM)
1488             break;
1489           else if (cond == branch_geu)
1490             {
1491               /* BGEU sp, rx, +8
1492                  TRAP 3  (or BREAK 3)
1493                  This instruction sequence is used in stack checking;
1494                  we can ignore it.  */
1495               unsigned int next_insn;
1496               const struct nios2_opcode *next_op
1497                 = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &next_insn);
1498               if (next_op != NULL
1499                   && (nios2_match_trap (next_insn, op, mach, &uimm)
1500                       || nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm)))
1501                 pc += next_op->size;
1502               else
1503                 break;
1504             }
1505           else if (cond == branch_ltu)
1506             {
1507               /* BLTU sp, rx, .Lstackoverflow
1508                  If the location branched to holds a TRAP or BREAK
1509                  instruction then this is also stack overflow detection.  */
1510               unsigned int next_insn;
1511               const struct nios2_opcode *next_op
1512                 = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc + imm, &next_insn);
1513               if (next_op != NULL
1514                   && (nios2_match_trap (next_insn, op, mach, &uimm)
1515                       || nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm)))
1516                 ;
1517               else
1518                 break;
1519             }
1520           else
1521             break;
1522         }
1523
1524       /* All other calls, jumps, returns, TRAPs, or BREAKs terminate
1525          the prologue.  */
1526       else if (nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra)
1527                || nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
1528                || nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
1529                || (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &reglist, &ra,
1530                                      &imm, &wb, &id, &ret)
1531                    && ret)
1532                || nios2_match_trap (insn, op, mach, &uimm)
1533                || nios2_match_break (insn, op, mach, &uimm))
1534         break;
1535     }
1536
1537   /* If THIS_FRAME is NULL, we are being called from skip_prologue
1538      and are only interested in the PROLOGUE_END value, so just
1539      return that now and skip over the cache updates, which depend
1540      on having frame information.  */
1541   if (this_frame == NULL)
1542     return prologue_end;
1543
1544   /* If we are in the function epilogue and have already popped
1545      registers off the stack in preparation for returning, then we
1546      want to go back to the original register values.  */
1547   if (innermost && nios2_in_epilogue_p (gdbarch, current_pc, start_pc))
1548     nios2_setup_default (cache);
1549
1550   /* Exception handlers use a different return address register.  */
1551   if (exception_handler)
1552     cache->return_regnum = NIOS2_EA_REGNUM;
1553
1554   if (nios2_debug)
1555     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "\n-> retreg=%d, ", cache->return_regnum);
1556
1557   if (cache->reg_value[NIOS2_FP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1558     /* If the FP now holds an offset from the CFA then this is a
1559        normal frame which uses the frame pointer.  */
1560     base_reg = NIOS2_FP_REGNUM;
1561   else if (cache->reg_value[NIOS2_SP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1562     /* FP doesn't hold an offset from the CFA.  If SP still holds an
1563        offset from the CFA then we might be in a function which omits
1564        the frame pointer, or we might be partway through the prologue.
1565        In both cases we can find the CFA using SP.  */
1566     base_reg = NIOS2_SP_REGNUM;
1567   else
1568     {
1569       /* Somehow the stack pointer has been corrupted.
1570          We can't return.  */
1571       if (nios2_debug)
1572         fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "<can't reach cfa> }\n");
1573       return 0;
1574     }
1575
1576   if (cache->reg_value[base_reg].offset == 0
1577       || cache->reg_saved[NIOS2_RA_REGNUM].basereg != NIOS2_SP_REGNUM
1578       || cache->reg_saved[cache->return_regnum].basereg != NIOS2_SP_REGNUM)
1579     {
1580       /* If the frame didn't adjust the stack, didn't save RA or
1581          didn't save EA in an exception handler then it must either
1582          be a leaf function (doesn't call any other functions) or it
1583          can't return.  If it has called another function then it
1584          can't be a leaf, so set base == 0 to indicate that we can't
1585          backtrace past it.  */
1586
1587       if (!innermost)
1588         {
1589           /* If it isn't the innermost function then it can't be a
1590              leaf, unless it was interrupted.  Check whether RA for
1591              this frame is the same as PC.  If so then it probably
1592              wasn't interrupted.  */
1593           CORE_ADDR ra
1594             = get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_RA_REGNUM);
1595
1596           if (ra == current_pc)
1597             {
1598               if (nios2_debug)
1599                 fprintf_unfiltered
1600                   (gdb_stdlog,
1601                    "<noreturn ADJUST %s, r31@r%d+?>, r%d@r%d+?> }\n",
1602                    paddress (gdbarch, cache->reg_value[base_reg].offset),
1603                    cache->reg_saved[NIOS2_RA_REGNUM].basereg,
1604                    cache->return_regnum,
1605                    cache->reg_saved[cache->return_regnum].basereg);
1606               return 0;
1607             }
1608         }
1609     }
1610
1611   /* Get the value of whichever register we are using for the
1612      base.  */
1613   cache->base = get_frame_register_unsigned (this_frame, base_reg);
1614
1615   /* What was the value of SP at the start of this function (or just
1616      after the stack switch).  */
1617   frame_high = cache->base - cache->reg_value[base_reg].offset;
1618
1619   /* Adjust all the saved registers such that they contain addresses
1620      instead of offsets.  */
1621   for (int i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1622     if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_SP_REGNUM)
1623       {
1624         cache->reg_saved[i].basereg = NIOS2_Z_REGNUM;
1625         cache->reg_saved[i].addr += frame_high;
1626       }
1627
1628   for (int i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1629     if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_GP_REGNUM)
1630       {
1631         CORE_ADDR gp = get_frame_register_unsigned (this_frame,
1632                                                     NIOS2_GP_REGNUM);
1633
1634         for ( ; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1635           if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_GP_REGNUM)
1636             {
1637               cache->reg_saved[i].basereg = NIOS2_Z_REGNUM;
1638               cache->reg_saved[i].addr += gp;
1639             }
1640       }
1641
1642   /* Work out what the value of SP was on the first instruction of
1643      this function.  If we didn't switch stacks then this can be
1644      trivially computed from the base address.  */
1645   if (cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg == NIOS2_Z_REGNUM)
1646     cache->cfa
1647       = read_memory_unsigned_integer (cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr,
1648                                       4, byte_order);
1649   else
1650     cache->cfa = frame_high;
1651
1652   /* Exception handlers restore ESTATUS into STATUS.  */
1653   if (exception_handler)
1654     {
1655       cache->reg_saved[NIOS2_STATUS_REGNUM]
1656         = cache->reg_saved[NIOS2_ESTATUS_REGNUM];
1657       cache->reg_saved[NIOS2_ESTATUS_REGNUM].basereg = -1;
1658     }
1659
1660   if (nios2_debug)
1661     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "cfa=%s }\n",
1662                         paddress (gdbarch, cache->cfa));
1663
1664   return prologue_end;
1665 }
1666
1667 /* Implement the skip_prologue gdbarch hook.  */
1668
1669 static CORE_ADDR
1670 nios2_skip_prologue (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR start_pc)
1671 {
1672   CORE_ADDR func_addr;
1673
1674   struct nios2_unwind_cache cache;
1675
1676   /* See if we can determine the end of the prologue via the symbol
1677      table.  If so, then return either PC, or the PC after the
1678      prologue, whichever is greater.  */
1679   if (find_pc_partial_function (start_pc, NULL, &func_addr, NULL))
1680     {
1681       CORE_ADDR post_prologue_pc
1682         = skip_prologue_using_sal (gdbarch, func_addr);
1683
1684       if (post_prologue_pc != 0)
1685         return std::max (start_pc, post_prologue_pc);
1686     }
1687
1688   /* Prologue analysis does the rest....  */
1689   nios2_init_cache (&cache, start_pc);
1690   return nios2_analyze_prologue (gdbarch, start_pc, start_pc, &cache, NULL);
1691 }
1692
1693 /* Implement the breakpoint_kind_from_pc gdbarch method.  */
1694
1695 static int
1696 nios2_breakpoint_kind_from_pc (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR *pcptr)
1697 {
1698   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1699
1700   if (mach == bfd_mach_nios2r2)
1701     {
1702       unsigned int insn;
1703       const struct nios2_opcode *op
1704         = nios2_fetch_insn (gdbarch, *pcptr, &insn);
1705
1706       if (op && op->size == NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE)
1707         return NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE;
1708       else
1709         return NIOS2_OPCODE_SIZE;
1710     }
1711   else
1712     return NIOS2_OPCODE_SIZE;
1713 }
1714
1715 /* Implement the sw_breakpoint_from_kind gdbarch method.  */
1716
1717 static const gdb_byte *
1718 nios2_sw_breakpoint_from_kind (struct gdbarch *gdbarch, int kind, int *size)
1719 {
1720 /* The Nios II ABI for Linux says: "Userspace programs should not use
1721    the break instruction and userspace debuggers should not insert
1722    one." and "Userspace breakpoints are accomplished using the trap
1723    instruction with immediate operand 31 (all ones)."
1724
1725    So, we use "trap 31" consistently as the breakpoint on bare-metal
1726    as well as Linux targets.  */
1727
1728   /* R2 trap encoding:
1729      ((0x2d << 26) | (0x1f << 21) | (0x1d << 16) | (0x20 << 0))
1730      0xb7fd0020
1731      CDX trap.n encoding:
1732      ((0xd << 12) | (0x1f << 6) | (0x9 << 0))
1733      0xd7c9
1734      Note that code is always little-endian on R2.  */
1735   *size = kind;
1736
1737   if (kind == NIOS2_CDX_OPCODE_SIZE)
1738     {
1739       static const gdb_byte cdx_breakpoint_le[] = {0xc9, 0xd7};
1740
1741       return cdx_breakpoint_le;
1742     }
1743   else
1744     {
1745       unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1746
1747       if (mach == bfd_mach_nios2r2)
1748         {
1749           static const gdb_byte r2_breakpoint_le[] = {0x20, 0x00, 0xfd, 0xb7};
1750
1751           return r2_breakpoint_le;
1752         }
1753       else
1754         {
1755           enum bfd_endian byte_order_for_code
1756             = gdbarch_byte_order_for_code (gdbarch);
1757           /* R1 trap encoding:
1758              ((0x1d << 17) | (0x2d << 11) | (0x1f << 6) | (0x3a << 0))
1759              0x003b6ffa */
1760           static const gdb_byte r1_breakpoint_le[] = {0xfa, 0x6f, 0x3b, 0x0};
1761           static const gdb_byte r1_breakpoint_be[] = {0x0, 0x3b, 0x6f, 0xfa};
1762
1763           if (byte_order_for_code == BFD_ENDIAN_BIG)
1764             return r1_breakpoint_be;
1765           else
1766             return r1_breakpoint_le;
1767         }
1768     }
1769 }
1770
1771 /* Implement the frame_align gdbarch method.  */
1772
1773 static CORE_ADDR
1774 nios2_frame_align (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR addr)
1775 {
1776   return align_down (addr, 4);
1777 }
1778
1779
1780 /* Implement the return_value gdbarch method.  */
1781
1782 static enum return_value_convention
1783 nios2_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
1784                     struct type *type, struct regcache *regcache,
1785                     gdb_byte *readbuf, const gdb_byte *writebuf)
1786 {
1787   if (TYPE_LENGTH (type) > 8)
1788     return RETURN_VALUE_STRUCT_CONVENTION;
1789
1790   if (readbuf)
1791     nios2_extract_return_value (gdbarch, type, regcache, readbuf);
1792   if (writebuf)
1793     nios2_store_return_value (gdbarch, type, regcache, writebuf);
1794
1795   return RETURN_VALUE_REGISTER_CONVENTION;
1796 }
1797
1798 /* Implement the dummy_id gdbarch method.  */
1799
1800 static struct frame_id
1801 nios2_dummy_id (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *this_frame)
1802 {
1803   return frame_id_build
1804     (get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM),
1805      get_frame_pc (this_frame));
1806 }
1807
1808 /* Implement the push_dummy_call gdbarch method.  */
1809
1810 static CORE_ADDR
1811 nios2_push_dummy_call (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
1812                        struct regcache *regcache, CORE_ADDR bp_addr,
1813                        int nargs, struct value **args, CORE_ADDR sp,
1814                        function_call_return_method return_method,
1815                        CORE_ADDR struct_addr)
1816 {
1817   int argreg;
1818   int argnum;
1819   int arg_space = 0;
1820   int stack_offset = 0;
1821   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
1822
1823   /* Set the return address register to point to the entry point of
1824      the program, where a breakpoint lies in wait.  */
1825   regcache_cooked_write_signed (regcache, NIOS2_RA_REGNUM, bp_addr);
1826
1827   /* Now make space on the stack for the args.  */
1828   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
1829     arg_space += align_up (TYPE_LENGTH (value_type (args[argnum])), 4);
1830   sp -= arg_space;
1831
1832   /* Initialize the register pointer.  */
1833   argreg = NIOS2_FIRST_ARGREG;
1834
1835   /* The struct_return pointer occupies the first parameter-passing
1836      register.  */
1837   if (return_method == return_method_struct)
1838     regcache_cooked_write_unsigned (regcache, argreg++, struct_addr);
1839
1840   /* Now load as many as possible of the first arguments into
1841      registers, and push the rest onto the stack.  Loop through args
1842      from first to last.  */
1843   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
1844     {
1845       const gdb_byte *val;
1846       struct value *arg = args[argnum];
1847       struct type *arg_type = check_typedef (value_type (arg));
1848       int len = TYPE_LENGTH (arg_type);
1849
1850       val = value_contents (arg);
1851
1852       /* Copy the argument to general registers or the stack in
1853          register-sized pieces.  Large arguments are split between
1854          registers and stack.  */
1855       while (len > 0)
1856         {
1857           int partial_len = (len < 4 ? len : 4);
1858
1859           if (argreg <= NIOS2_LAST_ARGREG)
1860             {
1861               /* The argument is being passed in a register.  */
1862               CORE_ADDR regval = extract_unsigned_integer (val, partial_len,
1863                                                            byte_order);
1864
1865               regcache_cooked_write_unsigned (regcache, argreg, regval);
1866               argreg++;
1867             }
1868           else
1869             {
1870               /* The argument is being passed on the stack.  */
1871               CORE_ADDR addr = sp + stack_offset;
1872
1873               write_memory (addr, val, partial_len);
1874               stack_offset += align_up (partial_len, 4);
1875             }
1876
1877           len -= partial_len;
1878           val += partial_len;
1879         }
1880     }
1881
1882   regcache_cooked_write_signed (regcache, NIOS2_SP_REGNUM, sp);
1883
1884   /* Return adjusted stack pointer.  */
1885   return sp;
1886 }
1887
1888 /* Implement the unwind_pc gdbarch method.  */
1889
1890 static CORE_ADDR
1891 nios2_unwind_pc (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *next_frame)
1892 {
1893   gdb_byte buf[4];
1894
1895   frame_unwind_register (next_frame, NIOS2_PC_REGNUM, buf);
1896   return extract_typed_address (buf, builtin_type (gdbarch)->builtin_func_ptr);
1897 }
1898
1899 /* Implement the unwind_sp gdbarch method.  */
1900
1901 static CORE_ADDR
1902 nios2_unwind_sp (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *this_frame)
1903 {
1904   return frame_unwind_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM);
1905 }
1906
1907 /* Use prologue analysis to fill in the register cache
1908    *THIS_PROLOGUE_CACHE for THIS_FRAME.  This function initializes
1909    *THIS_PROLOGUE_CACHE first.  */
1910
1911 static struct nios2_unwind_cache *
1912 nios2_frame_unwind_cache (struct frame_info *this_frame,
1913                           void **this_prologue_cache)
1914 {
1915   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
1916   CORE_ADDR current_pc;
1917   struct nios2_unwind_cache *cache;
1918
1919   if (*this_prologue_cache)
1920     return (struct nios2_unwind_cache *) *this_prologue_cache;
1921
1922   cache = FRAME_OBSTACK_ZALLOC (struct nios2_unwind_cache);
1923   *this_prologue_cache = cache;
1924
1925   /* Zero all fields.  */
1926   nios2_init_cache (cache, get_frame_func (this_frame));
1927
1928   /* Prologue analysis does the rest...  */
1929   current_pc = get_frame_pc (this_frame);
1930   if (cache->pc != 0)
1931     nios2_analyze_prologue (gdbarch, cache->pc, current_pc, cache, this_frame);
1932
1933   return cache;
1934 }
1935
1936 /* Implement the this_id function for the normal unwinder.  */
1937
1938 static void
1939 nios2_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
1940                      struct frame_id *this_id)
1941 {
1942   struct nios2_unwind_cache *cache =
1943     nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1944
1945   /* This marks the outermost frame.  */
1946   if (cache->base == 0)
1947     return;
1948
1949   *this_id = frame_id_build (cache->cfa, cache->pc);
1950 }
1951
1952 /* Implement the prev_register function for the normal unwinder.  */
1953
1954 static struct value *
1955 nios2_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
1956                            int regnum)
1957 {
1958   struct nios2_unwind_cache *cache =
1959     nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1960
1961   gdb_assert (regnum >= 0 && regnum < NIOS2_NUM_REGS);
1962
1963   /* The PC of the previous frame is stored in the RA register of
1964      the current frame.  Frob regnum so that we pull the value from
1965      the correct place.  */
1966   if (regnum == NIOS2_PC_REGNUM)
1967     regnum = cache->return_regnum;
1968
1969   if (regnum == NIOS2_SP_REGNUM && cache->cfa)
1970     return frame_unwind_got_constant (this_frame, regnum, cache->cfa);
1971
1972   /* If we've worked out where a register is stored then load it from
1973      there.  */
1974   if (cache->reg_saved[regnum].basereg == NIOS2_Z_REGNUM)
1975     return frame_unwind_got_memory (this_frame, regnum,
1976                                     cache->reg_saved[regnum].addr);
1977
1978   return frame_unwind_got_register (this_frame, regnum, regnum);
1979 }
1980
1981 /* Implement the this_base, this_locals, and this_args hooks
1982    for the normal unwinder.  */
1983
1984 static CORE_ADDR
1985 nios2_frame_base_address (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
1986 {
1987   struct nios2_unwind_cache *info
1988     = nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1989
1990   return info->base;
1991 }
1992
1993 /* Data structures for the normal prologue-analysis-based
1994    unwinder.  */
1995
1996 static const struct frame_unwind nios2_frame_unwind =
1997 {
1998   NORMAL_FRAME,
1999   default_frame_unwind_stop_reason,
2000   nios2_frame_this_id,
2001   nios2_frame_prev_register,
2002   NULL,
2003   default_frame_sniffer
2004 };
2005
2006 static const struct frame_base nios2_frame_base =
2007 {
2008   &nios2_frame_unwind,
2009   nios2_frame_base_address,
2010   nios2_frame_base_address,
2011   nios2_frame_base_address
2012 };
2013
2014 /* Fill in the register cache *THIS_CACHE for THIS_FRAME for use
2015    in the stub unwinder.  */
2016
2017 static struct trad_frame_cache *
2018 nios2_stub_frame_cache (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
2019 {
2020   CORE_ADDR pc;
2021   CORE_ADDR start_addr;
2022   CORE_ADDR stack_addr;
2023   struct trad_frame_cache *this_trad_cache;
2024   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
2025
2026   if (*this_cache != NULL)
2027     return (struct trad_frame_cache *) *this_cache;
2028   this_trad_cache = trad_frame_cache_zalloc (this_frame);
2029   *this_cache = this_trad_cache;
2030
2031   /* The return address is in the link register.  */
2032   trad_frame_set_reg_realreg (this_trad_cache,
2033                               gdbarch_pc_regnum (gdbarch),
2034                               NIOS2_RA_REGNUM);
2035
2036   /* Frame ID, since it's a frameless / stackless function, no stack
2037      space is allocated and SP on entry is the current SP.  */
2038   pc = get_frame_pc (this_frame);
2039   find_pc_partial_function (pc, NULL, &start_addr, NULL);
2040   stack_addr = get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM);
2041   trad_frame_set_id (this_trad_cache, frame_id_build (start_addr, stack_addr));
2042   /* Assume that the frame's base is the same as the stack pointer.  */
2043   trad_frame_set_this_base (this_trad_cache, stack_addr);
2044
2045   return this_trad_cache;
2046 }
2047
2048 /* Implement the this_id function for the stub unwinder.  */
2049
2050 static void
2051 nios2_stub_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
2052                           struct frame_id *this_id)
2053 {
2054   struct trad_frame_cache *this_trad_cache
2055     = nios2_stub_frame_cache (this_frame, this_cache);
2056
2057   trad_frame_get_id (this_trad_cache, this_id);
2058 }
2059
2060 /* Implement the prev_register function for the stub unwinder.  */
2061
2062 static struct value *
2063 nios2_stub_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame,
2064                                 void **this_cache, int regnum)
2065 {
2066   struct trad_frame_cache *this_trad_cache
2067     = nios2_stub_frame_cache (this_frame, this_cache);
2068
2069   return trad_frame_get_register (this_trad_cache, this_frame, regnum);
2070 }
2071
2072 /* Implement the sniffer function for the stub unwinder.
2073    This unwinder is used for cases where the normal
2074    prologue-analysis-based unwinder can't work,
2075    such as PLT stubs.  */
2076
2077 static int
2078 nios2_stub_frame_sniffer (const struct frame_unwind *self,
2079                           struct frame_info *this_frame, void **cache)
2080 {
2081   gdb_byte dummy[4];
2082   CORE_ADDR pc = get_frame_address_in_block (this_frame);
2083
2084   /* Use the stub unwinder for unreadable code.  */
2085   if (target_read_memory (get_frame_pc (this_frame), dummy, 4) != 0)
2086     return 1;
2087
2088   if (in_plt_section (pc))
2089     return 1;
2090
2091   return 0;
2092 }
2093
2094 /* Define the data structures for the stub unwinder.  */
2095
2096 static const struct frame_unwind nios2_stub_frame_unwind =
2097 {
2098   NORMAL_FRAME,
2099   default_frame_unwind_stop_reason,
2100   nios2_stub_frame_this_id,
2101   nios2_stub_frame_prev_register,
2102   NULL,
2103   nios2_stub_frame_sniffer
2104 };
2105
2106
2107
2108 /* Determine where to set a single step breakpoint while considering
2109    branch prediction.  */
2110
2111 static CORE_ADDR
2112 nios2_get_next_pc (struct regcache *regcache, CORE_ADDR pc)
2113 {
2114   struct gdbarch *gdbarch = regcache->arch ();
2115   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
2116   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
2117   unsigned int insn;
2118   const struct nios2_opcode *op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
2119   int ra;
2120   int rb;
2121   int imm;
2122   unsigned int uimm;
2123   int wb, id, ret;
2124   enum branch_condition cond;
2125
2126   /* Do something stupid if we can't disassemble the insn at pc.  */
2127   if (op == NULL)
2128     return pc + NIOS2_OPCODE_SIZE;
2129
2130   if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond))
2131     {
2132       int ras = regcache_raw_get_signed (regcache, ra);
2133       int rbs = regcache_raw_get_signed (regcache, rb);
2134       unsigned int rau = regcache_raw_get_unsigned (regcache, ra);
2135       unsigned int rbu = regcache_raw_get_unsigned (regcache, rb);
2136
2137       pc += op->size;
2138       switch (cond)
2139         {
2140         case branch_none:
2141           pc += imm;
2142           break;
2143         case branch_eq:
2144           if (ras == rbs)
2145             pc += imm;
2146           break;
2147         case branch_ne:
2148           if (ras != rbs)
2149             pc += imm;
2150           break;
2151         case branch_ge:
2152           if (ras >= rbs)
2153             pc += imm;
2154           break;
2155         case branch_geu:
2156           if (rau >= rbu)
2157             pc += imm;
2158           break;
2159         case branch_lt:
2160           if (ras < rbs)
2161             pc += imm;
2162           break;
2163         case branch_ltu:
2164           if (rau < rbu)
2165             pc += imm;
2166           break;
2167         default:
2168           break;
2169         }
2170     }
2171
2172   else if (nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
2173            || nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
2174     pc = (pc & 0xf0000000) | uimm;
2175
2176   else if (nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
2177            || nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra))
2178     pc = regcache_raw_get_unsigned (regcache, ra);
2179
2180   else if (nios2_match_ldwm (insn, op, mach, &uimm, &ra, &imm, &wb, &id, &ret)
2181            && ret)
2182     {
2183       /* If ra is in the reglist, we have to use the value saved in the
2184          stack frame rather than the current value.  */
2185       if (uimm & (1 << NIOS2_RA_REGNUM))
2186         pc = nios2_unwind_pc (gdbarch, get_current_frame ());
2187       else
2188         pc = regcache_raw_get_unsigned (regcache, NIOS2_RA_REGNUM);
2189     }
2190
2191   else if (nios2_match_trap (insn, op, mach, &uimm) && uimm == 0)
2192     {
2193       if (tdep->syscall_next_pc != NULL)
2194         return tdep->syscall_next_pc (get_current_frame (), op);
2195     }
2196
2197   else
2198     pc += op->size;
2199
2200   return pc;
2201 }
2202
2203 /* Implement the software_single_step gdbarch method.  */
2204
2205 static std::vector<CORE_ADDR>
2206 nios2_software_single_step (struct regcache *regcache)
2207 {
2208   CORE_ADDR next_pc = nios2_get_next_pc (regcache, regcache_read_pc (regcache));
2209
2210   return {next_pc};
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 /* Implement the type_align gdbarch function.  */
2232
2233 static ULONGEST
2234 nios2_type_align (struct gdbarch *gdbarch, struct type *type)
2235 {
2236   type = check_typedef (type);
2237   return std::min<ULONGEST> (4, TYPE_LENGTH (type));
2238 }
2239
2240 /* Implement the gcc_target_options gdbarch method.  */
2241 static char *
2242 nios2_gcc_target_options (struct gdbarch *gdbarch)
2243 {
2244   /* GCC doesn't know "-m32".  */
2245   return NULL;
2246 }
2247
2248 /* Initialize the Nios II gdbarch.  */
2249
2250 static struct gdbarch *
2251 nios2_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
2252 {
2253   struct gdbarch *gdbarch;
2254   struct gdbarch_tdep *tdep;
2255   int i;
2256   struct tdesc_arch_data *tdesc_data = NULL;
2257   const struct target_desc *tdesc = info.target_desc;
2258
2259   if (!tdesc_has_registers (tdesc))
2260     /* Pick a default target description.  */
2261     tdesc = tdesc_nios2;
2262
2263   /* Check any target description for validity.  */
2264   if (tdesc_has_registers (tdesc))
2265     {
2266       const struct tdesc_feature *feature;
2267       int valid_p;
2268
2269       feature = tdesc_find_feature (tdesc, "org.gnu.gdb.nios2.cpu");
2270       if (feature == NULL)
2271         return NULL;
2272
2273       tdesc_data = tdesc_data_alloc ();
2274
2275       valid_p = 1;
2276
2277       for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
2278         valid_p &= tdesc_numbered_register (feature, tdesc_data, i,
2279                                             nios2_reg_names[i]);
2280
2281       if (!valid_p)
2282         {
2283           tdesc_data_cleanup (tdesc_data);
2284           return NULL;
2285         }
2286     }
2287
2288   /* Find a candidate among the list of pre-declared architectures.  */
2289   arches = gdbarch_list_lookup_by_info (arches, &info);
2290   if (arches != NULL)
2291     return arches->gdbarch;
2292
2293   /* None found, create a new architecture from the information
2294      provided.  */
2295   tdep = XCNEW (struct gdbarch_tdep);
2296   gdbarch = gdbarch_alloc (&info, tdep);
2297
2298   /* longjmp support not enabled by default.  */
2299   tdep->jb_pc = -1;
2300
2301   /* Data type sizes.  */
2302   set_gdbarch_ptr_bit (gdbarch, 32);
2303   set_gdbarch_addr_bit (gdbarch, 32);
2304   set_gdbarch_short_bit (gdbarch, 16);
2305   set_gdbarch_int_bit (gdbarch, 32);
2306   set_gdbarch_long_bit (gdbarch, 32);
2307   set_gdbarch_long_long_bit (gdbarch, 64);
2308   set_gdbarch_float_bit (gdbarch, 32);
2309   set_gdbarch_double_bit (gdbarch, 64);
2310
2311   set_gdbarch_type_align (gdbarch, nios2_type_align);
2312
2313   set_gdbarch_float_format (gdbarch, floatformats_ieee_single);
2314   set_gdbarch_double_format (gdbarch, floatformats_ieee_double);
2315
2316   /* The register set.  */
2317   set_gdbarch_num_regs (gdbarch, NIOS2_NUM_REGS);
2318   set_gdbarch_sp_regnum (gdbarch, NIOS2_SP_REGNUM);
2319   set_gdbarch_pc_regnum (gdbarch, NIOS2_PC_REGNUM);     /* Pseudo register PC */
2320
2321   set_gdbarch_register_name (gdbarch, nios2_register_name);
2322   set_gdbarch_register_type (gdbarch, nios2_register_type);
2323
2324   /* Provide register mappings for stabs and dwarf2.  */
2325   set_gdbarch_stab_reg_to_regnum (gdbarch, nios2_dwarf_reg_to_regnum);
2326   set_gdbarch_dwarf2_reg_to_regnum (gdbarch, nios2_dwarf_reg_to_regnum);
2327
2328   set_gdbarch_inner_than (gdbarch, core_addr_lessthan);
2329
2330   /* Call dummy code.  */
2331   set_gdbarch_frame_align (gdbarch, nios2_frame_align);
2332
2333   set_gdbarch_return_value (gdbarch, nios2_return_value);
2334
2335   set_gdbarch_skip_prologue (gdbarch, nios2_skip_prologue);
2336   set_gdbarch_stack_frame_destroyed_p (gdbarch, nios2_stack_frame_destroyed_p);
2337   set_gdbarch_breakpoint_kind_from_pc (gdbarch, nios2_breakpoint_kind_from_pc);
2338   set_gdbarch_sw_breakpoint_from_kind (gdbarch, nios2_sw_breakpoint_from_kind);
2339
2340   set_gdbarch_dummy_id (gdbarch, nios2_dummy_id);
2341   set_gdbarch_unwind_pc (gdbarch, nios2_unwind_pc);
2342   set_gdbarch_unwind_sp (gdbarch, nios2_unwind_sp);
2343
2344   /* The dwarf2 unwinder will normally produce the best results if
2345      the debug information is available, so register it first.  */
2346   dwarf2_append_unwinders (gdbarch);
2347   frame_unwind_append_unwinder (gdbarch, &nios2_stub_frame_unwind);
2348   frame_unwind_append_unwinder (gdbarch, &nios2_frame_unwind);
2349
2350   /* Single stepping.  */
2351   set_gdbarch_software_single_step (gdbarch, nios2_software_single_step);
2352
2353   /* Target options for compile.  */
2354   set_gdbarch_gcc_target_options (gdbarch, nios2_gcc_target_options);
2355
2356   /* Hook in ABI-specific overrides, if they have been registered.  */
2357   gdbarch_init_osabi (info, gdbarch);
2358
2359   if (tdep->jb_pc >= 0)
2360     set_gdbarch_get_longjmp_target (gdbarch, nios2_get_longjmp_target);
2361
2362   frame_base_set_default (gdbarch, &nios2_frame_base);
2363
2364   /* Enable inferior call support.  */
2365   set_gdbarch_push_dummy_call (gdbarch, nios2_push_dummy_call);
2366
2367   if (tdesc_data)
2368     tdesc_use_registers (gdbarch, tdesc, tdesc_data);
2369
2370   return gdbarch;
2371 }
2372
2373 void
2374 _initialize_nios2_tdep (void)
2375 {
2376   gdbarch_register (bfd_arch_nios2, nios2_gdbarch_init, NULL);
2377   initialize_tdesc_nios2 ();
2378
2379   /* Allow debugging this file's internals.  */
2380   add_setshow_boolean_cmd ("nios2", class_maintenance, &nios2_debug,
2381                            _("Set Nios II debugging."),
2382                            _("Show Nios II debugging."),
2383                            _("When on, Nios II specific debugging is enabled."),
2384                            NULL,
2385                            NULL,
2386                            &setdebuglist, &showdebuglist);
2387 }