Revert to using "trap 31" for breakpoints on nios2.
[external/binutils.git] / gdb / nios2-tdep.c
1 /* Target-machine dependent code for Nios II, for GDB.
2    Copyright (C) 2012-2015 Free Software Foundation, Inc.
3    Contributed by Peter Brookes (pbrookes@altera.com)
4    and Andrew Draper (adraper@altera.com).
5    Contributed by Mentor Graphics, Inc.
6
7    This file is part of GDB.
8
9    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
10    it under the terms of the GNU General Public License as published by
11    the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
12    (at your option) any later version.
13
14    This program is distributed in the hope that it will be useful,
15    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
16    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
17    GNU General Public License for more details.
18
19    You should have received a copy of the GNU General Public License
20    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
21
22 #include "defs.h"
23 #include "frame.h"
24 #include "frame-unwind.h"
25 #include "frame-base.h"
26 #include "trad-frame.h"
27 #include "dwarf2-frame.h"
28 #include "symtab.h"
29 #include "inferior.h"
30 #include "gdbtypes.h"
31 #include "gdbcore.h"
32 #include "gdbcmd.h"
33 #include "osabi.h"
34 #include "target.h"
35 #include "dis-asm.h"
36 #include "regcache.h"
37 #include "value.h"
38 #include "symfile.h"
39 #include "arch-utils.h"
40 #include "floatformat.h"
41 #include "infcall.h"
42 #include "regset.h"
43 #include "target-descriptions.h"
44
45 /* To get entry_point_address.  */
46 #include "objfiles.h"
47
48 /* Nios II ISA specific encodings and macros.  */
49 #include "opcode/nios2.h"
50
51 /* Nios II specific header.  */
52 #include "nios2-tdep.h"
53
54 #include "features/nios2.c"
55
56 /* Control debugging information emitted in this file.  */
57
58 static int nios2_debug = 0;
59
60 /* The following structures are used in the cache for prologue
61    analysis; see the reg_value and reg_saved tables in
62    struct nios2_unwind_cache, respectively.  */
63
64 /* struct reg_value is used to record that a register has the same value
65    as reg at the given offset from the start of a function.  */
66
67 struct reg_value
68 {
69   int reg;
70   unsigned int offset;
71 };
72
73 /* struct reg_saved is used to record that a register value has been saved at
74    basereg + addr, for basereg >= 0.  If basereg < 0, that indicates
75    that the register is not known to have been saved.  Note that when
76    basereg == NIOS2_Z_REGNUM (that is, r0, which holds value 0),
77    addr is an absolute address.  */
78
79 struct reg_saved
80 {
81   int basereg;
82   CORE_ADDR addr;
83 };
84
85 struct nios2_unwind_cache
86 {
87   /* The frame's base, optionally used by the high-level debug info.  */
88   CORE_ADDR base;
89
90   /* The previous frame's inner most stack address.  Used as this
91      frame ID's stack_addr.  */
92   CORE_ADDR cfa;
93
94   /* The address of the first instruction in this function.  */
95   CORE_ADDR pc;
96
97   /* Which register holds the return address for the frame.  */
98   int return_regnum;
99
100   /* Table indicating what changes have been made to each register.  */
101   struct reg_value reg_value[NIOS2_NUM_REGS];
102
103   /* Table indicating where each register has been saved.  */
104   struct reg_saved reg_saved[NIOS2_NUM_REGS];
105 };
106
107
108 /* This array is a mapping from Dwarf-2 register numbering to GDB's.  */
109
110 static int nios2_dwarf2gdb_regno_map[] =
111 {
112   0, 1, 2, 3,
113   4, 5, 6, 7,
114   8, 9, 10, 11,
115   12, 13, 14, 15,
116   16, 17, 18, 19,
117   20, 21, 22, 23,
118   24, 25,
119   NIOS2_GP_REGNUM,        /* 26 */
120   NIOS2_SP_REGNUM,        /* 27 */
121   NIOS2_FP_REGNUM,        /* 28 */
122   NIOS2_EA_REGNUM,        /* 29 */
123   NIOS2_BA_REGNUM,        /* 30 */
124   NIOS2_RA_REGNUM,        /* 31 */
125   NIOS2_PC_REGNUM,        /* 32 */
126   NIOS2_STATUS_REGNUM,    /* 33 */
127   NIOS2_ESTATUS_REGNUM,   /* 34 */
128   NIOS2_BSTATUS_REGNUM,   /* 35 */
129   NIOS2_IENABLE_REGNUM,   /* 36 */
130   NIOS2_IPENDING_REGNUM,  /* 37 */
131   NIOS2_CPUID_REGNUM,     /* 38 */
132   39, /* CTL6 */          /* 39 */
133   NIOS2_EXCEPTION_REGNUM, /* 40 */
134   NIOS2_PTEADDR_REGNUM,   /* 41 */
135   NIOS2_TLBACC_REGNUM,    /* 42 */
136   NIOS2_TLBMISC_REGNUM,   /* 43 */
137   NIOS2_ECCINJ_REGNUM,    /* 44 */
138   NIOS2_BADADDR_REGNUM,   /* 45 */
139   NIOS2_CONFIG_REGNUM,    /* 46 */
140   NIOS2_MPUBASE_REGNUM,   /* 47 */
141   NIOS2_MPUACC_REGNUM     /* 48 */
142 };
143
144
145 /* Implement the dwarf2_reg_to_regnum gdbarch method.  */
146
147 static int
148 nios2_dwarf_reg_to_regnum (struct gdbarch *gdbarch, int dw_reg)
149 {
150   if (dw_reg < 0 || dw_reg > NIOS2_NUM_REGS)
151     {
152       warning (_("Dwarf-2 uses unmapped register #%d"), dw_reg);
153       return dw_reg;
154     }
155
156   return nios2_dwarf2gdb_regno_map[dw_reg];
157 }
158
159 /* Canonical names for the 49 registers.  */
160
161 static const char *const nios2_reg_names[NIOS2_NUM_REGS] =
162 {
163   "zero", "at", "r2", "r3", "r4", "r5", "r6", "r7",
164   "r8", "r9", "r10", "r11", "r12", "r13", "r14", "r15",
165   "r16", "r17", "r18", "r19", "r20", "r21", "r22", "r23",
166   "et", "bt", "gp", "sp", "fp", "ea", "sstatus", "ra",
167   "pc",
168   "status", "estatus", "bstatus", "ienable",
169   "ipending", "cpuid", "ctl6", "exception",
170   "pteaddr", "tlbacc", "tlbmisc", "eccinj",
171   "badaddr", "config", "mpubase", "mpuacc"
172 };
173
174 /* Implement the register_name gdbarch method.  */
175
176 static const char *
177 nios2_register_name (struct gdbarch *gdbarch, int regno)
178 {
179   /* Use mnemonic aliases for GPRs.  */
180   if (regno >= 0 && regno < NIOS2_NUM_REGS)
181     return nios2_reg_names[regno];
182   else
183     return tdesc_register_name (gdbarch, regno);
184 }
185
186 /* Implement the register_type gdbarch method.  */
187
188 static struct type *
189 nios2_register_type (struct gdbarch *gdbarch, int regno)
190 {
191   /* If the XML description has register information, use that to
192      determine the register type.  */
193   if (tdesc_has_registers (gdbarch_target_desc (gdbarch)))
194     return tdesc_register_type (gdbarch, regno);
195
196   if (regno == NIOS2_PC_REGNUM)
197     return builtin_type (gdbarch)->builtin_func_ptr;
198   else if (regno == NIOS2_SP_REGNUM)
199     return builtin_type (gdbarch)->builtin_data_ptr;
200   else
201     return builtin_type (gdbarch)->builtin_uint32;
202 }
203
204 /* Given a return value in REGCACHE with a type VALTYPE,
205    extract and copy its value into VALBUF.  */
206
207 static void
208 nios2_extract_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct type *valtype,
209                             struct regcache *regcache, gdb_byte *valbuf)
210 {
211   int len = TYPE_LENGTH (valtype);
212
213   /* Return values of up to 8 bytes are returned in $r2 $r3.  */
214   if (len <= register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM))
215     regcache_cooked_read (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
216   else
217     {
218       gdb_assert (len <= (register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM)
219                           + register_size (gdbarch, NIOS2_R3_REGNUM)));
220       regcache_cooked_read (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
221       regcache_cooked_read (regcache, NIOS2_R3_REGNUM, valbuf + 4);
222     }
223 }
224
225 /* Write into appropriate registers a function return value
226    of type TYPE, given in virtual format.  */
227
228 static void
229 nios2_store_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct type *valtype,
230                           struct regcache *regcache, const gdb_byte *valbuf)
231 {
232   int len = TYPE_LENGTH (valtype);
233
234   /* Return values of up to 8 bytes are returned in $r2 $r3.  */
235   if (len <= register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM))
236     regcache_cooked_write (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
237   else
238     {
239       gdb_assert (len <= (register_size (gdbarch, NIOS2_R2_REGNUM)
240                           + register_size (gdbarch, NIOS2_R3_REGNUM)));
241       regcache_cooked_write (regcache, NIOS2_R2_REGNUM, valbuf);
242       regcache_cooked_write (regcache, NIOS2_R3_REGNUM, valbuf + 4);
243     }
244 }
245
246
247 /* Set up the default values of the registers.  */
248
249 static void
250 nios2_setup_default (struct nios2_unwind_cache *cache)
251 {
252   int i;
253
254   for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
255   {
256     /* All registers start off holding their previous values.  */
257     cache->reg_value[i].reg    = i;
258     cache->reg_value[i].offset = 0;
259
260     /* All registers start off not saved.  */
261     cache->reg_saved[i].basereg = -1;
262     cache->reg_saved[i].addr    = 0;
263   }
264 }
265
266 /* Initialize the unwind cache.  */
267
268 static void
269 nios2_init_cache (struct nios2_unwind_cache *cache, CORE_ADDR pc)
270 {
271   cache->base = 0;
272   cache->cfa = 0;
273   cache->pc = pc;
274   cache->return_regnum = NIOS2_RA_REGNUM;
275   nios2_setup_default (cache);
276 }
277
278 /* Read and identify an instruction at PC.  If INSNP is non-null,
279    store the instruction word into that location.  Return the opcode
280    pointer or NULL if the memory couldn't be read or disassembled.  */
281
282 static const struct nios2_opcode *
283 nios2_fetch_insn (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR pc,
284                   unsigned int *insnp)
285 {
286   LONGEST memword;
287   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
288   unsigned int insn;
289
290   if (!safe_read_memory_integer (pc, NIOS2_OPCODE_SIZE,
291                                  gdbarch_byte_order (gdbarch), &memword))
292     return NULL;
293
294   insn = (unsigned int) memword;
295   if (insnp)
296     *insnp = insn;
297   return nios2_find_opcode_hash (insn, mach);
298 }
299
300
301 /* Match and disassemble an ADD-type instruction, with 3 register operands.
302    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
303
304 static int
305 nios2_match_add (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
306                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *rc)
307 {
308   if (op->match == MATCH_R1_ADD || op->match == MATCH_R1_MOV)
309     {
310       *ra = GET_IW_R_A (insn);
311       *rb = GET_IW_R_B (insn);
312       *rc = GET_IW_R_C (insn);
313       return 1;
314     }
315   return 0;
316 }
317
318 /* Match and disassemble a SUB-type instruction, with 3 register operands.
319    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
320
321 static int
322 nios2_match_sub (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
323                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *rc)
324 {
325   if (op->match == MATCH_R1_SUB)
326     {
327       *ra = GET_IW_R_A (insn);
328       *rb = GET_IW_R_B (insn);
329       *rc = GET_IW_R_C (insn);
330       return 1;
331     }
332   return 0;
333 }
334
335 /* Match and disassemble an ADDI-type instruction, with 2 register operands
336    and one immediate operand.
337    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
338
339 static int
340 nios2_match_addi (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
341                   unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm)
342 {
343   if (op->match == MATCH_R1_ADDI)
344     {
345       *ra = GET_IW_I_A (insn);
346       *rb = GET_IW_I_B (insn);
347       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
348       return 1;
349     }
350   return 0;
351 }
352
353 /* Match and disassemble an ORHI-type instruction, with 2 register operands
354    and one unsigned immediate operand.
355    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
356
357 static int
358 nios2_match_orhi (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
359                   unsigned long mach, int *ra, int *rb, unsigned int *uimm)
360 {
361   if (op->match == MATCH_R1_ORHI)
362     {
363       *ra = GET_IW_I_A (insn);
364       *rb = GET_IW_I_B (insn);
365       *uimm = GET_IW_I_IMM16 (insn);
366       return 1;
367     }
368   return 0;
369 }
370
371 /* Match and disassemble a STW-type instruction, with 2 register operands
372    and one immediate operand.
373    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
374
375 static int
376 nios2_match_stw (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
377                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm)
378 {
379   if (op->match == MATCH_R1_STW || op->match == MATCH_R1_STWIO)
380     {
381       *ra = GET_IW_I_A (insn);
382       *rb = GET_IW_I_B (insn);
383       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
384       return 1;
385     }
386   return 0;
387 }
388
389 /* Match and disassemble a LDW-type instruction, with 2 register operands
390    and one immediate operand.
391    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
392
393 static int
394 nios2_match_ldw (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
395                  unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm)
396 {
397   if (op->match == MATCH_R1_LDW || op->match == MATCH_R1_LDWIO)
398     {
399       *ra = GET_IW_I_A (insn);
400       *rb = GET_IW_I_B (insn);
401       *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
402       return 1;
403     }
404   return 0;
405 }
406
407 /* Match and disassemble a RDCTL instruction, with 2 register operands.
408    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
409
410 static int
411 nios2_match_rdctl (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
412                    unsigned long mach, int *ra, int *rc)
413 {
414   if (op->match == MATCH_R1_RDCTL)
415     {
416       *ra = GET_IW_R_IMM5 (insn);
417       *rc = GET_IW_R_C (insn);
418       return 1;
419     }
420   return 0;
421 }
422
423
424 /* Match and disassemble a branch instruction, with (potentially)
425    2 register operands and one immediate operand.
426    Returns true on success, and fills in the operand pointers.  */
427
428 enum branch_condition {
429   branch_none,
430   branch_eq,
431   branch_ne,
432   branch_ge,
433   branch_geu,
434   branch_lt,
435   branch_ltu
436 };
437   
438 static int
439 nios2_match_branch (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
440                     unsigned long mach, int *ra, int *rb, int *imm,
441                     enum branch_condition *cond)
442 {
443   switch (op->match)
444     {
445     case MATCH_R1_BR:
446       *cond = branch_none;
447       break;
448     case MATCH_R1_BEQ:
449       *cond = branch_eq;
450       break;
451     case MATCH_R1_BNE:
452       *cond = branch_ne;
453       break;
454     case MATCH_R1_BGE:
455       *cond = branch_ge;
456       break;
457     case MATCH_R1_BGEU:
458       *cond = branch_geu;
459       break;
460     case MATCH_R1_BLT:
461       *cond = branch_lt;
462       break;
463     case MATCH_R1_BLTU:
464       *cond = branch_ltu;
465       break;
466     default:
467       return 0;
468     }
469   *imm = (signed) (GET_IW_I_IMM16 (insn) << 16) >> 16;
470   *ra = GET_IW_I_A (insn);
471   *rb = GET_IW_I_B (insn);
472   return 1;
473 }
474
475 /* Match and disassemble a direct jump instruction, with an
476    unsigned operand.  Returns true on success, and fills in the operand
477    pointer.  */
478
479 static int
480 nios2_match_jmpi (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
481                   unsigned long mach, unsigned int *uimm)
482 {
483   if (op->match == MATCH_R1_JMPI)
484     {
485       *uimm = GET_IW_J_IMM26 (insn) << 2;
486       return 1;
487     }
488   return 0;
489 }
490
491 /* Match and disassemble a direct call instruction, with an
492    unsigned operand.  Returns true on success, and fills in the operand
493    pointer.  */
494
495 static int
496 nios2_match_calli (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
497                    unsigned long mach, unsigned int *uimm)
498 {
499   if (op->match == MATCH_R1_CALL)
500     {
501       *uimm = GET_IW_J_IMM26 (insn) << 2;
502       return 1;
503     }
504   return 0;
505 }
506
507 /* Match and disassemble an indirect jump instruction, with a
508    (possibly implicit) register operand.  Returns true on success, and fills
509    in the operand pointer.  */
510
511 static int
512 nios2_match_jmpr (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
513                   unsigned long mach, int *ra)
514 {
515   switch (op->match)
516     {
517     case MATCH_R1_JMP:
518       *ra = GET_IW_I_A (insn);
519       return 1;
520     case MATCH_R1_RET:
521       *ra = NIOS2_RA_REGNUM;
522       return 1;
523     case MATCH_R1_ERET:
524       *ra = NIOS2_EA_REGNUM;
525       return 1;
526     case MATCH_R1_BRET:
527       *ra = NIOS2_BA_REGNUM;
528       return 1;
529     default:
530       return 0;
531     }
532 }
533
534 /* Match and disassemble an indirect call instruction, with a register
535    operand.  Returns true on success, and fills in the operand pointer.  */
536
537 static int
538 nios2_match_callr (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
539                    unsigned long mach, int *ra)
540 {
541   if (op->match == MATCH_R1_CALLR)
542     {
543       *ra = GET_IW_I_A (insn);
544       return 1;
545     }
546   return 0;
547 }
548
549 /* Match and disassemble a break instruction, with an unsigned operand.
550    Returns true on success, and fills in the operand pointer.  */
551
552 static int
553 nios2_match_break (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
554                   unsigned long mach, unsigned int *uimm)
555 {
556   if (op->match == MATCH_R1_BREAK)
557     {
558       *uimm = GET_IW_R_IMM5 (insn);
559       return 1;
560     }
561   return 0;
562 }
563
564 /* Match and disassemble a trap instruction, with an unsigned operand.
565    Returns true on success, and fills in the operand pointer.  */
566
567 static int
568 nios2_match_trap (uint32_t insn, const struct nios2_opcode *op,
569                   unsigned long mach, unsigned int *uimm)
570 {
571   if (op->match == MATCH_R1_TRAP)
572     {
573       *uimm = GET_IW_R_IMM5 (insn);
574       return 1;
575     }
576   return 0;
577 }
578
579 /* Helper function to identify when we're in a function epilogue;
580    that is, the part of the function from the point at which the
581    stack adjustments are made, to the return or sibcall.
582    Note that we may have several stack adjustment instructions, and
583    this function needs to test whether the stack teardown has already
584    started before current_pc, not whether it has completed.  */
585
586 static int
587 nios2_in_epilogue_p (struct gdbarch *gdbarch,
588                      CORE_ADDR current_pc,
589                      CORE_ADDR start_pc)
590 {
591   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
592   /* Maximum number of possibly-epilogue instructions to check.
593      Note that this number should not be too large, else we can
594      potentially end up iterating through unmapped memory.  */
595   int ninsns, max_insns = 5;
596   unsigned int insn;
597   const struct nios2_opcode *op = NULL;
598   unsigned int uimm;
599   int imm;
600   int ra, rb, rc;
601   enum branch_condition cond;
602   CORE_ADDR pc;
603
604   /* There has to be a previous instruction in the function.  */
605   if (current_pc <= start_pc)
606     return 0;
607
608   /* Find the previous instruction before current_pc.
609      For the moment we will assume that all instructions are the
610      same size here.  */
611   pc = current_pc - NIOS2_OPCODE_SIZE;
612
613   /* Beginning with the previous instruction we just located, check whether
614      we are in a sequence of at least one stack adjustment instruction.
615      Possible instructions here include:
616          ADDI sp, sp, n
617          ADD sp, sp, rn
618          LDW sp, n(sp)  */
619   for (ninsns = 0; ninsns < max_insns; ninsns++)
620     {
621       int ok = 0;
622
623       /* Fetch the insn at pc.  */
624       op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
625       if (op == NULL)
626         return 0;
627       pc += op->size;
628
629       /* Was it a stack adjustment?  */
630       if (nios2_match_addi (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
631         ok = (rb == NIOS2_SP_REGNUM);
632       else if (nios2_match_add (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
633         ok = (rc == NIOS2_SP_REGNUM);
634       else if (nios2_match_ldw (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
635         ok = (rb == NIOS2_SP_REGNUM);
636       if (!ok)
637         break;
638     }
639
640   /* No stack adjustments found.  */
641   if (ninsns == 0)
642     return 0;
643
644   /* We found more stack adjustments than we expect GCC to be generating.
645      Since it looks like a stack unwind might be in progress tell GDB to
646      treat it as such.  */
647   if (ninsns == max_insns)
648     return 1;
649
650   /* The next instruction following the stack adjustments must be a
651      return, jump, or unconditional branch.  */
652   if (nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
653       || nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
654       || (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond)
655           && cond == branch_none))
656     return 1;
657
658   return 0;
659 }
660
661 /* Implement the in_function_epilogue_p gdbarch method.  */
662
663 static int
664 nios2_in_function_epilogue_p (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR pc)
665 {
666   CORE_ADDR func_addr;
667
668   if (find_pc_partial_function (pc, NULL, &func_addr, NULL))
669     return nios2_in_epilogue_p (gdbarch, pc, func_addr);
670
671   return 0;
672 }
673
674 /* Do prologue analysis, returning the PC of the first instruction
675    after the function prologue.  Assumes CACHE has already been
676    initialized.  THIS_FRAME can be null, in which case we are only
677    interested in skipping the prologue.  Otherwise CACHE is filled in
678    from the frame information.
679
680    The prologue may consist of the following parts:
681      1) Profiling instrumentation.  For non-PIC code it looks like:
682           mov    r8, ra
683           call   mcount
684           mov    ra, r8
685
686      2) A stack adjustment and save of R4-R7 for varargs functions.
687         This is typically merged with item 3.
688
689      3) A stack adjustment and save of the callee-saved registers;
690         typically an explicit SP decrement and individual register
691         saves.
692
693         There may also be a stack switch here in an exception handler
694         in place of a stack adjustment.  It looks like:
695           movhi  rx, %hiadj(newstack)
696           addhi  rx, rx, %lo(newstack)
697           stw    sp, constant(rx)
698           mov    sp, rx
699
700      5) A frame pointer save, which can be either a MOV or ADDI.
701
702      6) A further stack pointer adjustment.  This is normally included
703         adjustment in step 4 unless the total adjustment is too large
704         to be done in one step.
705
706      7) A stack overflow check, which can take either of these forms:
707           bgeu   sp, rx, +8
708           break  3
709         or
710           bltu   sp, rx, .Lstack_overflow
711           ...
712         .Lstack_overflow:
713           break  3
714         If present, this is inserted after the stack pointer adjustments
715         for steps 3, 4, and 6.
716
717     The prologue instructions may be combined or interleaved with other
718     instructions.
719
720     To cope with all this variability we decode all the instructions
721     from the start of the prologue until we hit an instruction that
722     cannot possibly be a prologue instruction, such as a branch, call,
723     return, or epilogue instruction.  The prologue is considered to end
724     at the last instruction that can definitely be considered a
725     prologue instruction.  */
726
727 static CORE_ADDR
728 nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
729                         const CORE_ADDR current_pc,
730                         struct nios2_unwind_cache *cache,
731                         struct frame_info *this_frame)
732 {
733   /* Maximum number of possibly-prologue instructions to check.
734      Note that this number should not be too large, else we can
735      potentially end up iterating through unmapped memory.  */
736   int ninsns, max_insns = 50;
737   int regno;
738   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
739   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
740
741   /* Does the frame set up the FP register?  */
742   int base_reg = 0;
743
744   struct reg_value *value = cache->reg_value;
745   struct reg_value temp_value[NIOS2_NUM_REGS];
746
747   int i;
748
749   /* Save the starting PC so we can correct the pc after running
750      through the prolog, using symbol info.  */
751   CORE_ADDR pc = start_pc;
752
753   /* Is this an exception handler?  */
754   int exception_handler = 0;
755
756   /* What was the original value of SP (or fake original value for
757      functions which switch stacks?  */
758   CORE_ADDR frame_high;
759
760   /* The last definitely-prologue instruction seen.  */
761   CORE_ADDR prologue_end;
762
763   /* Is this the innermost function?  */
764   int innermost = (this_frame ? (frame_relative_level (this_frame) == 0) : 1);
765
766   if (nios2_debug)
767     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
768                         "{ nios2_analyze_prologue start=%s, current=%s ",
769                         paddress (gdbarch, start_pc),
770                         paddress (gdbarch, current_pc));
771
772   /* Set up the default values of the registers.  */
773   nios2_setup_default (cache);
774
775   /* Find the prologue instructions.  */
776   prologue_end = start_pc;
777   for (ninsns = 0; ninsns < max_insns; ninsns++)
778     {
779       /* Present instruction.  */
780       uint32_t insn;
781       const struct nios2_opcode *op;
782       int ra, rb, rc, imm;
783       unsigned int uimm;
784       unsigned int reglist;
785       int wb, ret;
786       enum branch_condition cond;
787
788       if (pc == current_pc)
789       {
790         /* When we reach the current PC we must save the current
791            register state (for the backtrace) but keep analysing
792            because there might be more to find out (eg. is this an
793            exception handler).  */
794         memcpy (temp_value, value, sizeof (temp_value));
795         value = temp_value;
796         if (nios2_debug)
797           fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "*");
798       }
799
800       op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
801
802       /* Unknown opcode?  Stop scanning.  */
803       if (op == NULL)
804         break;
805       pc += op->size;
806
807       if (nios2_debug)
808         fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "[%08X]", insn);
809
810       /* The following instructions can appear in the prologue.  */
811
812       if (nios2_match_add (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
813         {
814           /* ADD   rc, ra, rb  (also used for MOV) */
815           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM
816               && rb == 0
817               && value[ra].reg == cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg)
818             {
819               /* If the previous value of SP is available somewhere
820                  near the new stack pointer value then this is a
821                  stack switch.  */
822
823               /* If any registers were saved on the stack before then
824                  we can't backtrace into them now.  */
825               for (i = 0 ; i < NIOS2_NUM_REGS ; i++)
826                 {
827                   if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_SP_REGNUM)
828                     cache->reg_saved[i].basereg = -1;
829                   if (value[i].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
830                     value[i].reg = -1;
831                 }
832
833               /* Create a fake "high water mark" 4 bytes above where SP
834                  was stored and fake up the registers to be consistent
835                  with that.  */
836               value[NIOS2_SP_REGNUM].reg = NIOS2_SP_REGNUM;
837               value[NIOS2_SP_REGNUM].offset
838                 = (value[ra].offset
839                    - cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr
840                    - 4);
841               cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg = NIOS2_SP_REGNUM;
842               cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr = -4;
843             }
844
845           else if (rc == NIOS2_SP_REGNUM && ra == NIOS2_FP_REGNUM)
846             /* This is setting SP from FP.  This only happens in the
847                function epilogue.  */
848             break;
849
850           else if (rc != 0)
851             {
852               if (value[rb].reg == 0)
853                 value[rc].reg = value[ra].reg;
854               else if (value[ra].reg == 0)
855                 value[rc].reg = value[rb].reg;
856               else
857                 value[rc].reg = -1;
858               value[rc].offset = value[ra].offset + value[rb].offset;
859             }
860
861           /* The add/move is only considered a prologue instruction
862              if the destination is SP or FP.  */
863           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM || rc == NIOS2_FP_REGNUM)
864             prologue_end = pc;
865         }
866       
867       else if (nios2_match_sub (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
868         {
869           /* SUB   rc, ra, rb */
870           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM && rb == NIOS2_SP_REGNUM
871               && value[rc].reg != 0)
872             /* If we are decrementing the SP by a non-constant amount,
873                this is alloca, not part of the prologue.  */
874             break;
875           else if (rc != 0)
876             {
877               if (value[rb].reg == 0)
878                 value[rc].reg = value[ra].reg;
879               else
880                 value[rc].reg = -1;
881               value[rc].offset = value[ra].offset - value[rb].offset;
882             }
883         }
884
885       else if (nios2_match_addi (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
886         {
887           /* ADDI    rb, ra, imm */
888
889           /* A positive stack adjustment has to be part of the epilogue.  */
890           if (rb == NIOS2_SP_REGNUM
891               && (imm > 0 || value[ra].reg != NIOS2_SP_REGNUM))
892             break;
893
894           /* Likewise restoring SP from FP.  */
895           else if (rb == NIOS2_SP_REGNUM && ra == NIOS2_FP_REGNUM)
896             break;
897
898           if (rb != 0)
899             {
900               value[rb].reg    = value[ra].reg;
901               value[rb].offset = value[ra].offset + imm;
902             }
903
904           /* The add is only considered a prologue instruction
905              if the destination is SP or FP.  */
906           if (rb == NIOS2_SP_REGNUM || rb == NIOS2_FP_REGNUM)
907             prologue_end = pc;
908         }
909
910       else if (nios2_match_orhi (insn, op, mach, &ra, &rb, &uimm))
911         {
912           /* ORHI  rb, ra, uimm   (also used for MOVHI) */
913           if (rb != 0)
914             {
915               value[rb].reg    = (value[ra].reg == 0) ? 0 : -1;
916               value[rb].offset = value[ra].offset | (uimm << 16);
917             }
918         }
919
920       else if (nios2_match_stw (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
921         {
922           /* STW rb, imm(ra) */
923
924           /* Are we storing the original value of a register to the stack?
925              For exception handlers the value of EA-4 (return
926              address from interrupts etc) is sometimes stored.  */
927           int orig = value[rb].reg;
928           if (orig > 0
929               && (value[rb].offset == 0
930                   || (orig == NIOS2_EA_REGNUM && value[rb].offset == -4))
931               && ((value[ra].reg == NIOS2_SP_REGNUM
932                    && cache->reg_saved[orig].basereg != NIOS2_SP_REGNUM)
933                   || cache->reg_saved[orig].basereg == -1))
934             {
935               if (pc < current_pc)
936                 {
937                   /* Save off callee saved registers.  */
938                   cache->reg_saved[orig].basereg = value[ra].reg;
939                   cache->reg_saved[orig].addr = value[ra].offset + imm;
940                 }
941               
942               prologue_end = pc;
943               
944               if (orig == NIOS2_EA_REGNUM || orig == NIOS2_ESTATUS_REGNUM)
945                 exception_handler = 1;
946             }
947           else
948             /* Non-stack memory writes cannot appear in the prologue.  */
949             break;
950         }
951
952       else if (nios2_match_rdctl (insn, op, mach, &ra, &rc))
953         {
954           /* RDCTL rC, ctlN
955              This can appear in exception handlers in combination with
956              a subsequent save to the stack frame.  */
957           if (rc != 0)
958             {
959               value[rc].reg    = NIOS2_STATUS_REGNUM + ra;
960               value[rc].offset = 0;
961             }
962         }
963
964       else if (nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
965         {
966           if (value[8].reg == NIOS2_RA_REGNUM
967               && value[8].offset == 0
968               && value[NIOS2_SP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM
969               && value[NIOS2_SP_REGNUM].offset == 0)
970             {
971               /* A CALL instruction.  This is treated as a call to mcount
972                  if ra has been stored into r8 beforehand and if it's
973                  before the stack adjust.
974                  Note mcount corrupts r2-r3, r9-r15 & ra.  */
975               for (i = 2 ; i <= 3 ; i++)
976                 value[i].reg = -1;
977               for (i = 9 ; i <= 15 ; i++)
978                 value[i].reg = -1;
979               value[NIOS2_RA_REGNUM].reg = -1;
980
981               prologue_end = pc;
982             }
983
984           /* Other calls are not part of the prologue.  */
985           else
986             break;
987         }
988
989       else if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond))
990         {
991           /* Branches not involving a stack overflow check aren't part of
992              the prologue.  */
993           if (ra != NIOS2_SP_REGNUM)
994             break;
995           else if (cond == branch_geu)
996             {
997               /* BGEU sp, rx, +8
998                  BREAK 3
999                  This instruction sequence is used in stack checking;
1000                  we can ignore it.  */
1001               unsigned int next_insn;
1002               const struct nios2_opcode *next_op
1003                 = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &next_insn);
1004               if (next_op != NULL
1005                   && nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm))
1006                 pc += next_op->size;
1007               else
1008                 break;
1009             }
1010           else if (cond == branch_ltu)
1011             {
1012               /* BLTU sp, rx, .Lstackoverflow
1013                  If the location branched to holds a BREAK 3 instruction
1014                  then this is also stack overflow detection.  */
1015               unsigned int next_insn;
1016               const struct nios2_opcode *next_op
1017                 = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc + imm, &next_insn);
1018               if (next_op != NULL
1019                   && nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm))
1020                 ;
1021               else
1022                 break;
1023             }
1024           else
1025             break;
1026         }
1027
1028       /* All other calls or jumps (including returns) terminate 
1029          the prologue.  */
1030       else if (nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra)
1031                || nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
1032                || nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm))
1033         break;
1034     }
1035
1036   /* If THIS_FRAME is NULL, we are being called from skip_prologue
1037      and are only interested in the PROLOGUE_END value, so just
1038      return that now and skip over the cache updates, which depend
1039      on having frame information.  */
1040   if (this_frame == NULL)
1041     return prologue_end;
1042
1043   /* If we are in the function epilogue and have already popped
1044      registers off the stack in preparation for returning, then we
1045      want to go back to the original register values.  */
1046   if (innermost && nios2_in_epilogue_p (gdbarch, current_pc, start_pc))
1047     nios2_setup_default (cache);
1048
1049   /* Exception handlers use a different return address register.  */
1050   if (exception_handler)
1051     cache->return_regnum = NIOS2_EA_REGNUM;
1052
1053   if (nios2_debug)
1054     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "\n-> retreg=%d, ", cache->return_regnum);
1055
1056   if (cache->reg_value[NIOS2_FP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1057     /* If the FP now holds an offset from the CFA then this is a
1058        normal frame which uses the frame pointer.  */
1059     base_reg = NIOS2_FP_REGNUM;
1060   else if (cache->reg_value[NIOS2_SP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1061     /* FP doesn't hold an offset from the CFA.  If SP still holds an
1062        offset from the CFA then we might be in a function which omits
1063        the frame pointer, or we might be partway through the prologue.
1064        In both cases we can find the CFA using SP.  */
1065     base_reg = NIOS2_SP_REGNUM;
1066   else
1067     {
1068       /* Somehow the stack pointer has been corrupted.
1069          We can't return.  */
1070       if (nios2_debug)
1071         fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "<can't reach cfa> }\n");
1072       return 0;
1073     }
1074
1075   if (cache->reg_value[base_reg].offset == 0
1076       || cache->reg_saved[NIOS2_RA_REGNUM].basereg != NIOS2_SP_REGNUM
1077       || cache->reg_saved[cache->return_regnum].basereg != NIOS2_SP_REGNUM)
1078     {
1079       /* If the frame didn't adjust the stack, didn't save RA or
1080          didn't save EA in an exception handler then it must either
1081          be a leaf function (doesn't call any other functions) or it
1082          can't return.  If it has called another function then it
1083          can't be a leaf, so set base == 0 to indicate that we can't
1084          backtrace past it.  */
1085
1086       if (!innermost)
1087         {
1088           /* If it isn't the innermost function then it can't be a
1089              leaf, unless it was interrupted.  Check whether RA for
1090              this frame is the same as PC.  If so then it probably
1091              wasn't interrupted.  */
1092           CORE_ADDR ra
1093             = get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_RA_REGNUM);
1094
1095           if (ra == current_pc)
1096             {
1097               if (nios2_debug)
1098                 fprintf_unfiltered
1099                   (gdb_stdlog,
1100                    "<noreturn ADJUST %s, r31@r%d+?>, r%d@r%d+?> }\n",
1101                    paddress (gdbarch, cache->reg_value[base_reg].offset),
1102                    cache->reg_saved[NIOS2_RA_REGNUM].basereg,
1103                    cache->return_regnum,
1104                    cache->reg_saved[cache->return_regnum].basereg);
1105               return 0;
1106             }
1107         }
1108     }
1109
1110   /* Get the value of whichever register we are using for the
1111      base.  */
1112   cache->base = get_frame_register_unsigned (this_frame, base_reg);
1113
1114   /* What was the value of SP at the start of this function (or just
1115      after the stack switch).  */
1116   frame_high = cache->base - cache->reg_value[base_reg].offset;
1117
1118   /* Adjust all the saved registers such that they contain addresses
1119      instead of offsets.  */
1120   for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1121     if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_SP_REGNUM)
1122       {
1123         cache->reg_saved[i].basereg = NIOS2_Z_REGNUM;
1124         cache->reg_saved[i].addr += frame_high;
1125       }
1126
1127   for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1128     if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_GP_REGNUM)
1129       {
1130         CORE_ADDR gp = get_frame_register_unsigned (this_frame,
1131                                                     NIOS2_GP_REGNUM);
1132
1133         for ( ; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1134           if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_GP_REGNUM)
1135             {
1136               cache->reg_saved[i].basereg = NIOS2_Z_REGNUM;
1137               cache->reg_saved[i].addr += gp;
1138             }
1139       }
1140
1141   /* Work out what the value of SP was on the first instruction of
1142      this function.  If we didn't switch stacks then this can be
1143      trivially computed from the base address.  */
1144   if (cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg == NIOS2_Z_REGNUM)
1145     cache->cfa
1146       = read_memory_unsigned_integer (cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr,
1147                                       4, byte_order);
1148   else
1149     cache->cfa = frame_high;
1150
1151   /* Exception handlers restore ESTATUS into STATUS.  */
1152   if (exception_handler)
1153     {
1154       cache->reg_saved[NIOS2_STATUS_REGNUM]
1155         = cache->reg_saved[NIOS2_ESTATUS_REGNUM];
1156       cache->reg_saved[NIOS2_ESTATUS_REGNUM].basereg = -1;
1157     }
1158
1159   if (nios2_debug)
1160     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "cfa=%s }\n",
1161                         paddress (gdbarch, cache->cfa));
1162
1163   return prologue_end;
1164 }
1165
1166 /* Implement the skip_prologue gdbarch hook.  */
1167
1168 static CORE_ADDR
1169 nios2_skip_prologue (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR start_pc)
1170 {
1171   CORE_ADDR func_addr;
1172
1173   struct nios2_unwind_cache cache;
1174
1175   /* See if we can determine the end of the prologue via the symbol
1176      table.  If so, then return either PC, or the PC after the
1177      prologue, whichever is greater.  */
1178   if (find_pc_partial_function (start_pc, NULL, &func_addr, NULL))
1179     {
1180       CORE_ADDR post_prologue_pc
1181         = skip_prologue_using_sal (gdbarch, func_addr);
1182
1183       if (post_prologue_pc != 0)
1184         return max (start_pc, post_prologue_pc);
1185     }
1186
1187   /* Prologue analysis does the rest....  */
1188   nios2_init_cache (&cache, start_pc);
1189   return nios2_analyze_prologue (gdbarch, start_pc, start_pc, &cache, NULL);
1190 }
1191
1192 /* Implement the breakpoint_from_pc gdbarch hook.
1193
1194    The Nios II ABI for Linux says: "Userspace programs should not use
1195    the break instruction and userspace debuggers should not insert
1196    one." and "Userspace breakpoints are accomplished using the trap
1197    instruction with immediate operand 31 (all ones)."
1198
1199    So, we use "trap 31" consistently as the breakpoint on bare-metal
1200    as well as Linux targets.  */
1201
1202 static const gdb_byte*
1203 nios2_breakpoint_from_pc (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR *bp_addr,
1204                           int *bp_size)
1205 {
1206   enum bfd_endian byte_order_for_code = gdbarch_byte_order_for_code (gdbarch);
1207   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1208
1209   /* R1 trap encoding:
1210      ((0x1d << 17) | (0x2d << 11) | (0x1f << 6) | (0x3a << 0))
1211      0x003b6ffa */
1212   static const gdb_byte r1_breakpoint_le[] = {0xfa, 0x6f, 0x3b, 0x0};
1213   static const gdb_byte r1_breakpoint_be[] = {0x0, 0x3b, 0x6f, 0xfa};
1214   *bp_size = NIOS2_OPCODE_SIZE;
1215   if (byte_order_for_code == BFD_ENDIAN_BIG)
1216     return r1_breakpoint_be;
1217   else
1218     return r1_breakpoint_le;
1219 }
1220
1221 /* Implement the print_insn gdbarch method.  */
1222
1223 static int
1224 nios2_print_insn (bfd_vma memaddr, disassemble_info *info)
1225 {
1226   if (info->endian == BFD_ENDIAN_BIG)
1227     return print_insn_big_nios2 (memaddr, info);
1228   else
1229     return print_insn_little_nios2 (memaddr, info);
1230 }
1231
1232
1233 /* Implement the frame_align gdbarch method.  */
1234
1235 static CORE_ADDR
1236 nios2_frame_align (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR addr)
1237 {
1238   return align_down (addr, 4);
1239 }
1240
1241
1242 /* Implement the return_value gdbarch method.  */
1243
1244 static enum return_value_convention
1245 nios2_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
1246                     struct type *type, struct regcache *regcache,
1247                     gdb_byte *readbuf, const gdb_byte *writebuf)
1248 {
1249   if (TYPE_LENGTH (type) > 8)
1250     return RETURN_VALUE_STRUCT_CONVENTION;
1251
1252   if (readbuf)
1253     nios2_extract_return_value (gdbarch, type, regcache, readbuf);
1254   if (writebuf)
1255     nios2_store_return_value (gdbarch, type, regcache, writebuf);
1256
1257   return RETURN_VALUE_REGISTER_CONVENTION;
1258 }
1259
1260 /* Implement the dummy_id gdbarch method.  */
1261
1262 static struct frame_id
1263 nios2_dummy_id (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *this_frame)
1264 {
1265   return frame_id_build
1266     (get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM),
1267      get_frame_pc (this_frame));
1268 }
1269
1270 /* Implement the push_dummy_call gdbarch method.  */
1271
1272 static CORE_ADDR
1273 nios2_push_dummy_call (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
1274                        struct regcache *regcache, CORE_ADDR bp_addr,
1275                        int nargs, struct value **args, CORE_ADDR sp,
1276                        int struct_return, CORE_ADDR struct_addr)
1277 {
1278   int argreg;
1279   int float_argreg;
1280   int argnum;
1281   int len = 0;
1282   int stack_offset = 0;
1283   CORE_ADDR func_addr = find_function_addr (function, NULL);
1284   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
1285
1286   /* Set the return address register to point to the entry point of
1287      the program, where a breakpoint lies in wait.  */
1288   regcache_cooked_write_signed (regcache, NIOS2_RA_REGNUM, bp_addr);
1289
1290   /* Now make space on the stack for the args.  */
1291   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
1292     len += align_up (TYPE_LENGTH (value_type (args[argnum])), 4);
1293   sp -= len;
1294
1295   /* Initialize the register pointer.  */
1296   argreg = NIOS2_FIRST_ARGREG;
1297
1298   /* The struct_return pointer occupies the first parameter-passing
1299      register.  */
1300   if (struct_return)
1301     regcache_cooked_write_unsigned (regcache, argreg++, struct_addr);
1302
1303   /* Now load as many as possible of the first arguments into
1304      registers, and push the rest onto the stack.  Loop through args
1305      from first to last.  */
1306   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
1307     {
1308       const gdb_byte *val;
1309       gdb_byte valbuf[MAX_REGISTER_SIZE];
1310       struct value *arg = args[argnum];
1311       struct type *arg_type = check_typedef (value_type (arg));
1312       int len = TYPE_LENGTH (arg_type);
1313       enum type_code typecode = TYPE_CODE (arg_type);
1314
1315       val = value_contents (arg);
1316
1317       /* Copy the argument to general registers or the stack in
1318          register-sized pieces.  Large arguments are split between
1319          registers and stack.  */
1320       while (len > 0)
1321         {
1322           int partial_len = (len < 4 ? len : 4);
1323
1324           if (argreg <= NIOS2_LAST_ARGREG)
1325             {
1326               /* The argument is being passed in a register.  */
1327               CORE_ADDR regval = extract_unsigned_integer (val, partial_len,
1328                                                            byte_order);
1329
1330               regcache_cooked_write_unsigned (regcache, argreg, regval);
1331               argreg++;
1332             }
1333           else
1334             {
1335               /* The argument is being passed on the stack.  */
1336               CORE_ADDR addr = sp + stack_offset;
1337
1338               write_memory (addr, val, partial_len);
1339               stack_offset += align_up (partial_len, 4);
1340             }
1341
1342           len -= partial_len;
1343           val += partial_len;
1344         }
1345     }
1346
1347   regcache_cooked_write_signed (regcache, NIOS2_SP_REGNUM, sp);
1348
1349   /* Return adjusted stack pointer.  */
1350   return sp;
1351 }
1352
1353 /* Implement the unwind_pc gdbarch method.  */
1354
1355 static CORE_ADDR
1356 nios2_unwind_pc (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *next_frame)
1357 {
1358   gdb_byte buf[4];
1359
1360   frame_unwind_register (next_frame, NIOS2_PC_REGNUM, buf);
1361   return extract_typed_address (buf, builtin_type (gdbarch)->builtin_func_ptr);
1362 }
1363
1364 /* Implement the unwind_sp gdbarch method.  */
1365
1366 static CORE_ADDR
1367 nios2_unwind_sp (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *this_frame)
1368 {
1369   return frame_unwind_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM);
1370 }
1371
1372 /* Use prologue analysis to fill in the register cache
1373    *THIS_PROLOGUE_CACHE for THIS_FRAME.  This function initializes
1374    *THIS_PROLOGUE_CACHE first.  */
1375
1376 static struct nios2_unwind_cache *
1377 nios2_frame_unwind_cache (struct frame_info *this_frame,
1378                           void **this_prologue_cache)
1379 {
1380   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
1381   CORE_ADDR current_pc;
1382   struct nios2_unwind_cache *cache;
1383   int i;
1384
1385   if (*this_prologue_cache)
1386     return *this_prologue_cache;
1387
1388   cache = FRAME_OBSTACK_ZALLOC (struct nios2_unwind_cache);
1389   *this_prologue_cache = cache;
1390
1391   /* Zero all fields.  */
1392   nios2_init_cache (cache, get_frame_func (this_frame));
1393
1394   /* Prologue analysis does the rest...  */
1395   current_pc = get_frame_pc (this_frame);
1396   if (cache->pc != 0)
1397     nios2_analyze_prologue (gdbarch, cache->pc, current_pc, cache, this_frame);
1398
1399   return cache;
1400 }
1401
1402 /* Implement the this_id function for the normal unwinder.  */
1403
1404 static void
1405 nios2_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
1406                      struct frame_id *this_id)
1407 {
1408   struct nios2_unwind_cache *cache =
1409     nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1410
1411   /* This marks the outermost frame.  */
1412   if (cache->base == 0)
1413     return;
1414
1415   *this_id = frame_id_build (cache->cfa, cache->pc);
1416 }
1417
1418 /* Implement the prev_register function for the normal unwinder.  */
1419
1420 static struct value *
1421 nios2_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
1422                            int regnum)
1423 {
1424   struct nios2_unwind_cache *cache =
1425     nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1426
1427   gdb_assert (regnum >= 0 && regnum < NIOS2_NUM_REGS);
1428
1429   /* The PC of the previous frame is stored in the RA register of
1430      the current frame.  Frob regnum so that we pull the value from
1431      the correct place.  */
1432   if (regnum == NIOS2_PC_REGNUM)
1433     regnum = cache->return_regnum;
1434
1435   if (regnum == NIOS2_SP_REGNUM && cache->cfa)
1436     return frame_unwind_got_constant (this_frame, regnum, cache->cfa);
1437
1438   /* If we've worked out where a register is stored then load it from
1439      there.  */
1440   if (cache->reg_saved[regnum].basereg == NIOS2_Z_REGNUM)
1441     return frame_unwind_got_memory (this_frame, regnum,
1442                                     cache->reg_saved[regnum].addr);
1443
1444   return frame_unwind_got_register (this_frame, regnum, regnum);
1445 }
1446
1447 /* Implement the this_base, this_locals, and this_args hooks
1448    for the normal unwinder.  */
1449
1450 static CORE_ADDR
1451 nios2_frame_base_address (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
1452 {
1453   struct nios2_unwind_cache *info
1454     = nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1455
1456   return info->base;
1457 }
1458
1459 /* Data structures for the normal prologue-analysis-based
1460    unwinder.  */
1461
1462 static const struct frame_unwind nios2_frame_unwind =
1463 {
1464   NORMAL_FRAME,
1465   default_frame_unwind_stop_reason,
1466   nios2_frame_this_id,
1467   nios2_frame_prev_register,
1468   NULL,
1469   default_frame_sniffer
1470 };
1471
1472 static const struct frame_base nios2_frame_base =
1473 {
1474   &nios2_frame_unwind,
1475   nios2_frame_base_address,
1476   nios2_frame_base_address,
1477   nios2_frame_base_address
1478 };
1479
1480 /* Fill in the register cache *THIS_CACHE for THIS_FRAME for use
1481    in the stub unwinder.  */
1482
1483 static struct trad_frame_cache *
1484 nios2_stub_frame_cache (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
1485 {
1486   CORE_ADDR pc;
1487   CORE_ADDR start_addr;
1488   CORE_ADDR stack_addr;
1489   struct trad_frame_cache *this_trad_cache;
1490   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
1491   int num_regs = gdbarch_num_regs (gdbarch);
1492
1493   if (*this_cache != NULL)
1494     return *this_cache;
1495   this_trad_cache = trad_frame_cache_zalloc (this_frame);
1496   *this_cache = this_trad_cache;
1497
1498   /* The return address is in the link register.  */
1499   trad_frame_set_reg_realreg (this_trad_cache,
1500                               gdbarch_pc_regnum (gdbarch),
1501                               NIOS2_RA_REGNUM);
1502
1503   /* Frame ID, since it's a frameless / stackless function, no stack
1504      space is allocated and SP on entry is the current SP.  */
1505   pc = get_frame_pc (this_frame);
1506   find_pc_partial_function (pc, NULL, &start_addr, NULL);
1507   stack_addr = get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM);
1508   trad_frame_set_id (this_trad_cache, frame_id_build (start_addr, stack_addr));
1509   /* Assume that the frame's base is the same as the stack pointer.  */
1510   trad_frame_set_this_base (this_trad_cache, stack_addr);
1511
1512   return this_trad_cache;
1513 }
1514
1515 /* Implement the this_id function for the stub unwinder.  */
1516
1517 static void
1518 nios2_stub_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
1519                           struct frame_id *this_id)
1520 {
1521   struct trad_frame_cache *this_trad_cache
1522     = nios2_stub_frame_cache (this_frame, this_cache);
1523
1524   trad_frame_get_id (this_trad_cache, this_id);
1525 }
1526
1527 /* Implement the prev_register function for the stub unwinder.  */
1528
1529 static struct value *
1530 nios2_stub_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame,
1531                                 void **this_cache, int regnum)
1532 {
1533   struct trad_frame_cache *this_trad_cache
1534     = nios2_stub_frame_cache (this_frame, this_cache);
1535
1536   return trad_frame_get_register (this_trad_cache, this_frame, regnum);
1537 }
1538
1539 /* Implement the sniffer function for the stub unwinder.
1540    This unwinder is used for cases where the normal
1541    prologue-analysis-based unwinder can't work,
1542    such as PLT stubs.  */
1543
1544 static int
1545 nios2_stub_frame_sniffer (const struct frame_unwind *self,
1546                           struct frame_info *this_frame, void **cache)
1547 {
1548   gdb_byte dummy[4];
1549   struct obj_section *s;
1550   CORE_ADDR pc = get_frame_address_in_block (this_frame);
1551
1552   /* Use the stub unwinder for unreadable code.  */
1553   if (target_read_memory (get_frame_pc (this_frame), dummy, 4) != 0)
1554     return 1;
1555
1556   if (in_plt_section (pc))
1557     return 1;
1558
1559   return 0;
1560 }
1561
1562 /* Define the data structures for the stub unwinder.  */
1563
1564 static const struct frame_unwind nios2_stub_frame_unwind =
1565 {
1566   NORMAL_FRAME,
1567   default_frame_unwind_stop_reason,
1568   nios2_stub_frame_this_id,
1569   nios2_stub_frame_prev_register,
1570   NULL,
1571   nios2_stub_frame_sniffer
1572 };
1573
1574
1575
1576 /* Determine where to set a single step breakpoint while considering
1577    branch prediction.  */
1578
1579 static CORE_ADDR
1580 nios2_get_next_pc (struct frame_info *frame, CORE_ADDR pc)
1581 {
1582   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
1583   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
1584   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1585   unsigned int insn;
1586   const struct nios2_opcode *op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
1587   int ra;
1588   int rb;
1589   int imm;
1590   unsigned int uimm;
1591   int wb, ret;
1592   enum branch_condition cond;
1593
1594   /* Do something stupid if we can't disassemble the insn at pc.  */
1595   if (op == NULL)
1596     return pc + NIOS2_OPCODE_SIZE;
1597     
1598   if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond))
1599     {
1600       int ras = get_frame_register_signed (frame, ra);
1601       int rbs = get_frame_register_signed (frame, rb);
1602       unsigned int rau = get_frame_register_unsigned (frame, ra);
1603       unsigned int rbu = get_frame_register_unsigned (frame, rb);
1604
1605       pc += op->size;
1606       switch (cond)
1607         {
1608         case branch_none:
1609           pc += imm;
1610           break;
1611         case branch_eq:
1612           if (ras == rbs)
1613             pc += imm;
1614           break;
1615         case branch_ne:
1616           if (ras != rbs)
1617             pc += imm;
1618           break;
1619         case branch_ge:
1620           if (ras >= rbs)
1621             pc += imm;
1622           break;
1623         case branch_geu:
1624           if (rau >= rbu)
1625             pc += imm;
1626           break;
1627         case branch_lt:
1628           if (ras < rbs)
1629             pc += imm;
1630           break;
1631         case branch_ltu:
1632           if (rau < rbu)
1633             pc += imm;
1634           break;
1635         default:
1636           break;
1637         }
1638     }
1639
1640   else if (nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
1641            || nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
1642     pc = (pc & 0xf0000000) | uimm;
1643
1644   else if (nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
1645            || nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra))
1646     pc = get_frame_register_unsigned (frame, ra);
1647
1648   else if (nios2_match_trap (insn, op, mach, &uimm))
1649     {
1650       if (tdep->syscall_next_pc != NULL)
1651         return tdep->syscall_next_pc (frame);
1652     }
1653
1654   else
1655     pc += op->size;
1656
1657   return pc;
1658 }
1659
1660 /* Implement the software_single_step gdbarch method.  */
1661
1662 static int
1663 nios2_software_single_step (struct frame_info *frame)
1664 {
1665   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
1666   struct address_space *aspace = get_frame_address_space (frame);
1667   CORE_ADDR next_pc = nios2_get_next_pc (frame, get_frame_pc (frame));
1668
1669   insert_single_step_breakpoint (gdbarch, aspace, next_pc);
1670
1671   return 1;
1672 }
1673
1674 /* Implement the get_longjump_target gdbarch method.  */
1675
1676 static int
1677 nios2_get_longjmp_target (struct frame_info *frame, CORE_ADDR *pc)
1678 {
1679   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
1680   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
1681   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
1682   CORE_ADDR jb_addr = get_frame_register_unsigned (frame, NIOS2_R4_REGNUM);
1683   gdb_byte buf[4];
1684
1685   if (target_read_memory (jb_addr + (tdep->jb_pc * 4), buf, 4))
1686     return 0;
1687
1688   *pc = extract_unsigned_integer (buf, 4, byte_order);
1689   return 1;
1690 }
1691
1692 /* Initialize the Nios II gdbarch.  */
1693
1694 static struct gdbarch *
1695 nios2_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
1696 {
1697   struct gdbarch *gdbarch;
1698   struct gdbarch_tdep *tdep;
1699   int register_bytes, i;
1700   struct tdesc_arch_data *tdesc_data = NULL;
1701   const struct target_desc *tdesc = info.target_desc;
1702
1703   if (!tdesc_has_registers (tdesc))
1704     /* Pick a default target description.  */
1705     tdesc = tdesc_nios2;
1706
1707   /* Check any target description for validity.  */
1708   if (tdesc_has_registers (tdesc))
1709     {
1710       const struct tdesc_feature *feature;
1711       int valid_p;
1712
1713       feature = tdesc_find_feature (tdesc, "org.gnu.gdb.nios2.cpu");
1714       if (feature == NULL)
1715         return NULL;
1716
1717       tdesc_data = tdesc_data_alloc ();
1718
1719       valid_p = 1;
1720       
1721       for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1722         valid_p &= tdesc_numbered_register (feature, tdesc_data, i,
1723                                             nios2_reg_names[i]);
1724
1725       if (!valid_p)
1726         {
1727           tdesc_data_cleanup (tdesc_data);
1728           return NULL;
1729         }
1730     }
1731
1732   /* Find a candidate among the list of pre-declared architectures.  */
1733   arches = gdbarch_list_lookup_by_info (arches, &info);
1734   if (arches != NULL)
1735     return arches->gdbarch;
1736
1737   /* None found, create a new architecture from the information
1738      provided.  */
1739   tdep = xcalloc (1, sizeof (struct gdbarch_tdep));
1740   gdbarch = gdbarch_alloc (&info, tdep);
1741
1742   /* longjmp support not enabled by default.  */
1743   tdep->jb_pc = -1;
1744
1745   /* Data type sizes.  */
1746   set_gdbarch_ptr_bit (gdbarch, 32);
1747   set_gdbarch_addr_bit (gdbarch, 32);
1748   set_gdbarch_short_bit (gdbarch, 16);
1749   set_gdbarch_int_bit (gdbarch, 32);
1750   set_gdbarch_long_bit (gdbarch, 32);
1751   set_gdbarch_long_long_bit (gdbarch, 64);
1752   set_gdbarch_float_bit (gdbarch, 32);
1753   set_gdbarch_double_bit (gdbarch, 64);
1754
1755   set_gdbarch_float_format (gdbarch, floatformats_ieee_single);
1756   set_gdbarch_double_format (gdbarch, floatformats_ieee_double);
1757
1758   /* The register set.  */
1759   set_gdbarch_num_regs (gdbarch, NIOS2_NUM_REGS);
1760   set_gdbarch_sp_regnum (gdbarch, NIOS2_SP_REGNUM);
1761   set_gdbarch_pc_regnum (gdbarch, NIOS2_PC_REGNUM);     /* Pseudo register PC */
1762
1763   set_gdbarch_register_name (gdbarch, nios2_register_name);
1764   set_gdbarch_register_type (gdbarch, nios2_register_type);
1765
1766   /* Provide register mappings for stabs and dwarf2.  */
1767   set_gdbarch_stab_reg_to_regnum (gdbarch, nios2_dwarf_reg_to_regnum);
1768   set_gdbarch_dwarf2_reg_to_regnum (gdbarch, nios2_dwarf_reg_to_regnum);
1769
1770   set_gdbarch_inner_than (gdbarch, core_addr_lessthan);
1771
1772   /* Call dummy code.  */
1773   set_gdbarch_frame_align (gdbarch, nios2_frame_align);
1774
1775   set_gdbarch_return_value (gdbarch, nios2_return_value);
1776
1777   set_gdbarch_skip_prologue (gdbarch, nios2_skip_prologue);
1778   set_gdbarch_in_function_epilogue_p (gdbarch, nios2_in_function_epilogue_p);
1779   set_gdbarch_breakpoint_from_pc (gdbarch, nios2_breakpoint_from_pc);
1780
1781   set_gdbarch_dummy_id (gdbarch, nios2_dummy_id);
1782   set_gdbarch_unwind_pc (gdbarch, nios2_unwind_pc);
1783   set_gdbarch_unwind_sp (gdbarch, nios2_unwind_sp);
1784
1785   /* The dwarf2 unwinder will normally produce the best results if
1786      the debug information is available, so register it first.  */
1787   dwarf2_append_unwinders (gdbarch);
1788   frame_unwind_append_unwinder (gdbarch, &nios2_stub_frame_unwind);
1789   frame_unwind_append_unwinder (gdbarch, &nios2_frame_unwind);
1790
1791   /* Single stepping.  */
1792   set_gdbarch_software_single_step (gdbarch, nios2_software_single_step);
1793
1794   /* Hook in ABI-specific overrides, if they have been registered.  */
1795   gdbarch_init_osabi (info, gdbarch);
1796
1797   if (tdep->jb_pc >= 0)
1798     set_gdbarch_get_longjmp_target (gdbarch, nios2_get_longjmp_target);
1799
1800   frame_base_set_default (gdbarch, &nios2_frame_base);
1801
1802   set_gdbarch_print_insn (gdbarch, nios2_print_insn);
1803
1804   /* Enable inferior call support.  */
1805   set_gdbarch_push_dummy_call (gdbarch, nios2_push_dummy_call);
1806
1807   if (tdesc_data)
1808     tdesc_use_registers (gdbarch, tdesc, tdesc_data);
1809
1810   return gdbarch;
1811 }
1812
1813 extern initialize_file_ftype _initialize_nios2_tdep; /* -Wmissing-prototypes */
1814
1815 void
1816 _initialize_nios2_tdep (void)
1817 {
1818   gdbarch_register (bfd_arch_nios2, nios2_gdbarch_init, NULL);
1819   initialize_tdesc_nios2 ();
1820
1821   /* Allow debugging this file's internals.  */
1822   add_setshow_boolean_cmd ("nios2", class_maintenance, &nios2_debug,
1823                            _("Set Nios II debugging."),
1824                            _("Show Nios II debugging."),
1825                            _("When on, Nios II specific debugging is enabled."),
1826                            NULL,
1827                            NULL,
1828                            &setdebuglist, &showdebuglist);
1829 }