Don't allow non-stack memory writes in the prologue for 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 stack_frame_destroyed_p gdbarch method.  */
662
663 static int
664 nios2_stack_frame_destroyed_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      4) A frame pointer save, which can be either a MOV or ADDI.
701
702      5) A further stack pointer adjustment.  This is normally included
703         adjustment in step 3 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           trap  3
709         or
710           bltu   sp, rx, .Lstack_overflow
711           ...
712         .Lstack_overflow:
713           trap  3
714           
715         Older versions of GCC emitted "break 3" instead of "trap 3" here,
716         so we check for both cases.
717
718         Older GCC versions emitted stack overflow checks after the SP
719         adjustments in both steps 3 and 4.  Starting with GCC 6, there is
720         at most one overflow check, which is placed before the first
721         stack adjustment for R2 CDX and after the first stack adjustment
722         otherwise.
723
724     The prologue instructions may be combined or interleaved with other
725     instructions.
726
727     To cope with all this variability we decode all the instructions
728     from the start of the prologue until we hit an instruction that
729     cannot possibly be a prologue instruction, such as a branch, call,
730     return, or epilogue instruction.  The prologue is considered to end
731     at the last instruction that can definitely be considered a
732     prologue instruction.  */
733
734 static CORE_ADDR
735 nios2_analyze_prologue (struct gdbarch *gdbarch, const CORE_ADDR start_pc,
736                         const CORE_ADDR current_pc,
737                         struct nios2_unwind_cache *cache,
738                         struct frame_info *this_frame)
739 {
740   /* Maximum number of possibly-prologue instructions to check.
741      Note that this number should not be too large, else we can
742      potentially end up iterating through unmapped memory.  */
743   int ninsns, max_insns = 50;
744   int regno;
745   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
746   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
747
748   /* Does the frame set up the FP register?  */
749   int base_reg = 0;
750
751   struct reg_value *value = cache->reg_value;
752   struct reg_value temp_value[NIOS2_NUM_REGS];
753
754   int i;
755
756   /* Save the starting PC so we can correct the pc after running
757      through the prolog, using symbol info.  */
758   CORE_ADDR pc = start_pc;
759
760   /* Is this an exception handler?  */
761   int exception_handler = 0;
762
763   /* What was the original value of SP (or fake original value for
764      functions which switch stacks?  */
765   CORE_ADDR frame_high;
766
767   /* The last definitely-prologue instruction seen.  */
768   CORE_ADDR prologue_end;
769
770   /* Is this the innermost function?  */
771   int innermost = (this_frame ? (frame_relative_level (this_frame) == 0) : 1);
772
773   if (nios2_debug)
774     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog,
775                         "{ nios2_analyze_prologue start=%s, current=%s ",
776                         paddress (gdbarch, start_pc),
777                         paddress (gdbarch, current_pc));
778
779   /* Set up the default values of the registers.  */
780   nios2_setup_default (cache);
781
782   /* Find the prologue instructions.  */
783   prologue_end = start_pc;
784   for (ninsns = 0; ninsns < max_insns; ninsns++)
785     {
786       /* Present instruction.  */
787       uint32_t insn;
788       const struct nios2_opcode *op;
789       int ra, rb, rc, imm;
790       unsigned int uimm;
791       unsigned int reglist;
792       int wb, ret;
793       enum branch_condition cond;
794
795       if (pc == current_pc)
796       {
797         /* When we reach the current PC we must save the current
798            register state (for the backtrace) but keep analysing
799            because there might be more to find out (eg. is this an
800            exception handler).  */
801         memcpy (temp_value, value, sizeof (temp_value));
802         value = temp_value;
803         if (nios2_debug)
804           fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "*");
805       }
806
807       op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
808
809       /* Unknown opcode?  Stop scanning.  */
810       if (op == NULL)
811         break;
812       pc += op->size;
813
814       if (nios2_debug)
815         fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "[%08X]", insn);
816
817       /* The following instructions can appear in the prologue.  */
818
819       if (nios2_match_add (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
820         {
821           /* ADD   rc, ra, rb  (also used for MOV) */
822           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM
823               && rb == 0
824               && value[ra].reg == cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg)
825             {
826               /* If the previous value of SP is available somewhere
827                  near the new stack pointer value then this is a
828                  stack switch.  */
829
830               /* If any registers were saved on the stack before then
831                  we can't backtrace into them now.  */
832               for (i = 0 ; i < NIOS2_NUM_REGS ; i++)
833                 {
834                   if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_SP_REGNUM)
835                     cache->reg_saved[i].basereg = -1;
836                   if (value[i].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
837                     value[i].reg = -1;
838                 }
839
840               /* Create a fake "high water mark" 4 bytes above where SP
841                  was stored and fake up the registers to be consistent
842                  with that.  */
843               value[NIOS2_SP_REGNUM].reg = NIOS2_SP_REGNUM;
844               value[NIOS2_SP_REGNUM].offset
845                 = (value[ra].offset
846                    - cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr
847                    - 4);
848               cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg = NIOS2_SP_REGNUM;
849               cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr = -4;
850             }
851
852           else if (rc == NIOS2_SP_REGNUM && ra == NIOS2_FP_REGNUM)
853             /* This is setting SP from FP.  This only happens in the
854                function epilogue.  */
855             break;
856
857           else if (rc != 0)
858             {
859               if (value[rb].reg == 0)
860                 value[rc].reg = value[ra].reg;
861               else if (value[ra].reg == 0)
862                 value[rc].reg = value[rb].reg;
863               else
864                 value[rc].reg = -1;
865               value[rc].offset = value[ra].offset + value[rb].offset;
866             }
867
868           /* The add/move is only considered a prologue instruction
869              if the destination is SP or FP.  */
870           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM || rc == NIOS2_FP_REGNUM)
871             prologue_end = pc;
872         }
873       
874       else if (nios2_match_sub (insn, op, mach, &ra, &rb, &rc))
875         {
876           /* SUB   rc, ra, rb */
877           if (rc == NIOS2_SP_REGNUM && rb == NIOS2_SP_REGNUM
878               && value[rc].reg != 0)
879             /* If we are decrementing the SP by a non-constant amount,
880                this is alloca, not part of the prologue.  */
881             break;
882           else if (rc != 0)
883             {
884               if (value[rb].reg == 0)
885                 value[rc].reg = value[ra].reg;
886               else
887                 value[rc].reg = -1;
888               value[rc].offset = value[ra].offset - value[rb].offset;
889             }
890         }
891
892       else if (nios2_match_addi (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
893         {
894           /* ADDI    rb, ra, imm */
895
896           /* A positive stack adjustment has to be part of the epilogue.  */
897           if (rb == NIOS2_SP_REGNUM
898               && (imm > 0 || value[ra].reg != NIOS2_SP_REGNUM))
899             break;
900
901           /* Likewise restoring SP from FP.  */
902           else if (rb == NIOS2_SP_REGNUM && ra == NIOS2_FP_REGNUM)
903             break;
904
905           if (rb != 0)
906             {
907               value[rb].reg    = value[ra].reg;
908               value[rb].offset = value[ra].offset + imm;
909             }
910
911           /* The add is only considered a prologue instruction
912              if the destination is SP or FP.  */
913           if (rb == NIOS2_SP_REGNUM || rb == NIOS2_FP_REGNUM)
914             prologue_end = pc;
915         }
916
917       else if (nios2_match_orhi (insn, op, mach, &ra, &rb, &uimm))
918         {
919           /* ORHI  rb, ra, uimm   (also used for MOVHI) */
920           if (rb != 0)
921             {
922               value[rb].reg    = (value[ra].reg == 0) ? 0 : -1;
923               value[rb].offset = value[ra].offset | (uimm << 16);
924             }
925         }
926
927       else if (nios2_match_stw (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm))
928         {
929           /* STW rb, imm(ra) */
930
931           /* Are we storing the original value of a register to the stack?
932              For exception handlers the value of EA-4 (return
933              address from interrupts etc) is sometimes stored.  */
934           int orig = value[rb].reg;
935           if (orig > 0
936               && (value[rb].offset == 0
937                   || (orig == NIOS2_EA_REGNUM && value[rb].offset == -4))
938               && value[ra].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
939             {
940               if (pc < current_pc)
941                 {
942                   /* Save off callee saved registers.  */
943                   cache->reg_saved[orig].basereg = value[ra].reg;
944                   cache->reg_saved[orig].addr = value[ra].offset + imm;
945                 }
946               
947               prologue_end = pc;
948               
949               if (orig == NIOS2_EA_REGNUM || orig == NIOS2_ESTATUS_REGNUM)
950                 exception_handler = 1;
951             }
952           else
953             /* Non-stack memory writes cannot appear in the prologue.  */
954             break;
955         }
956
957       else if (nios2_match_rdctl (insn, op, mach, &ra, &rc))
958         {
959           /* RDCTL rC, ctlN
960              This can appear in exception handlers in combination with
961              a subsequent save to the stack frame.  */
962           if (rc != 0)
963             {
964               value[rc].reg    = NIOS2_STATUS_REGNUM + ra;
965               value[rc].offset = 0;
966             }
967         }
968
969       else if (nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
970         {
971           if (value[8].reg == NIOS2_RA_REGNUM
972               && value[8].offset == 0
973               && value[NIOS2_SP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM
974               && value[NIOS2_SP_REGNUM].offset == 0)
975             {
976               /* A CALL instruction.  This is treated as a call to mcount
977                  if ra has been stored into r8 beforehand and if it's
978                  before the stack adjust.
979                  Note mcount corrupts r2-r3, r9-r15 & ra.  */
980               for (i = 2 ; i <= 3 ; i++)
981                 value[i].reg = -1;
982               for (i = 9 ; i <= 15 ; i++)
983                 value[i].reg = -1;
984               value[NIOS2_RA_REGNUM].reg = -1;
985
986               prologue_end = pc;
987             }
988
989           /* Other calls are not part of the prologue.  */
990           else
991             break;
992         }
993
994       else if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond))
995         {
996           /* Branches not involving a stack overflow check aren't part of
997              the prologue.  */
998           if (ra != NIOS2_SP_REGNUM)
999             break;
1000           else if (cond == branch_geu)
1001             {
1002               /* BGEU sp, rx, +8
1003                  TRAP 3  (or BREAK 3)
1004                  This instruction sequence is used in stack checking;
1005                  we can ignore it.  */
1006               unsigned int next_insn;
1007               const struct nios2_opcode *next_op
1008                 = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &next_insn);
1009               if (next_op != NULL
1010                   && (nios2_match_trap (next_insn, op, mach, &uimm)
1011                       || nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm)))
1012                 pc += next_op->size;
1013               else
1014                 break;
1015             }
1016           else if (cond == branch_ltu)
1017             {
1018               /* BLTU sp, rx, .Lstackoverflow
1019                  If the location branched to holds a TRAP or BREAK
1020                  instruction then this is also stack overflow detection.  */
1021               unsigned int next_insn;
1022               const struct nios2_opcode *next_op
1023                 = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc + imm, &next_insn);
1024               if (next_op != NULL
1025                   && (nios2_match_trap (next_insn, op, mach, &uimm)
1026                       || nios2_match_break (next_insn, op, mach, &uimm)))
1027                 ;
1028               else
1029                 break;
1030             }
1031           else
1032             break;
1033         }
1034
1035       /* All other calls, jumps, returns, TRAPs, or BREAKs terminate
1036          the prologue.  */
1037       else if (nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra)
1038                || nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
1039                || nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
1040                || nios2_match_trap (insn, op, mach, &uimm)
1041                || nios2_match_break (insn, op, mach, &uimm))
1042         break;
1043     }
1044
1045   /* If THIS_FRAME is NULL, we are being called from skip_prologue
1046      and are only interested in the PROLOGUE_END value, so just
1047      return that now and skip over the cache updates, which depend
1048      on having frame information.  */
1049   if (this_frame == NULL)
1050     return prologue_end;
1051
1052   /* If we are in the function epilogue and have already popped
1053      registers off the stack in preparation for returning, then we
1054      want to go back to the original register values.  */
1055   if (innermost && nios2_in_epilogue_p (gdbarch, current_pc, start_pc))
1056     nios2_setup_default (cache);
1057
1058   /* Exception handlers use a different return address register.  */
1059   if (exception_handler)
1060     cache->return_regnum = NIOS2_EA_REGNUM;
1061
1062   if (nios2_debug)
1063     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "\n-> retreg=%d, ", cache->return_regnum);
1064
1065   if (cache->reg_value[NIOS2_FP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1066     /* If the FP now holds an offset from the CFA then this is a
1067        normal frame which uses the frame pointer.  */
1068     base_reg = NIOS2_FP_REGNUM;
1069   else if (cache->reg_value[NIOS2_SP_REGNUM].reg == NIOS2_SP_REGNUM)
1070     /* FP doesn't hold an offset from the CFA.  If SP still holds an
1071        offset from the CFA then we might be in a function which omits
1072        the frame pointer, or we might be partway through the prologue.
1073        In both cases we can find the CFA using SP.  */
1074     base_reg = NIOS2_SP_REGNUM;
1075   else
1076     {
1077       /* Somehow the stack pointer has been corrupted.
1078          We can't return.  */
1079       if (nios2_debug)
1080         fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "<can't reach cfa> }\n");
1081       return 0;
1082     }
1083
1084   if (cache->reg_value[base_reg].offset == 0
1085       || cache->reg_saved[NIOS2_RA_REGNUM].basereg != NIOS2_SP_REGNUM
1086       || cache->reg_saved[cache->return_regnum].basereg != NIOS2_SP_REGNUM)
1087     {
1088       /* If the frame didn't adjust the stack, didn't save RA or
1089          didn't save EA in an exception handler then it must either
1090          be a leaf function (doesn't call any other functions) or it
1091          can't return.  If it has called another function then it
1092          can't be a leaf, so set base == 0 to indicate that we can't
1093          backtrace past it.  */
1094
1095       if (!innermost)
1096         {
1097           /* If it isn't the innermost function then it can't be a
1098              leaf, unless it was interrupted.  Check whether RA for
1099              this frame is the same as PC.  If so then it probably
1100              wasn't interrupted.  */
1101           CORE_ADDR ra
1102             = get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_RA_REGNUM);
1103
1104           if (ra == current_pc)
1105             {
1106               if (nios2_debug)
1107                 fprintf_unfiltered
1108                   (gdb_stdlog,
1109                    "<noreturn ADJUST %s, r31@r%d+?>, r%d@r%d+?> }\n",
1110                    paddress (gdbarch, cache->reg_value[base_reg].offset),
1111                    cache->reg_saved[NIOS2_RA_REGNUM].basereg,
1112                    cache->return_regnum,
1113                    cache->reg_saved[cache->return_regnum].basereg);
1114               return 0;
1115             }
1116         }
1117     }
1118
1119   /* Get the value of whichever register we are using for the
1120      base.  */
1121   cache->base = get_frame_register_unsigned (this_frame, base_reg);
1122
1123   /* What was the value of SP at the start of this function (or just
1124      after the stack switch).  */
1125   frame_high = cache->base - cache->reg_value[base_reg].offset;
1126
1127   /* Adjust all the saved registers such that they contain addresses
1128      instead of offsets.  */
1129   for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1130     if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_SP_REGNUM)
1131       {
1132         cache->reg_saved[i].basereg = NIOS2_Z_REGNUM;
1133         cache->reg_saved[i].addr += frame_high;
1134       }
1135
1136   for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1137     if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_GP_REGNUM)
1138       {
1139         CORE_ADDR gp = get_frame_register_unsigned (this_frame,
1140                                                     NIOS2_GP_REGNUM);
1141
1142         for ( ; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1143           if (cache->reg_saved[i].basereg == NIOS2_GP_REGNUM)
1144             {
1145               cache->reg_saved[i].basereg = NIOS2_Z_REGNUM;
1146               cache->reg_saved[i].addr += gp;
1147             }
1148       }
1149
1150   /* Work out what the value of SP was on the first instruction of
1151      this function.  If we didn't switch stacks then this can be
1152      trivially computed from the base address.  */
1153   if (cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].basereg == NIOS2_Z_REGNUM)
1154     cache->cfa
1155       = read_memory_unsigned_integer (cache->reg_saved[NIOS2_SP_REGNUM].addr,
1156                                       4, byte_order);
1157   else
1158     cache->cfa = frame_high;
1159
1160   /* Exception handlers restore ESTATUS into STATUS.  */
1161   if (exception_handler)
1162     {
1163       cache->reg_saved[NIOS2_STATUS_REGNUM]
1164         = cache->reg_saved[NIOS2_ESTATUS_REGNUM];
1165       cache->reg_saved[NIOS2_ESTATUS_REGNUM].basereg = -1;
1166     }
1167
1168   if (nios2_debug)
1169     fprintf_unfiltered (gdb_stdlog, "cfa=%s }\n",
1170                         paddress (gdbarch, cache->cfa));
1171
1172   return prologue_end;
1173 }
1174
1175 /* Implement the skip_prologue gdbarch hook.  */
1176
1177 static CORE_ADDR
1178 nios2_skip_prologue (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR start_pc)
1179 {
1180   CORE_ADDR func_addr;
1181
1182   struct nios2_unwind_cache cache;
1183
1184   /* See if we can determine the end of the prologue via the symbol
1185      table.  If so, then return either PC, or the PC after the
1186      prologue, whichever is greater.  */
1187   if (find_pc_partial_function (start_pc, NULL, &func_addr, NULL))
1188     {
1189       CORE_ADDR post_prologue_pc
1190         = skip_prologue_using_sal (gdbarch, func_addr);
1191
1192       if (post_prologue_pc != 0)
1193         return max (start_pc, post_prologue_pc);
1194     }
1195
1196   /* Prologue analysis does the rest....  */
1197   nios2_init_cache (&cache, start_pc);
1198   return nios2_analyze_prologue (gdbarch, start_pc, start_pc, &cache, NULL);
1199 }
1200
1201 /* Implement the breakpoint_from_pc gdbarch hook.
1202
1203    The Nios II ABI for Linux says: "Userspace programs should not use
1204    the break instruction and userspace debuggers should not insert
1205    one." and "Userspace breakpoints are accomplished using the trap
1206    instruction with immediate operand 31 (all ones)."
1207
1208    So, we use "trap 31" consistently as the breakpoint on bare-metal
1209    as well as Linux targets.  */
1210
1211 static const gdb_byte*
1212 nios2_breakpoint_from_pc (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR *bp_addr,
1213                           int *bp_size)
1214 {
1215   enum bfd_endian byte_order_for_code = gdbarch_byte_order_for_code (gdbarch);
1216   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1217
1218   /* R1 trap encoding:
1219      ((0x1d << 17) | (0x2d << 11) | (0x1f << 6) | (0x3a << 0))
1220      0x003b6ffa */
1221   static const gdb_byte r1_breakpoint_le[] = {0xfa, 0x6f, 0x3b, 0x0};
1222   static const gdb_byte r1_breakpoint_be[] = {0x0, 0x3b, 0x6f, 0xfa};
1223   *bp_size = NIOS2_OPCODE_SIZE;
1224   if (byte_order_for_code == BFD_ENDIAN_BIG)
1225     return r1_breakpoint_be;
1226   else
1227     return r1_breakpoint_le;
1228 }
1229
1230 /* Implement the print_insn gdbarch method.  */
1231
1232 static int
1233 nios2_print_insn (bfd_vma memaddr, disassemble_info *info)
1234 {
1235   if (info->endian == BFD_ENDIAN_BIG)
1236     return print_insn_big_nios2 (memaddr, info);
1237   else
1238     return print_insn_little_nios2 (memaddr, info);
1239 }
1240
1241
1242 /* Implement the frame_align gdbarch method.  */
1243
1244 static CORE_ADDR
1245 nios2_frame_align (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR addr)
1246 {
1247   return align_down (addr, 4);
1248 }
1249
1250
1251 /* Implement the return_value gdbarch method.  */
1252
1253 static enum return_value_convention
1254 nios2_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
1255                     struct type *type, struct regcache *regcache,
1256                     gdb_byte *readbuf, const gdb_byte *writebuf)
1257 {
1258   if (TYPE_LENGTH (type) > 8)
1259     return RETURN_VALUE_STRUCT_CONVENTION;
1260
1261   if (readbuf)
1262     nios2_extract_return_value (gdbarch, type, regcache, readbuf);
1263   if (writebuf)
1264     nios2_store_return_value (gdbarch, type, regcache, writebuf);
1265
1266   return RETURN_VALUE_REGISTER_CONVENTION;
1267 }
1268
1269 /* Implement the dummy_id gdbarch method.  */
1270
1271 static struct frame_id
1272 nios2_dummy_id (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *this_frame)
1273 {
1274   return frame_id_build
1275     (get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM),
1276      get_frame_pc (this_frame));
1277 }
1278
1279 /* Implement the push_dummy_call gdbarch method.  */
1280
1281 static CORE_ADDR
1282 nios2_push_dummy_call (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
1283                        struct regcache *regcache, CORE_ADDR bp_addr,
1284                        int nargs, struct value **args, CORE_ADDR sp,
1285                        int struct_return, CORE_ADDR struct_addr)
1286 {
1287   int argreg;
1288   int float_argreg;
1289   int argnum;
1290   int len = 0;
1291   int stack_offset = 0;
1292   CORE_ADDR func_addr = find_function_addr (function, NULL);
1293   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
1294
1295   /* Set the return address register to point to the entry point of
1296      the program, where a breakpoint lies in wait.  */
1297   regcache_cooked_write_signed (regcache, NIOS2_RA_REGNUM, bp_addr);
1298
1299   /* Now make space on the stack for the args.  */
1300   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
1301     len += align_up (TYPE_LENGTH (value_type (args[argnum])), 4);
1302   sp -= len;
1303
1304   /* Initialize the register pointer.  */
1305   argreg = NIOS2_FIRST_ARGREG;
1306
1307   /* The struct_return pointer occupies the first parameter-passing
1308      register.  */
1309   if (struct_return)
1310     regcache_cooked_write_unsigned (regcache, argreg++, struct_addr);
1311
1312   /* Now load as many as possible of the first arguments into
1313      registers, and push the rest onto the stack.  Loop through args
1314      from first to last.  */
1315   for (argnum = 0; argnum < nargs; argnum++)
1316     {
1317       const gdb_byte *val;
1318       gdb_byte valbuf[MAX_REGISTER_SIZE];
1319       struct value *arg = args[argnum];
1320       struct type *arg_type = check_typedef (value_type (arg));
1321       int len = TYPE_LENGTH (arg_type);
1322       enum type_code typecode = TYPE_CODE (arg_type);
1323
1324       val = value_contents (arg);
1325
1326       /* Copy the argument to general registers or the stack in
1327          register-sized pieces.  Large arguments are split between
1328          registers and stack.  */
1329       while (len > 0)
1330         {
1331           int partial_len = (len < 4 ? len : 4);
1332
1333           if (argreg <= NIOS2_LAST_ARGREG)
1334             {
1335               /* The argument is being passed in a register.  */
1336               CORE_ADDR regval = extract_unsigned_integer (val, partial_len,
1337                                                            byte_order);
1338
1339               regcache_cooked_write_unsigned (regcache, argreg, regval);
1340               argreg++;
1341             }
1342           else
1343             {
1344               /* The argument is being passed on the stack.  */
1345               CORE_ADDR addr = sp + stack_offset;
1346
1347               write_memory (addr, val, partial_len);
1348               stack_offset += align_up (partial_len, 4);
1349             }
1350
1351           len -= partial_len;
1352           val += partial_len;
1353         }
1354     }
1355
1356   regcache_cooked_write_signed (regcache, NIOS2_SP_REGNUM, sp);
1357
1358   /* Return adjusted stack pointer.  */
1359   return sp;
1360 }
1361
1362 /* Implement the unwind_pc gdbarch method.  */
1363
1364 static CORE_ADDR
1365 nios2_unwind_pc (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *next_frame)
1366 {
1367   gdb_byte buf[4];
1368
1369   frame_unwind_register (next_frame, NIOS2_PC_REGNUM, buf);
1370   return extract_typed_address (buf, builtin_type (gdbarch)->builtin_func_ptr);
1371 }
1372
1373 /* Implement the unwind_sp gdbarch method.  */
1374
1375 static CORE_ADDR
1376 nios2_unwind_sp (struct gdbarch *gdbarch, struct frame_info *this_frame)
1377 {
1378   return frame_unwind_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM);
1379 }
1380
1381 /* Use prologue analysis to fill in the register cache
1382    *THIS_PROLOGUE_CACHE for THIS_FRAME.  This function initializes
1383    *THIS_PROLOGUE_CACHE first.  */
1384
1385 static struct nios2_unwind_cache *
1386 nios2_frame_unwind_cache (struct frame_info *this_frame,
1387                           void **this_prologue_cache)
1388 {
1389   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
1390   CORE_ADDR current_pc;
1391   struct nios2_unwind_cache *cache;
1392   int i;
1393
1394   if (*this_prologue_cache)
1395     return *this_prologue_cache;
1396
1397   cache = FRAME_OBSTACK_ZALLOC (struct nios2_unwind_cache);
1398   *this_prologue_cache = cache;
1399
1400   /* Zero all fields.  */
1401   nios2_init_cache (cache, get_frame_func (this_frame));
1402
1403   /* Prologue analysis does the rest...  */
1404   current_pc = get_frame_pc (this_frame);
1405   if (cache->pc != 0)
1406     nios2_analyze_prologue (gdbarch, cache->pc, current_pc, cache, this_frame);
1407
1408   return cache;
1409 }
1410
1411 /* Implement the this_id function for the normal unwinder.  */
1412
1413 static void
1414 nios2_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
1415                      struct frame_id *this_id)
1416 {
1417   struct nios2_unwind_cache *cache =
1418     nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1419
1420   /* This marks the outermost frame.  */
1421   if (cache->base == 0)
1422     return;
1423
1424   *this_id = frame_id_build (cache->cfa, cache->pc);
1425 }
1426
1427 /* Implement the prev_register function for the normal unwinder.  */
1428
1429 static struct value *
1430 nios2_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
1431                            int regnum)
1432 {
1433   struct nios2_unwind_cache *cache =
1434     nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1435
1436   gdb_assert (regnum >= 0 && regnum < NIOS2_NUM_REGS);
1437
1438   /* The PC of the previous frame is stored in the RA register of
1439      the current frame.  Frob regnum so that we pull the value from
1440      the correct place.  */
1441   if (regnum == NIOS2_PC_REGNUM)
1442     regnum = cache->return_regnum;
1443
1444   if (regnum == NIOS2_SP_REGNUM && cache->cfa)
1445     return frame_unwind_got_constant (this_frame, regnum, cache->cfa);
1446
1447   /* If we've worked out where a register is stored then load it from
1448      there.  */
1449   if (cache->reg_saved[regnum].basereg == NIOS2_Z_REGNUM)
1450     return frame_unwind_got_memory (this_frame, regnum,
1451                                     cache->reg_saved[regnum].addr);
1452
1453   return frame_unwind_got_register (this_frame, regnum, regnum);
1454 }
1455
1456 /* Implement the this_base, this_locals, and this_args hooks
1457    for the normal unwinder.  */
1458
1459 static CORE_ADDR
1460 nios2_frame_base_address (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
1461 {
1462   struct nios2_unwind_cache *info
1463     = nios2_frame_unwind_cache (this_frame, this_cache);
1464
1465   return info->base;
1466 }
1467
1468 /* Data structures for the normal prologue-analysis-based
1469    unwinder.  */
1470
1471 static const struct frame_unwind nios2_frame_unwind =
1472 {
1473   NORMAL_FRAME,
1474   default_frame_unwind_stop_reason,
1475   nios2_frame_this_id,
1476   nios2_frame_prev_register,
1477   NULL,
1478   default_frame_sniffer
1479 };
1480
1481 static const struct frame_base nios2_frame_base =
1482 {
1483   &nios2_frame_unwind,
1484   nios2_frame_base_address,
1485   nios2_frame_base_address,
1486   nios2_frame_base_address
1487 };
1488
1489 /* Fill in the register cache *THIS_CACHE for THIS_FRAME for use
1490    in the stub unwinder.  */
1491
1492 static struct trad_frame_cache *
1493 nios2_stub_frame_cache (struct frame_info *this_frame, void **this_cache)
1494 {
1495   CORE_ADDR pc;
1496   CORE_ADDR start_addr;
1497   CORE_ADDR stack_addr;
1498   struct trad_frame_cache *this_trad_cache;
1499   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
1500   int num_regs = gdbarch_num_regs (gdbarch);
1501
1502   if (*this_cache != NULL)
1503     return *this_cache;
1504   this_trad_cache = trad_frame_cache_zalloc (this_frame);
1505   *this_cache = this_trad_cache;
1506
1507   /* The return address is in the link register.  */
1508   trad_frame_set_reg_realreg (this_trad_cache,
1509                               gdbarch_pc_regnum (gdbarch),
1510                               NIOS2_RA_REGNUM);
1511
1512   /* Frame ID, since it's a frameless / stackless function, no stack
1513      space is allocated and SP on entry is the current SP.  */
1514   pc = get_frame_pc (this_frame);
1515   find_pc_partial_function (pc, NULL, &start_addr, NULL);
1516   stack_addr = get_frame_register_unsigned (this_frame, NIOS2_SP_REGNUM);
1517   trad_frame_set_id (this_trad_cache, frame_id_build (start_addr, stack_addr));
1518   /* Assume that the frame's base is the same as the stack pointer.  */
1519   trad_frame_set_this_base (this_trad_cache, stack_addr);
1520
1521   return this_trad_cache;
1522 }
1523
1524 /* Implement the this_id function for the stub unwinder.  */
1525
1526 static void
1527 nios2_stub_frame_this_id (struct frame_info *this_frame, void **this_cache,
1528                           struct frame_id *this_id)
1529 {
1530   struct trad_frame_cache *this_trad_cache
1531     = nios2_stub_frame_cache (this_frame, this_cache);
1532
1533   trad_frame_get_id (this_trad_cache, this_id);
1534 }
1535
1536 /* Implement the prev_register function for the stub unwinder.  */
1537
1538 static struct value *
1539 nios2_stub_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame,
1540                                 void **this_cache, int regnum)
1541 {
1542   struct trad_frame_cache *this_trad_cache
1543     = nios2_stub_frame_cache (this_frame, this_cache);
1544
1545   return trad_frame_get_register (this_trad_cache, this_frame, regnum);
1546 }
1547
1548 /* Implement the sniffer function for the stub unwinder.
1549    This unwinder is used for cases where the normal
1550    prologue-analysis-based unwinder can't work,
1551    such as PLT stubs.  */
1552
1553 static int
1554 nios2_stub_frame_sniffer (const struct frame_unwind *self,
1555                           struct frame_info *this_frame, void **cache)
1556 {
1557   gdb_byte dummy[4];
1558   struct obj_section *s;
1559   CORE_ADDR pc = get_frame_address_in_block (this_frame);
1560
1561   /* Use the stub unwinder for unreadable code.  */
1562   if (target_read_memory (get_frame_pc (this_frame), dummy, 4) != 0)
1563     return 1;
1564
1565   if (in_plt_section (pc))
1566     return 1;
1567
1568   return 0;
1569 }
1570
1571 /* Define the data structures for the stub unwinder.  */
1572
1573 static const struct frame_unwind nios2_stub_frame_unwind =
1574 {
1575   NORMAL_FRAME,
1576   default_frame_unwind_stop_reason,
1577   nios2_stub_frame_this_id,
1578   nios2_stub_frame_prev_register,
1579   NULL,
1580   nios2_stub_frame_sniffer
1581 };
1582
1583
1584
1585 /* Determine where to set a single step breakpoint while considering
1586    branch prediction.  */
1587
1588 static CORE_ADDR
1589 nios2_get_next_pc (struct frame_info *frame, CORE_ADDR pc)
1590 {
1591   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
1592   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
1593   unsigned long mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
1594   unsigned int insn;
1595   const struct nios2_opcode *op = nios2_fetch_insn (gdbarch, pc, &insn);
1596   int ra;
1597   int rb;
1598   int imm;
1599   unsigned int uimm;
1600   int wb, ret;
1601   enum branch_condition cond;
1602
1603   /* Do something stupid if we can't disassemble the insn at pc.  */
1604   if (op == NULL)
1605     return pc + NIOS2_OPCODE_SIZE;
1606     
1607   if (nios2_match_branch (insn, op, mach, &ra, &rb, &imm, &cond))
1608     {
1609       int ras = get_frame_register_signed (frame, ra);
1610       int rbs = get_frame_register_signed (frame, rb);
1611       unsigned int rau = get_frame_register_unsigned (frame, ra);
1612       unsigned int rbu = get_frame_register_unsigned (frame, rb);
1613
1614       pc += op->size;
1615       switch (cond)
1616         {
1617         case branch_none:
1618           pc += imm;
1619           break;
1620         case branch_eq:
1621           if (ras == rbs)
1622             pc += imm;
1623           break;
1624         case branch_ne:
1625           if (ras != rbs)
1626             pc += imm;
1627           break;
1628         case branch_ge:
1629           if (ras >= rbs)
1630             pc += imm;
1631           break;
1632         case branch_geu:
1633           if (rau >= rbu)
1634             pc += imm;
1635           break;
1636         case branch_lt:
1637           if (ras < rbs)
1638             pc += imm;
1639           break;
1640         case branch_ltu:
1641           if (rau < rbu)
1642             pc += imm;
1643           break;
1644         default:
1645           break;
1646         }
1647     }
1648
1649   else if (nios2_match_jmpi (insn, op, mach, &uimm)
1650            || nios2_match_calli (insn, op, mach, &uimm))
1651     pc = (pc & 0xf0000000) | uimm;
1652
1653   else if (nios2_match_jmpr (insn, op, mach, &ra)
1654            || nios2_match_callr (insn, op, mach, &ra))
1655     pc = get_frame_register_unsigned (frame, ra);
1656
1657   else if (nios2_match_trap (insn, op, mach, &uimm))
1658     {
1659       if (tdep->syscall_next_pc != NULL)
1660         return tdep->syscall_next_pc (frame);
1661     }
1662
1663   else
1664     pc += op->size;
1665
1666   return pc;
1667 }
1668
1669 /* Implement the software_single_step gdbarch method.  */
1670
1671 static int
1672 nios2_software_single_step (struct frame_info *frame)
1673 {
1674   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
1675   struct address_space *aspace = get_frame_address_space (frame);
1676   CORE_ADDR next_pc = nios2_get_next_pc (frame, get_frame_pc (frame));
1677
1678   insert_single_step_breakpoint (gdbarch, aspace, next_pc);
1679
1680   return 1;
1681 }
1682
1683 /* Implement the get_longjump_target gdbarch method.  */
1684
1685 static int
1686 nios2_get_longjmp_target (struct frame_info *frame, CORE_ADDR *pc)
1687 {
1688   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (frame);
1689   struct gdbarch_tdep *tdep = gdbarch_tdep (gdbarch);
1690   enum bfd_endian byte_order = gdbarch_byte_order (gdbarch);
1691   CORE_ADDR jb_addr = get_frame_register_unsigned (frame, NIOS2_R4_REGNUM);
1692   gdb_byte buf[4];
1693
1694   if (target_read_memory (jb_addr + (tdep->jb_pc * 4), buf, 4))
1695     return 0;
1696
1697   *pc = extract_unsigned_integer (buf, 4, byte_order);
1698   return 1;
1699 }
1700
1701 /* Initialize the Nios II gdbarch.  */
1702
1703 static struct gdbarch *
1704 nios2_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
1705 {
1706   struct gdbarch *gdbarch;
1707   struct gdbarch_tdep *tdep;
1708   int register_bytes, i;
1709   struct tdesc_arch_data *tdesc_data = NULL;
1710   const struct target_desc *tdesc = info.target_desc;
1711
1712   if (!tdesc_has_registers (tdesc))
1713     /* Pick a default target description.  */
1714     tdesc = tdesc_nios2;
1715
1716   /* Check any target description for validity.  */
1717   if (tdesc_has_registers (tdesc))
1718     {
1719       const struct tdesc_feature *feature;
1720       int valid_p;
1721
1722       feature = tdesc_find_feature (tdesc, "org.gnu.gdb.nios2.cpu");
1723       if (feature == NULL)
1724         return NULL;
1725
1726       tdesc_data = tdesc_data_alloc ();
1727
1728       valid_p = 1;
1729       
1730       for (i = 0; i < NIOS2_NUM_REGS; i++)
1731         valid_p &= tdesc_numbered_register (feature, tdesc_data, i,
1732                                             nios2_reg_names[i]);
1733
1734       if (!valid_p)
1735         {
1736           tdesc_data_cleanup (tdesc_data);
1737           return NULL;
1738         }
1739     }
1740
1741   /* Find a candidate among the list of pre-declared architectures.  */
1742   arches = gdbarch_list_lookup_by_info (arches, &info);
1743   if (arches != NULL)
1744     return arches->gdbarch;
1745
1746   /* None found, create a new architecture from the information
1747      provided.  */
1748   tdep = xcalloc (1, sizeof (struct gdbarch_tdep));
1749   gdbarch = gdbarch_alloc (&info, tdep);
1750
1751   /* longjmp support not enabled by default.  */
1752   tdep->jb_pc = -1;
1753
1754   /* Data type sizes.  */
1755   set_gdbarch_ptr_bit (gdbarch, 32);
1756   set_gdbarch_addr_bit (gdbarch, 32);
1757   set_gdbarch_short_bit (gdbarch, 16);
1758   set_gdbarch_int_bit (gdbarch, 32);
1759   set_gdbarch_long_bit (gdbarch, 32);
1760   set_gdbarch_long_long_bit (gdbarch, 64);
1761   set_gdbarch_float_bit (gdbarch, 32);
1762   set_gdbarch_double_bit (gdbarch, 64);
1763
1764   set_gdbarch_float_format (gdbarch, floatformats_ieee_single);
1765   set_gdbarch_double_format (gdbarch, floatformats_ieee_double);
1766
1767   /* The register set.  */
1768   set_gdbarch_num_regs (gdbarch, NIOS2_NUM_REGS);
1769   set_gdbarch_sp_regnum (gdbarch, NIOS2_SP_REGNUM);
1770   set_gdbarch_pc_regnum (gdbarch, NIOS2_PC_REGNUM);     /* Pseudo register PC */
1771
1772   set_gdbarch_register_name (gdbarch, nios2_register_name);
1773   set_gdbarch_register_type (gdbarch, nios2_register_type);
1774
1775   /* Provide register mappings for stabs and dwarf2.  */
1776   set_gdbarch_stab_reg_to_regnum (gdbarch, nios2_dwarf_reg_to_regnum);
1777   set_gdbarch_dwarf2_reg_to_regnum (gdbarch, nios2_dwarf_reg_to_regnum);
1778
1779   set_gdbarch_inner_than (gdbarch, core_addr_lessthan);
1780
1781   /* Call dummy code.  */
1782   set_gdbarch_frame_align (gdbarch, nios2_frame_align);
1783
1784   set_gdbarch_return_value (gdbarch, nios2_return_value);
1785
1786   set_gdbarch_skip_prologue (gdbarch, nios2_skip_prologue);
1787   set_gdbarch_stack_frame_destroyed_p (gdbarch, nios2_stack_frame_destroyed_p);
1788   set_gdbarch_breakpoint_from_pc (gdbarch, nios2_breakpoint_from_pc);
1789
1790   set_gdbarch_dummy_id (gdbarch, nios2_dummy_id);
1791   set_gdbarch_unwind_pc (gdbarch, nios2_unwind_pc);
1792   set_gdbarch_unwind_sp (gdbarch, nios2_unwind_sp);
1793
1794   /* The dwarf2 unwinder will normally produce the best results if
1795      the debug information is available, so register it first.  */
1796   dwarf2_append_unwinders (gdbarch);
1797   frame_unwind_append_unwinder (gdbarch, &nios2_stub_frame_unwind);
1798   frame_unwind_append_unwinder (gdbarch, &nios2_frame_unwind);
1799
1800   /* Single stepping.  */
1801   set_gdbarch_software_single_step (gdbarch, nios2_software_single_step);
1802
1803   /* Hook in ABI-specific overrides, if they have been registered.  */
1804   gdbarch_init_osabi (info, gdbarch);
1805
1806   if (tdep->jb_pc >= 0)
1807     set_gdbarch_get_longjmp_target (gdbarch, nios2_get_longjmp_target);
1808
1809   frame_base_set_default (gdbarch, &nios2_frame_base);
1810
1811   set_gdbarch_print_insn (gdbarch, nios2_print_insn);
1812
1813   /* Enable inferior call support.  */
1814   set_gdbarch_push_dummy_call (gdbarch, nios2_push_dummy_call);
1815
1816   if (tdesc_data)
1817     tdesc_use_registers (gdbarch, tdesc, tdesc_data);
1818
1819   return gdbarch;
1820 }
1821
1822 extern initialize_file_ftype _initialize_nios2_tdep; /* -Wmissing-prototypes */
1823
1824 void
1825 _initialize_nios2_tdep (void)
1826 {
1827   gdbarch_register (bfd_arch_nios2, nios2_gdbarch_init, NULL);
1828   initialize_tdesc_nios2 ();
1829
1830   /* Allow debugging this file's internals.  */
1831   add_setshow_boolean_cmd ("nios2", class_maintenance, &nios2_debug,
1832                            _("Set Nios II debugging."),
1833                            _("Show Nios II debugging."),
1834                            _("When on, Nios II specific debugging is enabled."),
1835                            NULL,
1836                            NULL,
1837                            &setdebuglist, &showdebuglist);
1838 }