Allow display of negative offsets in print_address_symbolic()
[external/binutils.git] / gdb / s12z-tdep.c
1 /* Target-dependent code for the S12Z, for the GDB.
2    Copyright (C) 2018-2019 Free Software Foundation, Inc.
3
4    This file is part of GDB.
5
6    This program is free software; you can redistribute it and/or modify
7    it under the terms of the GNU General Public License as published by
8    the Free Software Foundation; either version 3 of the License, or
9    (at your option) any later version.
10
11    This program is distributed in the hope that it will be useful,
12    but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
13    MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
14    GNU General Public License for more details.
15
16    You should have received a copy of the GNU General Public License
17    along with this program.  If not, see <http://www.gnu.org/licenses/>.  */
18
19 /* Much of this file is shamelessly copied from or1k-tdep.c and others.  */
20
21 #include "defs.h"
22
23 #include "arch-utils.h"
24 #include "dwarf2-frame.h"
25 #include "gdbsupport/errors.h"
26 #include "frame-unwind.h"
27 #include "gdbcore.h"
28 #include "gdbcmd.h"
29 #include "inferior.h"
30 #include "opcode/s12z.h"
31 #include "trad-frame.h"
32 #include "remote.h"
33 #include "opcodes/s12z-opc.h"
34
35 /* Two of the registers included in S12Z_N_REGISTERS are
36    the CCH and CCL "registers" which are just views into
37    the CCW register.  */
38 #define N_PHYSICAL_REGISTERS (S12Z_N_REGISTERS - 2)
39
40
41 /*  A permutation of all the physical registers.   Indexing this array
42     with an integer from gdb's internal representation will return the
43     register enum.  */
44 static const int reg_perm[N_PHYSICAL_REGISTERS] =
45   {
46    REG_D0,
47    REG_D1,
48    REG_D2,
49    REG_D3,
50    REG_D4,
51    REG_D5,
52    REG_D6,
53    REG_D7,
54    REG_X,
55    REG_Y,
56    REG_S,
57    REG_P,
58    REG_CCW
59   };
60
61 /*  The inverse of the above permutation.  Indexing this
62     array with a register enum (e.g. REG_D2) will return the register
63     number in gdb's internal representation.  */
64 static const int inv_reg_perm[N_PHYSICAL_REGISTERS] =
65   {
66    2, 3, 4, 5,      /* d2, d3, d4, d5 */
67    0, 1,            /* d0, d1 */
68    6, 7,            /* d6, d7 */
69    8, 9, 10, 11, 12 /* x, y, s, p, ccw */
70   };
71
72 /*  Return the name of the register REGNUM.  */
73 static const char *
74 s12z_register_name (struct gdbarch *gdbarch, int regnum)
75 {
76   /*  Registers is declared in opcodes/s12z.h.   */
77   return registers[reg_perm[regnum]].name;
78 }
79
80 static CORE_ADDR
81 s12z_skip_prologue (struct gdbarch *gdbarch, CORE_ADDR pc)
82 {
83   CORE_ADDR start_pc = 0;
84
85   if (find_pc_partial_function (pc, NULL, &start_pc, NULL))
86     {
87       CORE_ADDR prologue_end = skip_prologue_using_sal (gdbarch, pc);
88
89       if (prologue_end != 0)
90         return prologue_end;
91     }
92
93   warning (_("%s Failed to find end of prologue PC = %08x"),
94            __FUNCTION__, (unsigned int) pc);
95
96   return pc;
97 }
98
99 static struct type *
100 s12z_register_type (struct gdbarch *gdbarch, int reg_nr)
101 {
102   switch (registers[reg_perm[reg_nr]].bytes)
103     {
104     case 1:
105       return builtin_type (gdbarch)->builtin_uint8;
106     case 2:
107       return builtin_type (gdbarch)->builtin_uint16;
108     case 3:
109       return builtin_type (gdbarch)->builtin_uint24;
110     case 4:
111       return builtin_type (gdbarch)->builtin_uint32;
112     default:
113       return builtin_type (gdbarch)->builtin_uint32;
114     }
115   return builtin_type (gdbarch)->builtin_int0;
116 }
117
118
119 static int
120 s12z_dwarf_reg_to_regnum (struct gdbarch *gdbarch, int num)
121 {
122   switch (num)
123     {
124     case 15:      return REG_S;
125     case 7:       return REG_X;
126     case 8:       return REG_Y;
127     case 42:      return REG_D0;
128     case 43:      return REG_D1;
129     case 44:      return REG_D2;
130     case 45:      return REG_D3;
131     case 46:      return REG_D4;
132     case 47:      return REG_D5;
133     case 48:      return REG_D6;
134     case 49:      return REG_D7;
135     }
136   return -1;
137 }
138
139
140 /* Support functions for frame handling.  */
141
142 /* Copy of gdb_buffered_insn_length_fprintf from disasm.c.  */
143
144 static int ATTRIBUTE_PRINTF (2, 3)
145 s12z_fprintf_disasm (void *stream, const char *format, ...)
146 {
147   return 0;
148 }
149
150 struct disassemble_info
151 s12z_disassemble_info (struct gdbarch *gdbarch)
152 {
153   struct disassemble_info di;
154   init_disassemble_info (&di, &null_stream, s12z_fprintf_disasm);
155   di.arch = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->arch;
156   di.mach = gdbarch_bfd_arch_info (gdbarch)->mach;
157   di.endian = gdbarch_byte_order (gdbarch);
158   di.read_memory_func = [](bfd_vma memaddr, gdb_byte *myaddr,
159                            unsigned int len, struct disassemble_info *info)
160     {
161       return target_read_code (memaddr, myaddr, len);
162     };
163   return di;
164 }
165
166
167 /* A struct (based on mem_read_abstraction_base) to read memory
168    through the disassemble_info API.  */
169 struct mem_read_abstraction
170 {
171   struct mem_read_abstraction_base base; /* The parent struct.  */
172   bfd_vma memaddr;                  /* Where to read from.  */
173   struct disassemble_info* info;  /* The disassember  to use for reading.  */
174 };
175
176 /* Advance the reader by one byte.  */
177 static void
178 advance (struct mem_read_abstraction_base *b)
179 {
180   struct mem_read_abstraction *mra = (struct mem_read_abstraction *) b;
181   mra->memaddr++;
182 }
183
184 /* Return the current position of the reader.  */
185 static bfd_vma
186 posn (struct mem_read_abstraction_base *b)
187 {
188   struct mem_read_abstraction *mra = (struct mem_read_abstraction *) b;
189   return mra->memaddr;
190 }
191
192 /* Read the N bytes at OFFSET  using B.  The bytes read are stored in BYTES.
193    It is the caller's responsibility to ensure that this is of at least N
194    in size.  */
195 static int
196 abstract_read_memory (struct mem_read_abstraction_base *b,
197                       int offset,
198                       size_t n, bfd_byte *bytes)
199 {
200   struct mem_read_abstraction *mra = (struct mem_read_abstraction *) b;
201
202   int status =
203     (*mra->info->read_memory_func) (mra->memaddr + offset,
204                                     bytes, n, mra->info);
205
206   if (status != 0)
207     {
208       (*mra->info->memory_error_func) (status, mra->memaddr, mra->info);
209       return -1;
210     }
211
212   return 0;
213 }
214
215
216 /* Return the stack adjustment caused by a push or pull instruction.  */
217 static int
218 push_pull_get_stack_adjustment (int n_operands,
219                                 struct operand *const *operands)
220 {
221   int stack_adjustment = 0;
222   gdb_assert (n_operands > 0);
223   if (operands[0]->cl == OPND_CL_REGISTER_ALL)
224     stack_adjustment = 26;  /* All the regs are involved.  */
225   else if (operands[0]->cl == OPND_CL_REGISTER_ALL16)
226     stack_adjustment = 4 * 2; /* All four 16 bit regs are involved.  */
227   else
228     for (int i = 0; i < n_operands; ++i)
229       {
230         if (operands[i]->cl != OPND_CL_REGISTER)
231           continue; /* I don't think this can ever happen.  */
232         const struct register_operand *op
233           = (const struct register_operand *) operands[i];
234         switch (op->reg)
235           {
236           case REG_X:
237           case REG_Y:
238             stack_adjustment += 3;
239             break;
240           case REG_D7:
241           case REG_D6:
242             stack_adjustment += 4;
243             break;
244           case REG_D2:
245           case REG_D3:
246           case REG_D4:
247           case REG_D5:
248             stack_adjustment += 2;
249             break;
250           case REG_D0:
251           case REG_D1:
252           case REG_CCL:
253           case REG_CCH:
254             stack_adjustment += 1;
255             break;
256           default:
257             gdb_assert_not_reached ("Invalid register in push/pull operation.");
258             break;
259           }
260       }
261   return stack_adjustment;
262 }
263
264 /* Initialize a prologue cache.  */
265
266 static struct trad_frame_cache *
267 s12z_frame_cache (struct frame_info *this_frame, void **prologue_cache)
268 {
269   struct trad_frame_cache *info;
270
271   CORE_ADDR this_sp;
272   CORE_ADDR this_sp_for_id;
273
274   CORE_ADDR start_addr;
275   CORE_ADDR end_addr;
276
277   /* Nothing to do if we already have this info.  */
278   if (NULL != *prologue_cache)
279     return (struct trad_frame_cache *) *prologue_cache;
280
281   /* Get a new prologue cache and populate it with default values.  */
282   info = trad_frame_cache_zalloc (this_frame);
283   *prologue_cache = info;
284
285   /* Find the start address of this function (which is a normal frame, even
286      if the next frame is the sentinel frame) and the end of its prologue.  */
287   CORE_ADDR this_pc = get_frame_pc (this_frame);
288   struct gdbarch *gdbarch = get_frame_arch (this_frame);
289   find_pc_partial_function (this_pc, NULL, &start_addr, NULL);
290
291   /* Get the stack pointer if we have one (if there's no process executing
292      yet we won't have a frame.  */
293   this_sp = (NULL == this_frame) ? 0 :
294     get_frame_register_unsigned (this_frame, REG_S);
295
296   /* Return early if GDB couldn't find the function.  */
297   if (start_addr == 0)
298     {
299       warning (_("Couldn't find function including address %s SP is %s"),
300                paddress (gdbarch, this_pc),
301                paddress (gdbarch, this_sp));
302
303       /* JPB: 28-Apr-11.  This is a temporary patch, to get round GDB
304          crashing right at the beginning.  Build the frame ID as best we
305          can.  */
306       trad_frame_set_id (info, frame_id_build (this_sp, this_pc));
307
308       return info;
309     }
310
311   /* The default frame base of this frame (for ID purposes only - frame
312      base is an overloaded term) is its stack pointer.  For now we use the
313      value of the SP register in this frame.  However if the PC is in the
314      prologue of this frame, before the SP has been set up, then the value
315      will actually be that of the prev frame, and we'll need to adjust it
316      later.  */
317   trad_frame_set_this_base (info, this_sp);
318   this_sp_for_id = this_sp;
319
320   /* We should only examine code that is in the prologue.  This is all code
321      up to (but not including) end_addr.  We should only populate the cache
322      while the address is up to (but not including) the PC or end_addr,
323      whichever is first.  */
324   end_addr = s12z_skip_prologue (gdbarch, start_addr);
325
326   /* All the following analysis only occurs if we are in the prologue and
327      have executed the code.  Check we have a sane prologue size, and if
328      zero we are frameless and can give up here.  */
329   if (end_addr < start_addr)
330     error (_("end addr %s is less than start addr %s"),
331            paddress (gdbarch, end_addr), paddress (gdbarch, start_addr));
332
333   CORE_ADDR addr = start_addr; /* Where we have got to?  */
334   int frame_size = 0;
335   int saved_frame_size = 0;
336
337   struct disassemble_info di = s12z_disassemble_info (gdbarch);
338
339
340   struct mem_read_abstraction mra;
341   mra.base.read = (int (*)(mem_read_abstraction_base*,
342                            int, size_t, bfd_byte*)) abstract_read_memory;
343   mra.base.advance = advance ;
344   mra.base.posn = posn;
345   mra.info = &di;
346
347   while (this_pc > addr)
348     {
349       enum optr optr = OP_INVALID;
350       short osize;
351       int n_operands = 0;
352       struct operand *operands[6];
353       mra.memaddr = addr;
354       int n_bytes =
355         decode_s12z (&optr, &osize, &n_operands, operands,
356                      (mem_read_abstraction_base *) &mra);
357
358       switch (optr)
359         {
360         case OP_tbNE:
361         case OP_tbPL:
362         case OP_tbMI:
363         case OP_tbGT:
364         case OP_tbLE:
365         case OP_dbNE:
366         case OP_dbEQ:
367         case OP_dbPL:
368         case OP_dbMI:
369         case OP_dbGT:
370         case OP_dbLE:
371           /* Conditional Branches.   If any of these are encountered, then
372              it is likely that a RTS will terminate it.  So we need to save
373              the frame size so it can be restored.  */
374           saved_frame_size = frame_size;
375           break;
376         case OP_rts:
377           /* Restore the frame size from a previously saved value.  */
378           frame_size = saved_frame_size;
379           break;
380         case OP_push:
381           frame_size += push_pull_get_stack_adjustment (n_operands, operands);
382           break;
383         case OP_pull:
384           frame_size -= push_pull_get_stack_adjustment (n_operands, operands);
385           break;
386         case OP_lea:
387           if (operands[0]->cl == OPND_CL_REGISTER)
388             {
389               int reg = ((struct register_operand *) (operands[0]))->reg;
390               if ((reg == REG_S) && (operands[1]->cl == OPND_CL_MEMORY))
391                 {
392                   const struct memory_operand *mo
393                     = (const struct memory_operand * ) operands[1];
394                   if (mo->n_regs == 1 && !mo->indirect
395                       && mo->regs[0] == REG_S
396                       && mo->mutation == OPND_RM_NONE)
397                     {
398                       /* LEA S, (xxx, S) -- Decrement the stack.   This is
399                          almost certainly the start of a frame.  */
400                       int simm = (signed char)  mo->base_offset;
401                       frame_size -= simm;
402                     }
403                 }
404             }
405           break;
406         default:
407           break;
408         }
409       addr += n_bytes;
410       for (int o = 0; o < n_operands; ++o)
411         free (operands[o]);
412     }
413
414   /* If the PC has not actually got to this point, then the frame
415      base will be wrong, and we adjust it. */
416   if (this_pc < addr)
417     {
418       /* Only do if executing.  */
419       if (0 != this_sp)
420         {
421           this_sp_for_id = this_sp - frame_size;
422           trad_frame_set_this_base (info, this_sp_for_id);
423         }
424       trad_frame_set_reg_value (info, REG_S, this_sp + 3);
425       trad_frame_set_reg_addr (info, REG_P, this_sp);
426     }
427   else
428     {
429       gdb_assert (this_sp == this_sp_for_id);
430       /* The stack pointer of the prev frame is frame_size greater
431          than the stack pointer of this frame plus one address
432          size (caused by the JSR or BSR).  */
433       trad_frame_set_reg_value (info, REG_S,
434                                 this_sp + frame_size + 3);
435       trad_frame_set_reg_addr (info, REG_P, this_sp + frame_size);
436     }
437
438
439   /* Build the frame ID.  */
440   trad_frame_set_id (info, frame_id_build (this_sp_for_id, start_addr));
441
442   return info;
443 }
444
445 /* Implement the this_id function for the stub unwinder.  */
446 static void
447 s12z_frame_this_id (struct frame_info *this_frame,
448                     void **prologue_cache, struct frame_id *this_id)
449 {
450   struct trad_frame_cache *info = s12z_frame_cache (this_frame,
451                                                     prologue_cache);
452
453   trad_frame_get_id (info, this_id);
454 }
455
456
457 /* Implement the prev_register function for the stub unwinder.  */
458 static struct value *
459 s12z_frame_prev_register (struct frame_info *this_frame,
460                           void **prologue_cache, int regnum)
461 {
462   struct trad_frame_cache *info = s12z_frame_cache (this_frame,
463                                                     prologue_cache);
464
465   return trad_frame_get_register (info, this_frame, regnum);
466 }
467
468 /* Data structures for the normal prologue-analysis-based unwinder.  */
469 static const struct frame_unwind s12z_frame_unwind = {
470   NORMAL_FRAME,
471   default_frame_unwind_stop_reason,
472   s12z_frame_this_id,
473   s12z_frame_prev_register,
474   NULL,
475   default_frame_sniffer,
476   NULL,
477 };
478
479
480 constexpr gdb_byte s12z_break_insn[] = {0x00};
481
482 typedef BP_MANIPULATION (s12z_break_insn) s12z_breakpoint;
483
484 struct gdbarch_tdep
485 {
486 };
487
488 /*  A vector of human readable characters representing the
489     bits in the CCW register.  Unused bits are represented as '-'.
490     Lowest significant bit comes first.  */
491 static const char ccw_bits[] =
492   {
493    'C',  /* Carry  */
494    'V',  /* Two's Complement Overflow  */
495    'Z',  /* Zero  */
496    'N',  /* Negative  */
497    'I',  /* Interrupt  */
498    '-',
499    'X',  /* Non-Maskable Interrupt  */
500    'S',  /* STOP Disable  */
501    '0',  /*  Interrupt priority level */
502    '0',  /*  ditto  */
503    '0',  /*  ditto  */
504    '-',
505    '-',
506    '-',
507    '-',
508    'U'   /* User/Supervisor State.  */
509   };
510
511 /* Print a human readable representation of the CCW register.
512    For example: "u----000SX-Inzvc" corresponds to the value
513    0xD0.  */
514 static void
515 s12z_print_ccw_info (struct gdbarch *gdbarch,
516                      struct ui_file *file,
517                      struct frame_info *frame,
518                      int reg)
519 {
520   struct value *v = value_of_register (reg, frame);
521   const char *name = gdbarch_register_name (gdbarch, reg);
522   uint32_t ccw = value_as_long (v);
523   fputs_filtered (name, file);
524   size_t len = strlen (name);
525   const int stop_1 = 15;
526   const int stop_2 = 17;
527   for (int i = 0; i < stop_1 - len; ++i)
528     fputc_filtered (' ', file);
529   fprintf_filtered (file, "0x%04x", ccw);
530   for (int i = 0; i < stop_2 - len; ++i)
531     fputc_filtered (' ', file);
532   for (int b = 15; b >= 0; --b)
533     {
534       if (ccw & (0x1u << b))
535         {
536           if (ccw_bits[b] == 0)
537             fputc_filtered ('1', file);
538           else
539             fputc_filtered (ccw_bits[b], file);
540         }
541       else
542         fputc_filtered (tolower (ccw_bits[b]), file);
543     }
544   fputc_filtered ('\n', file);
545 }
546
547 static void
548 s12z_print_registers_info (struct gdbarch *gdbarch,
549                             struct ui_file *file,
550                             struct frame_info *frame,
551                             int regnum, int print_all)
552 {
553   const int numregs = (gdbarch_num_regs (gdbarch)
554                        + gdbarch_num_pseudo_regs (gdbarch));
555
556   if (regnum == -1)
557     {
558       for (int reg = 0; reg < numregs; reg++)
559         {
560           if (REG_CCW == reg_perm[reg])
561             {
562               s12z_print_ccw_info (gdbarch, file, frame, reg);
563               continue;
564             }
565           default_print_registers_info (gdbarch, file, frame, reg, print_all);
566         }
567     }
568   else if (REG_CCW == reg_perm[regnum])
569     s12z_print_ccw_info (gdbarch, file, frame, regnum);
570   else
571     default_print_registers_info (gdbarch, file, frame, regnum, print_all);
572 }
573
574 \f
575
576
577 static void
578 s12z_extract_return_value (struct type *type, struct regcache *regcache,
579                               void *valbuf)
580 {
581   int reg = -1;
582
583   switch (TYPE_LENGTH (type))
584     {
585     case 0:   /* Nothing to do */
586       return;
587
588     case 1:
589       reg = REG_D0;
590       break;
591
592     case 2:
593       reg = REG_D2;
594       break;
595
596     case 3:
597       reg = REG_X;
598       break;
599
600     case 4:
601       reg = REG_D6;
602       break;
603
604     default:
605       error (_("bad size for return value"));
606       return;
607     }
608
609   regcache->cooked_read (inv_reg_perm[reg], (gdb_byte *) valbuf);
610 }
611
612 static enum return_value_convention
613 s12z_return_value (struct gdbarch *gdbarch, struct value *function,
614                    struct type *type, struct regcache *regcache,
615                    gdb_byte *readbuf, const gdb_byte *writebuf)
616 {
617   if (TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_STRUCT
618       || TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_UNION
619       || TYPE_CODE (type) == TYPE_CODE_ARRAY
620       || TYPE_LENGTH (type) > 4)
621     return RETURN_VALUE_STRUCT_CONVENTION;
622
623   if (readbuf)
624     s12z_extract_return_value (type, regcache, readbuf);
625
626   return RETURN_VALUE_REGISTER_CONVENTION;
627 }
628
629
630 static void
631 show_bdccsr_command (const char *args, int from_tty)
632 {
633   struct string_file output;
634   target_rcmd ("bdccsr", &output);
635
636   printf_unfiltered ("The current BDCCSR value is %s\n", output.string().c_str());
637 }
638
639 static struct gdbarch *
640 s12z_gdbarch_init (struct gdbarch_info info, struct gdbarch_list *arches)
641 {
642   struct gdbarch_tdep *tdep = XNEW (struct gdbarch_tdep);
643   struct gdbarch *gdbarch = gdbarch_alloc (&info, tdep);
644
645   add_cmd ("bdccsr", class_support, show_bdccsr_command,
646            _("Show the current value of the microcontroller's BDCCSR."),
647            &maintenanceinfolist);
648
649   /* Target data types.  */
650   set_gdbarch_short_bit (gdbarch, 16);
651   set_gdbarch_int_bit (gdbarch, 16);
652   set_gdbarch_long_bit (gdbarch, 32);
653   set_gdbarch_long_long_bit (gdbarch, 32);
654   set_gdbarch_ptr_bit (gdbarch, 24);
655   set_gdbarch_addr_bit (gdbarch, 24);
656   set_gdbarch_char_signed (gdbarch, 0);
657
658   set_gdbarch_ps_regnum (gdbarch, REG_CCW);
659   set_gdbarch_pc_regnum (gdbarch, REG_P);
660   set_gdbarch_sp_regnum (gdbarch, REG_S);
661
662
663   set_gdbarch_print_registers_info (gdbarch, s12z_print_registers_info);
664
665   set_gdbarch_breakpoint_kind_from_pc (gdbarch,
666                                        s12z_breakpoint::kind_from_pc);
667   set_gdbarch_sw_breakpoint_from_kind (gdbarch,
668                                        s12z_breakpoint::bp_from_kind);
669
670   set_gdbarch_num_regs (gdbarch, N_PHYSICAL_REGISTERS);
671   set_gdbarch_register_name (gdbarch, s12z_register_name);
672   set_gdbarch_skip_prologue (gdbarch, s12z_skip_prologue);
673   set_gdbarch_inner_than (gdbarch, core_addr_lessthan);
674   set_gdbarch_dwarf2_reg_to_regnum (gdbarch, s12z_dwarf_reg_to_regnum);
675
676   set_gdbarch_register_type (gdbarch, s12z_register_type);
677
678   frame_unwind_append_unwinder (gdbarch, &s12z_frame_unwind);
679   /* Currently, the only known producer for this archtecture, produces buggy
680      dwarf CFI.   So don't append a dwarf unwinder until the situation is
681      better understood.  */
682
683   set_gdbarch_return_value (gdbarch, s12z_return_value);
684
685   return gdbarch;
686 }
687
688 void
689 _initialize_s12z_tdep (void)
690 {
691   gdbarch_register (bfd_arch_s12z, s12z_gdbarch_init, NULL);
692 }