Release 2.33.1
[external/binutils.git] / sim / common / hw-device.h
1 /* The common simulator framework for GDB, the GNU Debugger.
2
3    Copyright 2002-2019 Free Software Foundation, Inc.
4
5    Contributed by Andrew Cagney and Red Hat.
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
23 #ifndef HW_DEVICE_H
24 #define HW_DEVICE_H
25
26
27 /* Introduction:
28
29    As explained in earlier sections, the device, device instance,
30    property and ports lie at the heart of PSIM's device model.
31
32    In the below a synopsis of the device object and the operations it
33    supports are given.
34    */
35
36
37 /* Creation:
38
39    The devices are created using a sequence of steps.  In particular:
40
41         o       A tree framework is created.
42
43                 At this point, properties can be modified and extra
44                 devices inserted (or removed?).
45
46 #if LATER
47
48                 Any properties that have a run-time value (eg ihandle
49                 or device instance pointer properties) are entered
50                 into the device tree using a named reference to the
51                 corresponding runtime object that is to be created.
52
53 #endif
54
55         o       Real devices are created for all the dummy devices.
56
57                 A device can assume that all of its parents have been
58                 initialized.
59
60                 A device can assume that all non run-time properties
61                 have been initialized.
62
63                 As part of being created, the device normally attaches
64                 itself to its parent bus.
65
66 #if LATER
67
68                 Device instance data is initialized.
69
70 #endif
71
72 #if LATER
73
74         o       Any run-time properties are created.
75
76 #endif
77
78 #if MUCH_MUCH_LATER
79
80         o       Some devices, as part of their initialization
81                 might want to refer to ihandle properties
82                 in the device tree.
83
84 #endif
85
86    NOTES:
87
88         o       It is important to separate the creation
89                 of an actual device from the creation
90                 of the tree.  The alternative creating
91                 the device in two stages: As a separate
92                 entity and then as a part of the tree.
93
94 #if LATER
95         o       Run-time properties can not be created
96                 until after the devices in the tree
97                 have been created.  Hence an extra pass
98                 for handling them.
99 #endif
100
101    */
102
103 /* Relationships:
104
105    A device is able to determine its relationship to other devices
106    within the tree.  Operations include querying for a devices parent,
107    sibling, child, name, and path (from the root).
108
109    */
110
111
112 #define hw_parent(hw) ((hw)->parent_of_hw + 0)
113
114 #define hw_sibling(hw) ((hw)->sibling_of_hw + 0)
115
116 #define hw_child(hw) ((hw)->child_of_hw + 0)
117
118
119
120 /* Herritage:
121
122  */
123
124 #define hw_family(hw) ((hw)->family_of_hw + 0)
125
126 #define hw_name(hw) ((hw)->name_of_hw + 0)
127
128 #define hw_args(hw) ((hw)->args_of_hw + 0)
129
130 #define hw_path(hw) ((hw)->path_of_hw + 0)
131
132
133
134 /* Short cut to the root node of the tree */
135
136 #define hw_root(hw) ((hw)->root_of_hw + 0)
137
138 /* Short cut back to the simulator object */
139
140 #define hw_system(hw) ((hw)->system_of_hw)
141
142 /* For requests initiated by a CPU the cpu that initiated the request */
143
144 struct _sim_cpu *hw_system_cpu (struct hw *hw);
145
146
147 /* Device private data */
148
149 #define hw_data(hw) ((hw)->data_of_hw)
150
151 #define set_hw_data(hw, value) \
152 ((hw)->data_of_hw = (value))
153
154
155 \f
156 /* Perform a soft reset of the device */
157
158 typedef unsigned (hw_reset_method)
159      (struct hw *me);
160
161 #define hw_reset(hw) ((hw)->to_reset (hw))
162
163 #define set_hw_reset(hw, method) \
164 ((hw)->to_reset = method)
165
166 \f
167 /* Hardware operations:
168
169    Connecting a parent to its children is a common bus. The parent
170    node is described as the bus owner and is responisble for
171    co-ordinating bus operations. On the bus, a SPACE:ADDR pair is used
172    to specify an address.  A device that is both a bus owner (parent)
173    and bus client (child) are referred to as a bridging device.
174
175    A child performing a data (DMA) transfer will pass its request to
176    the bus owner (the devices parent).  The bus owner will then either
177    reflect the request to one of the other devices attached to the bus
178    (a child of the bus owner) or bridge the request up the tree to the
179    next bus. */
180
181
182 /* Children attached to a bus can register (attach) themselves to
183    specific addresses on their attached bus.
184
185    (A device may also be implicitly attached to certain bus
186    addresses).
187
188    The SPACE:ADDR pair specify an address on the common bus that
189    connects the parent and child devices. */
190
191 typedef void (hw_attach_address_method)
192      (struct hw *me,
193       int level,
194       int space,
195       address_word addr,
196       address_word nr_bytes,
197       struct hw *client); /*callback/default*/
198
199 #define hw_attach_address(me, level, space, addr, nr_bytes, client) \
200 ((me)->to_attach_address (me, level, space, addr, nr_bytes, client))
201
202 #define set_hw_attach_address(hw, method) \
203 ((hw)->to_attach_address = (method))
204
205 typedef void (hw_detach_address_method)
206      (struct hw *me,
207       int level,
208       int space,
209       address_word addr,
210       address_word nr_bytes,
211       struct hw *client); /*callback/default*/
212
213 #define hw_detach_address(me, level, space, addr, nr_bytes, client) \
214 ((me)->to_detach_address (me, level, space, addr, nr_bytes, client))
215
216 #define set_hw_detach_address(hw, method) \
217 ((hw)->to_detach_address = (method))
218
219
220 /* An IO operation from a parent to a child via the conecting bus.
221
222    The SPACE:ADDR pair specify an address on the bus shared between
223    the parent and child devices. */
224
225 typedef unsigned (hw_io_read_buffer_method)
226      (struct hw *me,
227       void *dest,
228       int space,
229       unsigned_word addr,
230       unsigned nr_bytes);
231
232 #define hw_io_read_buffer(hw, dest, space, addr, nr_bytes) \
233 ((hw)->to_io_read_buffer (hw, dest, space, addr, nr_bytes))
234
235 #define set_hw_io_read_buffer(hw, method) \
236 ((hw)->to_io_read_buffer = (method))
237
238 typedef unsigned (hw_io_write_buffer_method)
239      (struct hw *me,
240       const void *source,
241       int space,
242       unsigned_word addr,
243       unsigned nr_bytes);
244
245 #define hw_io_write_buffer(hw, src, space, addr, nr_bytes) \
246 ((hw)->to_io_write_buffer (hw, src, space, addr, nr_bytes))
247
248 #define set_hw_io_write_buffer(hw, method) \
249 ((hw)->to_io_write_buffer = (method))
250
251
252 /* Conversly, the device pci1000,1@1 may need to perform a dma transfer
253    into the cpu/memory core.  Just as I/O moves towards the leaves,
254    dma transfers move towards the core via the initiating devices
255    parent nodes.  The root device (special) converts the DMA transfer
256    into reads/writes to memory.
257
258    The SPACE:ADDR pair specify an address on the common bus connecting
259    the parent and child devices. */
260
261 typedef unsigned (hw_dma_read_buffer_method)
262      (struct hw *bus,
263       void *dest,
264       int space,
265       unsigned_word addr,
266       unsigned nr_bytes);
267
268 #define hw_dma_read_buffer(bus, dest, space, addr, nr_bytes) \
269 ((bus)->to_dma_read_buffer (bus, dest, space, addr, nr_bytes))
270
271 #define set_hw_dma_read_buffer(me, method) \
272 ((me)->to_dma_read_buffer = (method))
273
274 typedef unsigned (hw_dma_write_buffer_method)
275      (struct hw *bus,
276       const void *source,
277       int space,
278       unsigned_word addr,
279       unsigned nr_bytes,
280       int violate_read_only_section);
281
282 #define hw_dma_write_buffer(bus, src, space, addr, nr_bytes, violate_ro) \
283 ((bus)->to_dma_write_buffer (bus, src, space, addr, nr_bytes, violate_ro))
284
285 #define set_hw_dma_write_buffer(me, method) \
286 ((me)->to_dma_write_buffer = (method))
287 \f
288 /* Address/size specs for devices are encoded following a convention
289    similar to that used by OpenFirmware.  In particular, an
290    address/size is packed into a sequence of up to four cell words.
291    The number of words determined by the number of {address,size}
292    cells attributes of the device. */
293
294 typedef struct _hw_unit
295 {
296   int nr_cells;
297   unsigned_cell cells[4]; /* unused cells are zero */
298 } hw_unit;
299
300
301 /* For the given bus, the number of address and size cells used in a
302    hw_unit. */
303
304 #define hw_unit_nr_address_cells(bus) ((bus)->nr_address_cells_of_hw_unit + 0)
305
306 #define hw_unit_nr_size_cells(bus) ((bus)->nr_size_cells_of_hw_unit + 0)
307
308
309 /* For the given device, its identifying hw_unit address.
310
311    Each device has an identifying hw_unit address.  That address is
312    used when identifying one of a number of identical devices on a
313    common controller bus. ex fd0&fd1. */
314
315 const hw_unit *hw_unit_address
316 (struct hw *me);
317
318
319 /* Convert between a textual and the internal representation of a
320    hw_unit address/size.
321
322    NOTE: A device asks its parent to translate between a hw_unit and
323    textual representation.  This is because the textual address of a
324    device is specified using the parent busses notation. */
325
326 typedef int (hw_unit_decode_method)
327      (struct hw *bus,
328       const char *encoded,
329       hw_unit *unit);
330
331 #define hw_unit_decode(bus, encoded, unit) \
332 ((bus)->to_unit_decode (bus, encoded, unit))
333
334 #define set_hw_unit_decode(hw, method) \
335 ((hw)->to_unit_decode = (method))
336
337 typedef int (hw_unit_encode_method)
338      (struct hw *bus,
339       const hw_unit *unit,
340       char *encoded,
341       int sizeof_buf);
342
343 #define hw_unit_encode(bus, unit, encoded, sizeof_encoded) \
344 ((bus)->to_unit_encode (bus, unit, encoded, sizeof_encoded))
345
346 #define set_hw_unit_encode(hw, method) \
347 ((hw)->to_unit_encode = (method))
348
349
350 /* As the bus that the device is attached too, to translate a devices
351    hw_unit address/size into a form suitable for an attach address
352    call.
353
354    Return a zero result if the address should be ignored when looking
355    for attach addresses. */
356
357 typedef int (hw_unit_address_to_attach_address_method)
358      (struct hw *bus,
359       const hw_unit *unit_addr,
360       int *attach_space,
361       unsigned_word *attach_addr,
362       struct hw *client);
363
364 #define hw_unit_address_to_attach_address(bus, unit_addr, attach_space, attach_addr, client) \
365 ((bus)->to_unit_address_to_attach_address (bus, unit_addr, attach_space, attach_addr, client))
366
367 #define set_hw_unit_address_to_attach_address(hw, method) \
368 ((hw)->to_unit_address_to_attach_address = (method))
369
370 typedef int (hw_unit_size_to_attach_size_method)
371      (struct hw *bus,
372       const hw_unit *unit_size,
373       unsigned *attach_size,
374       struct hw *client);
375
376 #define hw_unit_size_to_attach_size(bus, unit_size, attach_size, client) \
377 ((bus)->to_unit_size_to_attach_size (bus, unit_size, attach_size, client))
378
379 #define set_hw_unit_size_to_attach_size(hw, method) \
380 ((hw)->to_unit_size_to_attach_size = (method))
381
382 \f
383 extern char *hw_strdup (struct hw *me, const char *str);
384
385 \f
386 /* Utilities:
387
388    */
389
390 /* IOCTL::
391
392    Often devices require `out of band' operations to be performed.
393    For instance a pal device may need to notify a PCI bridge device
394    that an interrupt ack cycle needs to be performed on the PCI bus.
395    Within PSIM such operations are performed by using the generic
396    ioctl call <<hw_ioctl()>>.
397
398    */
399
400 typedef enum
401 {
402   hw_ioctl_break, /* unsigned_word requested_break */
403   hw_ioctl_set_trace, /* void */
404   hw_ioctl_create_stack, /* unsigned_word *sp, char **argv, char **envp */
405   hw_ioctl_change_media, /* const char *new_image (possibly NULL) */
406   nr_hw_ioctl_requests,
407 } hw_ioctl_request;
408
409 typedef int (hw_ioctl_method)
410      (struct hw *me,
411       hw_ioctl_request request,
412       va_list ap);
413
414 int hw_ioctl
415 (struct hw *me,
416  hw_ioctl_request request,
417  ...);
418
419
420 /* Error reporting::
421
422    So that errors originating from devices appear in a consistent
423    format, the <<hw_abort()>> function can be used.  Formats and
424    outputs the error message before aborting the simulation
425
426    Devices should use this function to abort the simulation except
427    when the abort reason leaves the simulation in a hazardous
428    condition (for instance a failed malloc).
429
430    */
431
432 void hw_abort
433 (struct hw *me,
434  const char *fmt,
435  ...) __attribute__ ((format (printf, 2, 3), noreturn));
436
437 void hw_vabort
438 (struct hw *me,
439  const char *fmt,
440  va_list ap) __attribute__ ((noreturn));
441
442 void hw_halt
443 (struct hw *me,
444  int reason,
445  int status) __attribute__ ((noreturn));
446
447
448 #define hw_trace_p(hw) ((hw)->trace_of_hw_p + 0)
449
450 void hw_trace
451 (struct hw *me,
452  const char *fmt,
453  ...) __attribute__ ((format (printf, 2, 3)));
454
455 #define HW_TRACE(ARGS) \
456 do { \
457   if (hw_trace_p (me)) \
458     { \
459       hw_trace ARGS; \
460     } \
461 } while (0)
462
463
464 /* Some of the related functions require specific types */
465
466 struct hw_property_data;
467 struct hw_port_data;
468 struct hw_base_data;
469 struct hw_alloc_data;
470 struct hw_event_data;
471 struct hw_handle_data;
472 struct hw_instance_data;
473
474 /* Finally the hardware device - keep your grubby little mits off of
475    these internals! :-) */
476
477 struct hw
478 {
479
480   /* our relatives */
481   struct hw *parent_of_hw;
482   struct hw *sibling_of_hw;
483   struct hw *child_of_hw;
484
485   /* our identity */
486   const char *name_of_hw;
487   const char *family_of_hw;
488   const char *args_of_hw;
489   const char *path_of_hw;
490
491   /* our data */
492   void *data_of_hw;
493
494   /* hot links */
495   struct hw *root_of_hw;
496   struct sim_state *system_of_hw;
497
498   /* identifying data */
499   hw_unit unit_address_of_hw;
500   int nr_address_cells_of_hw_unit;
501   int nr_size_cells_of_hw_unit;
502
503   /* Soft reset */
504   hw_reset_method *to_reset;
505
506   /* Basic callbacks */
507   hw_io_read_buffer_method *to_io_read_buffer;
508   hw_io_write_buffer_method *to_io_write_buffer;
509   hw_dma_read_buffer_method *to_dma_read_buffer;
510   hw_dma_write_buffer_method *to_dma_write_buffer;
511   hw_attach_address_method *to_attach_address;
512   hw_detach_address_method *to_detach_address;
513
514   /* More complicated callbacks */
515   hw_ioctl_method *to_ioctl;
516   int trace_of_hw_p;
517
518   /* address callbacks */
519   hw_unit_decode_method *to_unit_decode;
520   hw_unit_encode_method *to_unit_encode;
521   hw_unit_address_to_attach_address_method *to_unit_address_to_attach_address;
522   hw_unit_size_to_attach_size_method *to_unit_size_to_attach_size;
523
524   /* related data */
525   struct hw_property_data *properties_of_hw;
526   struct hw_port_data *ports_of_hw;
527   struct hw_base_data *base_of_hw;
528   struct hw_alloc_data *alloc_of_hw;
529   struct hw_event_data *events_of_hw;
530   struct hw_handle_data *handles_of_hw;
531   struct hw_instance_data *instances_of_hw;
532
533 };
534
535
536 #endif