target-mips/helper.c

   1 /*
   2  *  MIPS emulation helpers for qemu.
   3  *
   4  *  Copyright (c) 2004-2005 Jocelyn Mayer
   5  *
   6  * This library is free software; you can redistribute it and/or
   7  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public
   8  * License as published by the Free Software Foundation; either
   9  * version 2 of the License, or (at your option) any later version.
  10  *
  11  * This library 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 GNU
  14  * Lesser General Public License for more details.
  15  *
  16  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  17  * License along with this library; if not, write to the Free Software
  18  * Foundation, Inc., 59 Temple Place, Suite 330, Boston, MA  02111-1307  USA
  19  */
  20 #include <stdarg.h>
  21 #include <stdlib.h>
  22 #include <stdio.h>
  23 #include <string.h>
  24 #include <inttypes.h>
  25 #include <signal.h>
  26 #include <assert.h>
  27
  28 #include "cpu.h"
  29 #include "exec-all.h"
  30
  31 /* MIPS32 4K MMU emulation */
  32 #ifdef MIPS_USES_R4K_TLB
  33 static int map_address (CPUState *env, target_ulong *physical, int *prot,
  34                         target_ulong address, int rw, int access_type)
  35 {
  36     tlb_t *tlb;
  37     target_ulong tag;
  38     uint8_t ASID;
  39     int i, n;
  40     int ret;
  41
  42     ret = -2;
  43     tag = (address & 0xFFFFE000);
  44     ASID = env->CP0_EntryHi & 0x000000FF;
  45     for (i = 0; i < MIPS_TLB_NB; i++) {
  46         tlb = &env->tlb[i];
  47         /* Check ASID, virtual page number & size */
  48         if ((tlb->G == 1 || tlb->ASID == ASID) &&
  49             tlb->VPN == tag && address < tlb->end) {
  50             /* TLB match */
  51             n = (address >> 12) & 1;
  52             /* Check access rights */
  53             if ((tlb->V[n] & 2) && (rw == 0 || (tlb->D[n] & 4))) {
  54                 *physical = tlb->PFN[n] | (address & 0xFFF);
  55                 *prot = PAGE_READ;
  56                 if (tlb->D[n])
  57                     *prot |= PAGE_WRITE;
  58                 return 0;
  59             } else if (!(tlb->V[n] & 2)) {
  60                 return -3;
  61             } else {
  62                 return -4;
  63             }
  64         }
  65     }
  66
  67     return ret;
  68 }
  69 #endif
  70
  71 int get_physical_address (CPUState *env, target_ulong *physical, int *prot,
  72                           target_ulong address, int rw, int access_type)
  73 {
  74     int user_mode;
  75     int ret;
  76
  77     /* User mode can only access useg */
  78     user_mode = ((env->hflags & MIPS_HFLAG_MODE) == MIPS_HFLAG_UM) ? 1 : 0;
  79 #if 0
  80     if (logfile) {
  81         fprintf(logfile, "user mode %d h %08x\n",
  82                 user_mode, env->hflags);
  83     }
  84 #endif
  85     if (user_mode && address > 0x7FFFFFFFUL)
  86         return -1;
  87     ret = 0;
  88     if (address < 0x80000000UL) {
  89         if (!(env->hflags & MIPS_HFLAG_ERL)) {
  90 #ifdef MIPS_USES_R4K_TLB
  91             ret = map_address(env, physical, prot, address, rw, access_type);
  92 #else
  93             *physical = address + 0x40000000UL;
  94             *prot = PAGE_READ | PAGE_WRITE;
  95 #endif
  96         } else {
  97             *physical = address;
  98             *prot = PAGE_READ | PAGE_WRITE;
  99         }
 100     } else if (address < 0xA0000000UL) {
 101         /* kseg0 */
 102         /* XXX: check supervisor mode */
 103         *physical = address - 0x80000000UL;
 104         *prot = PAGE_READ | PAGE_WRITE;
 105     } else if (address < 0xC0000000UL) {
 106         /* kseg1 */
 107         /* XXX: check supervisor mode */
 108         *physical = address - 0xA0000000UL;
 109         *prot = PAGE_READ | PAGE_WRITE;
 110     } else if (address < 0xE0000000UL) {
 111         /* kseg2 */
 112 #ifdef MIPS_USES_R4K_TLB
 113         ret = map_address(env, physical, prot, address, rw, access_type);
 114 #else
 115         *physical = address;
 116         *prot = PAGE_READ | PAGE_WRITE;
 117 #endif
 118     } else {
 119         /* kseg3 */
 120         /* XXX: check supervisor mode */
 121         /* XXX: debug segment is not emulated */
 122 #ifdef MIPS_USES_R4K_TLB
 123         ret = map_address(env, physical, prot, address, rw, access_type);
 124 #else
 125         *physical = address;
 126         *prot = PAGE_READ | PAGE_WRITE;
 127 #endif
 128     }
 129 #if 0
 130     if (logfile) {
 131         fprintf(logfile, "%08x %d %d => %08x %d (%d)\n", address, rw,
 132                 access_type, *physical, *prot, ret);
 133     }
 134 #endif
 135
 136     return ret;
 137 }
 138
 139 #if defined(CONFIG_USER_ONLY)
 140 target_ulong cpu_get_phys_page_debug(CPUState *env, target_ulong addr)
 141 {
 142     return addr;
 143 }
 144 #else
 145 target_ulong cpu_get_phys_page_debug(CPUState *env, target_ulong addr)
 146 {
 147     target_ulong phys_addr;
 148     int prot;
 149
 150     if (get_physical_address(env, &phys_addr, &prot, addr, 0, ACCESS_INT) != 0)
 151         return -1;
 152     return phys_addr;
 153 }
 154
 155 void cpu_mips_init_mmu (CPUState *env)
 156 {
 157 }
 158 #endif /* !defined(CONFIG_USER_ONLY) */
 159
 160 int cpu_mips_handle_mmu_fault (CPUState *env, target_ulong address, int rw,
 161                                int is_user, int is_softmmu)
 162 {
 163     target_ulong physical;
 164     int prot;
 165     int exception = 0, error_code = 0;
 166     int access_type;
 167     int ret = 0;
 168
 169     if (logfile) {
 170         cpu_dump_state(env, logfile, fprintf, 0);
 171         fprintf(logfile, "%s pc %08x ad %08x rw %d is_user %d smmu %d\n",
 172                 __func__, env->PC, address, rw, is_user, is_softmmu);
 173     }
 174     /* data access */
 175     /* XXX: put correct access by using cpu_restore_state()
 176        correctly */
 177     access_type = ACCESS_INT;
 178     if (env->user_mode_only) {
 179         /* user mode only emulation */
 180         ret = -2;
 181         goto do_fault;
 182     }
 183     ret = get_physical_address(env, &physical, &prot,
 184                                address, rw, access_type);
 185     if (logfile) {
 186         fprintf(logfile, "%s address=%08x ret %d physical %08x prot %d\n",
 187                 __func__, address, ret, physical, prot);
 188     }
 189     if (ret == 0) {
 190         ret = tlb_set_page(env, address & ~0xFFF, physical & ~0xFFF, prot,
 191                            is_user, is_softmmu);
 192     } else if (ret < 0) {
 193     do_fault:
 194         switch (ret) {
 195         default:
 196         case -1:
 197             /* Reference to kernel address from user mode or supervisor mode */
 198             /* Reference to supervisor address from user mode */
 199             if (rw)
 200                 exception = EXCP_AdES;
 201             else
 202                 exception = EXCP_AdEL;
 203             break;
 204         case -2:
 205             /* No TLB match for a mapped address */
 206             if (rw)
 207                 exception = EXCP_TLBS;
 208             else
 209                 exception = EXCP_TLBL;
 210             error_code = 1;
 211             break;
 212         case -3:
 213             /* TLB match with no valid bit */
 214             if (rw)
 215                 exception = EXCP_TLBS;
 216             else
 217                 exception = EXCP_TLBL;
 218             error_code = 0;
 219             break;
 220         case -4:
 221             /* TLB match but 'D' bit is cleared */
 222             exception = EXCP_LTLBL;
 223             break;
 224
 225         }
 226         /* Raise exception */
 227         env->CP0_BadVAddr = address;
 228         env->CP0_Context = (env->CP0_Context & 0xff800000) |
 229                            ((address >> 8) &   0x007ffff0);
 230         env->CP0_EntryHi =
 231             (env->CP0_EntryHi & 0x000000FF) | (address & 0xFFFFF000);
 232         env->exception_index = exception;
 233         env->error_code = error_code;
 234         ret = 1;
 235     }
 236
 237     return ret;
 238 }
 239
 240 void do_interrupt (CPUState *env)
 241 {
 242     target_ulong pc, offset;
 243     int cause = -1;
 244
 245     if (logfile && env->exception_index != EXCP_EXT_INTERRUPT) {
 246         fprintf(logfile, "%s enter: PC %08x EPC %08x cause %d excp %d\n",
 247                 __func__, env->PC, env->CP0_EPC, cause, env->exception_index);
 248     }
 249     if (env->exception_index == EXCP_EXT_INTERRUPT &&
 250         (env->hflags & MIPS_HFLAG_DM))
 251         env->exception_index = EXCP_DINT;
 252     offset = 0x180;
 253     switch (env->exception_index) {
 254     case EXCP_DSS:
 255         env->CP0_Debug |= 1 << CP0DB_DSS;
 256         /* Debug single step cannot be raised inside a delay slot and
 257          * resume will always occur on the next instruction
 258          * (but we assume the pc has always been updated during
 259          *  code translation).
 260          */
 261         env->CP0_DEPC = env->PC;
 262         goto enter_debug_mode;
 263     case EXCP_DINT:
 264         env->CP0_Debug |= 1 << CP0DB_DINT;
 265         goto set_DEPC;
 266     case EXCP_DIB:
 267         env->CP0_Debug |= 1 << CP0DB_DIB;
 268         goto set_DEPC;
 269     case EXCP_DBp:
 270         env->CP0_Debug |= 1 << CP0DB_DBp;
 271         goto set_DEPC;
 272     case EXCP_DDBS:
 273         env->CP0_Debug |= 1 << CP0DB_DDBS;
 274         goto set_DEPC;
 275     case EXCP_DDBL:
 276         env->CP0_Debug |= 1 << CP0DB_DDBL;
 277         goto set_DEPC;
 278     set_DEPC:
 279         if (env->hflags & MIPS_HFLAG_DS) {
 280             /* If the exception was raised from a delay slot,
 281              * come back to the jump
 282              */
 283             env->CP0_DEPC = env->PC - 4;
 284         } else {
 285             env->CP0_DEPC = env->PC;
 286         }
 287     enter_debug_mode:
 288         env->hflags |= MIPS_HFLAG_DM;
 289         /* EJTAG probe trap enable is not implemented... */
 290         pc = 0xBFC00480;
 291         break;
 292     case EXCP_RESET:
 293 #ifdef MIPS_USES_R4K_TLB
 294         env->CP0_random = MIPS_TLB_NB - 1;
 295 #endif
 296         env->CP0_Wired = 0;
 297         env->CP0_Config0 = MIPS_CONFIG0;
 298 #if defined (MIPS_CONFIG1)
 299         env->CP0_Config1 = MIPS_CONFIG1;
 300 #endif
 301 #if defined (MIPS_CONFIG2)
 302         env->CP0_Config2 = MIPS_CONFIG2;
 303 #endif
 304 #if defined (MIPS_CONFIG3)
 305         env->CP0_Config3 = MIPS_CONFIG3;
 306 #endif
 307         env->CP0_WatchLo = 0;
 308         env->CP0_Status = (1 << CP0St_CU0) | (1 << CP0St_BEV);
 309         goto set_error_EPC;
 310     case EXCP_SRESET:
 311         env->CP0_Status = (1 << CP0St_CU0) | (1 << CP0St_BEV) |
 312             (1 << CP0St_SR);
 313         env->CP0_WatchLo = 0;
 314         goto set_error_EPC;
 315     case EXCP_NMI:
 316         env->CP0_Status = (1 << CP0St_CU0) | (1 << CP0St_BEV) |
 317             (1 << CP0St_NMI);
 318     set_error_EPC:
 319         env->hflags = MIPS_HFLAG_ERL;
 320         if (env->hflags & MIPS_HFLAG_DS) {
 321             /* If the exception was raised from a delay slot,
 322              * come back to the jump
 323              */
 324             env->CP0_ErrorEPC = env->PC - 4;
 325         } else {
 326             env->CP0_ErrorEPC = env->PC;
 327         }
 328         pc = 0xBFC00000;
 329         break;
 330     case EXCP_MCHECK:
 331         cause = 24;
 332         goto set_EPC;
 333     case EXCP_EXT_INTERRUPT:
 334         cause = 0;
 335         if (env->CP0_Cause & (1 << CP0Ca_IV))
 336             offset = 0x200;
 337         goto set_EPC;
 338     case EXCP_DWATCH:
 339         cause = 23;
 340         /* XXX: TODO: manage defered watch exceptions */
 341         goto set_EPC;
 342     case EXCP_AdEL:
 343     case EXCP_AdES:
 344         cause = 4;
 345         goto set_EPC;
 346     case EXCP_TLBL:
 347     case EXCP_TLBF:
 348         cause = 2;
 349         if (env->error_code == 1 && !(env->hflags & MIPS_HFLAG_EXL))
 350             offset = 0x000;
 351         goto set_EPC;
 352     case EXCP_IBE:
 353         cause = 6;
 354         goto set_EPC;
 355     case EXCP_DBE:
 356         cause = 7;
 357         goto set_EPC;
 358     case EXCP_SYSCALL:
 359         cause = 8;
 360         goto set_EPC;
 361     case EXCP_BREAK:
 362         cause = 9;
 363         goto set_EPC;
 364     case EXCP_RI:
 365         cause = 10;
 366         goto set_EPC;
 367     case EXCP_CpU:
 368         cause = 11;
 369         /* XXX: fill in the faulty unit number */
 370         goto set_EPC;
 371     case EXCP_OVERFLOW:
 372         cause = 12;
 373         goto set_EPC;
 374     case EXCP_TRAP:
 375         cause = 13;
 376         goto set_EPC;
 377     case EXCP_LTLBL:
 378         cause = 1;
 379         goto set_EPC;
 380     case EXCP_TLBS:
 381         cause = 3;
 382         if (env->error_code == 1 && !(env->hflags & MIPS_HFLAG_EXL))
 383             offset = 0x000;
 384         goto set_EPC;
 385     set_EPC:
 386         if (env->CP0_Status & (1 << CP0St_BEV)) {
 387             pc = 0xBFC00200;
 388         } else {
 389             pc = 0x80000000;
 390         }
 391         env->hflags |= MIPS_HFLAG_EXL;
 392         pc += offset;
 393         env->CP0_Cause = (env->CP0_Cause & ~0x7C) | (cause << 2);
 394         if (env->hflags & MIPS_HFLAG_DS) {
 395             /* If the exception was raised from a delay slot,
 396              * come back to the jump
 397              */
 398             env->CP0_EPC = env->PC - 4;
 399             env->CP0_Cause |= 0x80000000;
 400         } else {
 401             env->CP0_EPC = env->PC;
 402             env->CP0_Cause &= ~0x80000000;
 403         }
 404         break;
 405     default:
 406         if (logfile) {
 407             fprintf(logfile, "Invalid MIPS exception %d. Exiting\n",
 408                     env->exception_index);
 409         }
 410         printf("Invalid MIPS exception %d. Exiting\n", env->exception_index);
 411         exit(1);
 412     }
 413     env->PC = pc;
 414     if (logfile && env->exception_index != EXCP_EXT_INTERRUPT) {
 415         fprintf(logfile, "%s: PC %08x EPC %08x cause %d excp %d\n"
 416                 "    S %08x C %08x A %08x D %08x\n",
 417                 __func__, env->PC, env->CP0_EPC, cause, env->exception_index,
 418                 env->CP0_Status, env->CP0_Cause, env->CP0_BadVAddr,
 419                 env->CP0_DEPC);
 420     }
 421     env->exception_index = EXCP_NONE;
 422 }