1 /*
2  * Simulator of microcontrollers (uc320.cc)
3  *
4  * Copyright (C) 2018,18 whitequark
5  *
6  * To contact author send email to whitequark@whitequark.org
7  */
8 
9 /* This file is part of microcontroller simulator: ucsim.
10 
11 UCSIM is free software; you can redistribute it and/or modify
12 it under the terms of the GNU General Public License as published by
13 the Free Software Foundation; either version 2 of the License, or
14 (at your option) any later version.
15 
16 UCSIM is distributed in the hope that it will be useful,
17 but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
18 MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
19 GNU General Public License for more details.
20 
21 You should have received a copy of the GNU General Public License
22 along with UCSIM; see the file COPYING.  If not, write to the Free
23 Software Foundation, 59 Temple Place - Suite 330, Boston, MA
24 02111-1307, USA. */
25 /*@1@*/
26 
27 #include "ddconfig.h"
28 
29 #include <stdio.h>
30 #include <stdlib.h>
31 #include <ctype.h>
32 #include "i_string.h"
33 
34 #include "glob.h"
35 #include "uc320cl.h"
36 #include "regs51.h"
37 
38 struct timing_desc
39 {
40   u8_t  opc_a;
41   u8_t  opc_b;
42   bool  mask;
43   int   cycles;
44 };
45 
46 static struct timing_desc uc320_timing_desc[] = {
47   { 0x00, 0x00, false, 1 }, /*inst_nop*/
48   { 0x1f, 0x01,  true, 3 }, /*inst_ajmp_addr*/
49   { 0x02, 0x02, false, 4 }, /*inst_ljmp*/
50   { 0x03, 0x03, false, 1 }, /*inst_rr*/
51   { 0x04, 0x04, false, 1 }, /*inst_inc_a*/
52   { 0x05, 0x05, false, 2 }, /*inst_inc_addr*/
53   { 0x06, 0x07, false, 1 }, /*inst_inc_Sri*/
54   { 0x08, 0x0f, false, 1 }, /*inst_inc_rn*/
55   { 0x10, 0x10, false, 4 }, /*inst_jbc_bit_addr*/
56   { 0x1f, 0x11,  true, 3 }, /*inst_acall_addr*/
57   { 0x12, 0x12, false, 4 }, /*inst_lcall*/
58   { 0x13, 0x13, false, 1 }, /*inst_rrc*/
59   { 0x14, 0x14, false, 1 }, /*inst_dec_a*/
60   { 0x15, 0x15, false, 2 }, /*inst_dec_addr*/
61   { 0x16, 0x17, false, 1 }, /*inst_dec_Sri*/
62   { 0x18, 0x1f, false, 1 }, /*inst_dec_rn*/
63   { 0x20, 0x20, false, 4 }, /*inst_jb_bit_addr*/
64   { 0x22, 0x22, false, 4 }, /*inst_ret*/
65   { 0x23, 0x23, false, 1 }, /*inst_rl*/
66   { 0x24, 0x24, false, 2 }, /*inst_add_a_Sdata*/
67   { 0x25, 0x25, false, 2 }, /*inst_add_a_addr*/
68   { 0x26, 0x27, false, 1 }, /*inst_add_a_Sri*/
69   { 0x28, 0x2f, false, 1 }, /*inst_add_a_rn*/
70   { 0x30, 0x30, false, 4 }, /*inst_jnb_bit_addr*/
71   { 0x32, 0x32, false, 4 }, /*inst_reti*/
72   { 0x33, 0x33, false, 1 }, /*inst_rlc*/
73   { 0x34, 0x34, false, 2 }, /*inst_addc_a_Sdata*/
74   { 0x35, 0x35, false, 2 }, /*inst_addc_a_addr*/
75   { 0x36, 0x37, false, 1 }, /*inst_addc_a_Sri*/
76   { 0x38, 0x3f, false, 1 }, /*inst_addc_a_rn*/
77   { 0x40, 0x40, false, 3 }, /*inst_jc_addr*/
78   { 0x42, 0x42, false, 2 }, /*inst_orl_addr_a*/
79   { 0x43, 0x43, false, 3 }, /*inst_orl_addr_Sdata*/
80   { 0x44, 0x44, false, 2 }, /*inst_orl_a_Sdata*/
81   { 0x45, 0x45, false, 2 }, /*inst_orl_a_addr*/
82   { 0x46, 0x47, false, 1 }, /*inst_orl_a_Sri*/
83   { 0x48, 0x4f, false, 1 }, /*inst_orl_a_rn*/
84   { 0x50, 0x50, false, 3 }, /*inst_jnc_addr*/
85   { 0x52, 0x52, false, 2 }, /*inst_anl_addr_a*/
86   { 0x53, 0x53, false, 3 }, /*inst_anl_addr_Sdata*/
87   { 0x54, 0x54, false, 2 }, /*inst_anl_a_Sdata*/
88   { 0x55, 0x55, false, 2 }, /*inst_anl_a_addr*/
89   { 0x56, 0x57, false, 1 }, /*inst_anl_a_Sri*/
90   { 0x58, 0x5f, false, 1 }, /*inst_anl_a_rn*/
91   { 0x60, 0x60, false, 3 }, /*inst_jz_addr*/
92   { 0x62, 0x62, false, 2 }, /*inst_xrl_addr_a*/
93   { 0x63, 0x63, false, 3 }, /*inst_xrl_addr_Sdata*/
94   { 0x64, 0x64, false, 2 }, /*inst_xrl_a_Sdata*/
95   { 0x65, 0x65, false, 2 }, /*inst_xrl_a_addr*/
96   { 0x66, 0x67, false, 1 }, /*inst_xrl_a_Sri*/
97   { 0x68, 0x6f, false, 1 }, /*inst_xrl_a_rn*/
98   { 0x70, 0x70, false, 3 }, /*inst_jnz_addr*/
99   { 0x72, 0x72, false, 2 }, /*inst_orl_c_bit*/
100   { 0x73, 0x73, false, 3 }, /*inst_jmp_Sa_dptr*/
101   { 0x74, 0x74, false, 2 }, /*inst_mov_a_Sdata*/
102   { 0x75, 0x75, false, 3 }, /*inst_mov_addr_Sdata*/
103   { 0x76, 0x77, false, 2 }, /*inst_mov_Sri_Sdata*/
104   { 0x78, 0x7f, false, 2 }, /*inst_mov_rn_Sdata*/
105   { 0x80, 0x80, false, 3 }, /*inst_sjmp*/
106   { 0x82, 0x82, false, 2 }, /*inst_anl_c_bit*/
107   { 0x83, 0x83, false, 3 }, /*inst_movc_a_Sa_pc*/
108   { 0x84, 0x84, false, 5 }, /*inst_div_ab*/
109   { 0x85, 0x85, false, 3 }, /*inst_mov_addr_addr*/
110   { 0x86, 0x87, false, 2 }, /*inst_mov_addr_Sri*/
111   { 0x88, 0x8f, false, 2 }, /*inst_mov_addr_rn*/
112   { 0x90, 0x90, false, 3 }, /*inst_mov_dptr_Sdata*/
113   { 0x92, 0x92, false, 2 }, /*inst_mov_bit_c*/
114   { 0x93, 0x93, false, 3 }, /*inst_movc_a_Sa_dptr*/
115   { 0x94, 0x94, false, 2 }, /*inst_subb_a_Sdata*/
116   { 0x95, 0x95, false, 2 }, /*inst_subb_a_addr*/
117   { 0x96, 0x97, false, 1 }, /*inst_subb_a_Sri*/
118   { 0x98, 0x9f, false, 1 }, /*inst_subb_a_rn*/
119   { 0xa0, 0xa0, false, 2 }, /*inst_orl_c_Sbit*/
120   { 0xa2, 0xa2, false, 2 }, /*inst_mov_c_bit*/
121   { 0xa3, 0xa3, false, 3 }, /*inst_inc_dptr*/
122   { 0xa4, 0xa4, false, 5 }, /*inst_mul_ab*/
123   { 0xa6, 0xa7, false, 2 }, /*inst_mov_Sri_addr*/
124   { 0xa8, 0xaf, false, 2 }, /*inst_mov_rn_addr*/
125   { 0xb0, 0xb0, false, 2 }, /*inst_anl_c_Sbit*/
126   { 0xb2, 0xb2, false, 2 }, /*inst_cpl_bit*/
127   { 0xb3, 0xb3, false, 1 }, /*inst_cpl_c*/
128   { 0xb4, 0xb4, false, 4 }, /*inst_cjne_a_Sdata_addr*/
129   { 0xb5, 0xb5, false, 4 }, /*inst_cjne_a_addr_addr*/
130   { 0xb6, 0xb7, false, 4 }, /*inst_cjne_Sri_Sdata_addr*/
131   { 0xb8, 0xbf, false, 4 }, /*inst_cjne_rn_Sdata_addr*/
132   { 0xc0, 0xc0, false, 2 }, /*inst_push*/
133   { 0xc2, 0xc2, false, 2 }, /*inst_clr_bit*/
134   { 0xc3, 0xc3, false, 1 }, /*inst_clr_c*/
135   { 0xc4, 0xc4, false, 1 }, /*inst_swap*/
136   { 0xc5, 0xc5, false, 2 }, /*inst_xch_a_addr*/
137   { 0xc6, 0xc7, false, 1 }, /*inst_xch_a_Sri*/
138   { 0xc8, 0xcf, false, 1 }, /*inst_xch_a_rn*/
139   { 0xd0, 0xd0, false, 2 }, /*inst_pop*/
140   { 0xd2, 0xd2, false, 2 }, /*inst_setb_bit*/
141   { 0xd3, 0xd3, false, 1 }, /*inst_setb_c*/
142   { 0xd4, 0xd4, false, 1 }, /*inst_da_a*/
143   { 0xd5, 0xd5, false, 4 }, /*inst_djnz_addr_addr*/
144   { 0xd6, 0xd7, false, 1 }, /*inst_xchd_a_Sri*/
145   { 0xd8, 0xdf, false, 3 }, /*inst_djnz_rn_addr*/
146   { 0xe0, 0xe0, false, 2 }, /*inst_movx_a_Sdptr*/
147   { 0xe2, 0xe3, false, 2 }, /*inst_movx_a_Sri*/
148   { 0xe4, 0xe4, false, 1 }, /*inst_clr_a*/
149   { 0xe5, 0xe5, false, 2 }, /*inst_mov_a_addr*/
150   { 0xe6, 0xe7, false, 1 }, /*inst_mov_a_Sri*/
151   { 0xe8, 0xef, false, 1 }, /*inst_mov_a_rn*/
152   { 0xf0, 0xf0, false, 2 }, /*inst_movx_Sdptr_a*/
153   { 0xf2, 0xf3, false, 2 }, /*inst_movx_Sri_a*/
154   { 0xf4, 0xf4, false, 1 }, /*inst_cpl_a*/
155   { 0xf5, 0xf5, false, 2 }, /*inst_mov_addr_a*/
156   { 0xf6, 0xf7, false, 1 }, /*inst_mov_Sri_a*/
157   { 0xf8, 0xff, false, 1 }, /*inst_mov_rn_a*/
158 };
159 
160 /*
161  * Unpacking the timing table for fast indexing
162  */
163 
164 static int uc320_timing[0x100];
165 
unpack_timing()166 static void unpack_timing()
167 {
168   static bool unpacked;
169   size_t i;
170 
171   if (unpacked)
172     return;
173 
174   for (i = 0; i < sizeof(uc320_timing_desc) / sizeof(uc320_timing_desc[0]); i++)
175     {
176       struct timing_desc *td = &uc320_timing_desc[i];
177       int opc;
178 
179       for (opc = 0; opc < 0x100; opc++)
180         {
181           if ((td->mask && ((opc & td->opc_a) == td->opc_b)) ||
182               (!td->mask && opc >= td->opc_a && opc <= td->opc_b))
183             uc320_timing[opc] = td->cycles;
184         }
185     }
186 
187   unpacked = true;
188 }
189 
190 /*
191  * Making an 320 CPU object
192  */
193 
cl_uc320(struct cpu_entry * Itype,class cl_sim * asim)194 cl_uc320::cl_uc320 (struct cpu_entry *Itype, class cl_sim *asim):
195   cl_uc521 (Itype, asim)
196 {
197   unpack_timing();
198 }
199 
200 /*
201  * Setting up SFR area to reset value
202  */
203 
204 void
clear_sfr(void)205 cl_uc320::clear_sfr(void)
206 {
207   cl_uc521::clear_sfr();
208   sfr->write(CKCON, 0x01);
209 }
210 
211 /*
212  * Execution
213  */
214 
215 int
exec_inst(void)216 cl_uc320::exec_inst(void)
217 {
218   int res;
219   t_mem code;
220 
221   instPC= PC;
222   pending_ticks= 0;
223   code= rom->read(PC);
224   res= cl_uc521::exec_inst();
225 
226   if (res != resNOT_DONE)
227     tick(uc320_timing[code] - pending_ticks);
228 
229   return(res);
230 }
231 
232 int
tick(int cycles)233 cl_uc320::tick(int cycles)
234 {
235   pending_ticks += 1;
236   return(cl_uc521::tick(cycles));
237 }
238 
239 int
tick_hw(int cycles)240 cl_uc320::tick_hw(int cycles)
241 {
242   return(cl_uc521::tick_hw(cycles*3));
243 }
244 
245 /*
246  * 0xe0 1 24 MOVX A,@DPTR
247  *____________________________________________________________________________
248  *
249  */
250 
251 int
instruction_e0(t_mem code)252 cl_uc320::instruction_e0/*inst_movx_a_Sdptr*/(t_mem/*uchar*/ code)
253 {
254   int res= cl_uc521::instruction_e0(code);
255 
256   u8_t stretch= sfr->read(CKCON) & 0x7;
257   cl_uc521::tick(stretch);
258 
259   return(res);
260 }
261 
262 
263 /*
264  * 0xe2-0xe3 1 24 MOVX A,@Ri
265  *____________________________________________________________________________
266  *
267  */
268 
269 int
instruction_e2(t_mem code)270 cl_uc320::instruction_e2/*inst_movx_a_Sri*/(t_mem/*uchar*/ code)
271 {
272   int res= cl_uc521::instruction_e2(code);
273 
274   u8_t stretch= sfr->read(CKCON) & 0x7;
275   cl_uc521::tick(stretch);
276 
277   return(res);
278 }
279 
280 
281 /*
282  * 0xf0 1 24 MOVX @DPTR,A
283  *____________________________________________________________________________
284  *
285  */
286 
287 int
instruction_f0(t_mem code)288 cl_uc320::instruction_f0/*inst_movx_Sdptr_a*/(t_mem/*uchar*/ code)
289 {
290   int res= cl_uc521::instruction_f0(code);
291 
292   u8_t stretch= sfr->read(CKCON) & 0x7;
293   cl_uc521::tick(stretch);
294 
295   return(res);
296 }
297 
298 
299 /*
300  * 0xf2-0xf3 1 24 MOVX @Ri,A
301  *____________________________________________________________________________
302  *
303  */
304 
305 int
instruction_f2(t_mem code)306 cl_uc320::instruction_f2/*inst_movx_Sri_a*/(t_mem/*uchar*/ code)
307 {
308   int res= cl_uc521::instruction_f2(code);
309 
310   u8_t stretch= sfr->read(CKCON) & 0x7;
311   cl_uc521::tick(stretch);
312 
313   return(res);
314 }
315