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nono 1.7.0
//
// nono
// Copyright (C) 2022 nono project
// Licensed under nono-license.txt
//
//
// MPU (HD647180)
//
#include "mpu64180.h"
#include "config.h"
#include "debugger.h"
#include "event.h"
#include "hd647180.h"
#include "hd647180asci.h"
#include "pio.h"
#include "scheduler.h"
#include "ssg.h"
#include "xpbus.h"
// コンストラクタ
MPU64180Device::MPU64180Device()
: inherited(OBJ_MPUXP)
{
ClearAlias();
AddAlias("XP");
AddAlias("HD647180");
// レジスタモニター
reg_monitor = gMonitorManager->Regist(ID_MONITOR_XPREG, this);
reg_monitor->SetCallback(&MPU64180Device::MonitorScreenReg);
reg_monitor->SetSize(38, 6);
// I/O モニター
io_monitor = gMonitorManager->Regist(ID_MONITOR_XPIO, this);
io_monitor->SetCallback(&MPU64180Device::MonitorScreenIO);
io_monitor->SetSize(55, 20);
// 割り込みモニター
intr_monitor = gMonitorManager->Regist(ID_MONITOR_XPINTR, this);
intr_monitor->SetCallback(&MPU64180Device::MonitorScreenIntr);
intr_monitor->SetSize(64, 18);
}
// デストラクタ
MPU64180Device::~MPU64180Device()
{
}
// ログ表示を差し替える。
// こっちでは XP の PC を表示したい。
void
MPU64180Device::putlogn(const char *fmt, ...) const
{
char buf[1024];
va_list ap;
uint64 vt;
int len;
vt = scheduler->GetVirtTime();
len = snprintf(buf, sizeof(buf), "%16s %04x %s ",
SecToStr(vt).c_str(),
GetPPC(),
GetName().c_str());
va_start(ap, fmt);
vsnprintf(buf + len, sizeof(buf) - len, fmt, ap);
va_end(ap);
WriteLog(buf);
}
bool
MPU64180Device::Create()
{
try {
asci.reset(new HD647180ASCIDevice());
} catch (...) { }
if ((bool)asci == false) {
warnx("Failed to initialize HD647180ASCIDevice at %s", __method__);
return false;
}
return true;
}
// 初期化
bool
MPU64180Device::Init()
{
if (inherited::Init() == false) {
return false;
}
// MPU クロック。
// "xp-clock" は MHz 単位だが、変数は kHz 単位。
int clock_khz;
const ConfigItem& xp_clock_item = gConfig->Find("xp-clock");
if (xp_clock_item.TryFixedDecimal(&clock_khz, 3) == false) {
xp_clock_item.Err();
return false;
}
// 適当な下限値でエラーにする?
if (clock_khz < 100) {
xp_clock_item.Err();
return false;
}
// 6.144MHz = 162.76… [nsec] であり、変数導入前は 163 をハードコード
// して使っていたので、それとの互換性のため四捨五入する。
clock_tsec = 10_msec / clock_khz;
clock_tsec = (clock_tsec + 5) / 10;
if (clock_tsec < 1) {
xp_clock_item.Err("Clock speed too high");
return false;
}
pio0 = GetPIO0Device();
xpbus = GetXPbusDevice();
ssg = gMainApp.FindObject<SSGDevice>(OBJ_SSG);
scheduler->ConnectMessage(MessageID::MPU_TRACE_XP, this,
ToMessageCallback(&MPU64180Device::TraceMessage));
// 命令実行イベント。func, time は都度設定する。
// 登録は親クラスで行ってある。
exec_event->SetName("XP(HD647180) Execute");
// タイマーイベント。time は都度設定する。
auto evman = GetEventManager();
timer_event = evman->Regist(this,
ToEventCallback(&MPU64180Device::TimerCallback),
"XP(HD647180) Timer");
return true;
}
// こっちは本体リセットと電源オン
void
MPU64180Device::ResetHard(bool poweron)
{
if (poweron) {
used_cycle = 0;
// 履歴は電源オン時だけ初期化。
exhist.Clear();
brhist.Clear();
}
// リセット信号でさすがにリセットされるよな?
Reset();
}
// RESET 信号を変化させる。
// new_reset が true ならアサート、false ならネゲート。
void
MPU64180Device::ChangeRESET(bool new_reset)
{
if (new_reset) {
AssertRESET();
} else {
NegateRESET();
}
}
// RESET 信号をアサートする。
void
MPU64180Device::AssertRESET()
{
if (opmode != OpMode::Reset) {
Reset();
}
}
// RESET 信号をネゲートする。
void
MPU64180Device::NegateRESET()
{
if (opmode == OpMode::Reset) {
// リセット解除がタイマーの開始時刻
timer_epoch = scheduler->GetVirtTime();
EnterNormal();
}
}
// プロセッサをリセット
// (どうすべ)
void
MPU64180Device::Reset()
{
putlog(1, "RESET");
opmode = OpMode::Reset;
// 命令実行サイクルを停止
exec_event->SetName("XP(HD647180) Reset");
scheduler->StopEvent(exec_event);
// 汎用レジスタの値は不定。目印として $cc で埋めておく。
memset((void *)®, 0xcc, sizeof(reg));
reg.f.Set(0xcc);
reg.ex.f.Set(0xcc);
ppc = 0;
reg.pc = 0;
reg.sp = 0;
reg_i = 0;
reg_r = 0;
ief1 = false;
ief2 = false;
int0mode = 0;
for (int i = 0; i < timer.size(); i++) {
timer[i].reload = 0xffff;
timer[i].count = 0xffff;
timer[i].running = false;
timer[i].intr_enable = false;
timer[i].tif = 0;
// 一時レジスタの初期値は定義されてないがとりあえず
timer[i].tmpcount = 0xffff;
}
MakeActiveTimer();
timer_toc = 0;
scheduler->StopEvent(timer_event);
memwait = 3;
iowait = 4;
dcntl = 0;
itc_trap = false;
itc_ufo = false;
itc_ite0 = true; // ITE0 は初期値 1
itc_ite1 = false;
itc_ite2 = false;
rcr = 0xfc;
commbase = 0;
bankbase = 0;
commarea = 0xf000;
bankarea = 0x0000;
io_address = 0x00;
memset(&int_counter, 0, sizeof(int_counter));
xpbus->SetRMCR(0xf0);
}
// ノーマルモードに入る。
void
MPU64180Device::EnterNormal()
{
putlog(1, "Normal mode");
opmode = OpMode::Normal;
SetExec(ToEventCallback(&MPU64180Device::ExecNormal));
exec_event->SetName("XP(HD647180) Execute");
SetTrace(debugger->IsTrace());
// 3 クロック後から通常サイクル開始? (HD647180.pdf, p23)
exec_event->time = 3 * clock_tsec;
scheduler->RestartEvent(exec_event);
}
// スリープモードに入る。(SLP 命令から呼ばれる)
void
MPU64180Device::EnterSleep()
{
// ExecNormal() 内で StartEvent() をしないに分岐するのは無駄が多いので、
// ここでは一旦コールバックだけ差し替えて、イベントを停止する。
SetExec(ToEventCallback(&MPU64180Device::ExecSleep));
exec_event->SetName("XP(HD647180) Sleep");
exec_event->time = 0;
// 内蔵デバイスのイベントも停止する。
scheduler->StopEvent(timer_event);
}
// スリープモードから抜ける。
void
MPU64180Device::EnterWakeup()
{
// 復帰処理のため一旦 Wakeup へ。
SetExec(ToEventCallback(&MPU64180Device::ExecWakeup));
exec_event->time = 3 * clock_tsec;
scheduler->StartEvent(exec_event);
}
// スリープに入る時のイベント
void
MPU64180Device::ExecSleep(Event *ev)
{
// 実行イベントを停止する。(StartEvent() を呼ばない)
}
// スリープから復帰するイベント
void
MPU64180Device::ExecWakeup(Event *ev)
{
// EI なら、割り込み処理から再開。
// DI なら、次の命令から再開。
if (GetIEF1()) {
DoInterrupt();
}
EnterNormal();
}
// MPU トレース状態設定要求メッセージ
void
MPU64180Device::TraceMessage(MessageID msgid, uint32 arg)
{
// リセット中は SetTrace しない
if (opmode == OpMode::Reset) {
return;
}
// デバッガから MPU のトレース状態を設定してくれと言われた
SetTrace((bool)arg);
}
// トレース実行
void
MPU64180Device::ExecTrace(Event *ev)
{
debugger->ExecXP();
(this->*exec_func)(ev);
}
// 実行コールバックを設定する。
void
MPU64180Device::SetExec(EventCallback_t new_exec)
{
exec_func = new_exec;
auto execTrace = ToEventCallback(&MPU64180Device::ExecTrace);
if (exec_event->GetCallback() != execTrace) {
exec_event->SetCallback(exec_func);
}
}
// トレース状態を設定する。
void
MPU64180Device::SetTrace(bool enable)
{
if (enable) {
exec_event->SetCallback(&MPU64180Device::ExecTrace);
} else {
exec_event->SetCallback(exec_func);
}
}
// IX/IY 分を考慮したサイクル数
void
MPU64180Device::CYCLE_IX(int cycle_hl, int cycle_ix)
{
if (__predict_true(ixiy == USE_HL)) {
used_cycle += cycle_hl;
} else {
used_cycle += cycle_ix;
}
}
// メモリ空間からの読み込み。
uint32
MPU64180Device::Read1(uint32 laddr)
{
uint32 paddr = Translate(laddr);
// XXX 内蔵 RAM はノーウェイト
CYCLE(memwait);
uint32 data = xpbus->Read1(paddr);
return data;
}
// メモリ空間への書き出し。
uint32
MPU64180Device::Write1(uint32 laddr, uint32 data)
{
uint32 paddr = Translate(laddr);
// XXX 内蔵 RAM はノーウェイト
CYCLE(memwait);
uint32 r = xpbus->Write1(paddr, data);
return r;
}
uint32
MPU64180Device::Fetch1()
{
uint8 data = Read1(reg.pc++);
ops.push_back(data);
if (__predict_false(reg.pc > 0xffff)) {
reg.pc = 0;
}
return data;
}
uint32
MPU64180Device::Fetch2()
{
uint32 data;
data = Fetch1();
data |= Fetch1() << 8;
return data;
}
uint32
MPU64180Device::Read2(uint32 addr)
{
uint32 data;
data = Read1(addr);
data |= Read1(addr + 1) << 8;
return data;
}
void
MPU64180Device::Write2(uint32 addr, uint32 data)
{
Write1(addr, data & 0xff);
Write1(addr + 1, data >> 8);
}
uint32
MPU64180Device::Peek1(uint32 laddr) const
{
uint32 addr = TranslatePeek(laddr);
return xpbus->Peek1(addr);
}
uint32
MPU64180Device::Peek2(uint32 laddr) const
{
uint32 data;
data = Peek1(laddr);
data |= Peek1(laddr + 1) << 8;
return data;
}
// アドレス変換
uint32
MPU64180Device::Translate(uint32 laddr) const
{
uint32 paddr;
paddr = TranslatePeek(laddr);
putlog(3, "Translate: $%04x -> $%05x", laddr, paddr);
return paddr;
}
// アドレス変換 (デバッガ用)
uint32
MPU64180Device::TranslatePeek(uint32 laddr) const
{
uint32 paddr;
// 論理アドレスから物理アドレスへの変換
if (laddr >= commarea) {
// Common Area 1
paddr = commbase + laddr;
} else if (laddr >= bankarea) {
// Bank Area
paddr = bankbase + laddr;
} else {
// Common Area 0
paddr = laddr;
}
return paddr;
}
// MSXDOS エミュレーションのコールバックを指定
void
MPU64180Device::SetSYSCALLCallback(void (*callback)(void *), void *arg)
{
syscall_callback = callback;
syscall_arg = arg;
}
void
MPU64180Device::MonitorScreenReg(Monitor *, TextScreen& screen)
{
screen.Clear();
// 0 1 2 3
// 012345678901234567890123456789012345678
// AF:00 00 (------) PC:8000 AF':00 00
// BC:00 00 SP:8000 BC':00 00
// DE:00 00 IX:0000 I:00 DE':00 00
// HL:00 00 IY:0000 R:00 HL':00 00
//
// Operation Mode: Normal
hd64180reg tmp = reg;
screen.Print(0, 0, "AF:%02x %02x", tmp.a, tmp.f.Get());
screen.Print(0, 1, "BC:%02x %02x", tmp.b, tmp.c);
screen.Print(0, 2, "DE:%02x %02x", tmp.d, tmp.e);
screen.Print(0, 3, "HL:%02x %02x", tmp.h, tmp.l);
screen.Print(9, 0, "(%c%c%c%c%c%c)",
tmp.f.IsS() ? 'S' : '-',
tmp.f.IsZ() ? 'Z' : '-',
tmp.f.IsH() ? 'H' : '-',
tmp.f.IsV() ? 'V' : (tmp.f.IsP() ? 'P' : '-'),
tmp.f.IsN() ? 'N' : '-',
tmp.f.IsC() ? 'C' : '-');
screen.Print(10, 2, "IX:%04x", tmp.ix);
screen.Print(10, 3, "IY:%04x", tmp.iy);
screen.Print(19, 0, "PC:%04x", tmp.pc);
screen.Print(19, 1, "SP:%04x", tmp.sp);
screen.Print(20, 2, "I:%02x", reg_i);
screen.Print(20, 3, "R:%02x", GetR());
screen.Print(29, 0, "AF':%02x %02x", tmp.ex.a, tmp.ex.f.Get());
screen.Print(29, 1, "BC':%02x %02x", tmp.ex.b, tmp.ex.c);
screen.Print(29, 2, "DE':%02x %02x", tmp.ex.d, tmp.ex.e);
screen.Print(29, 3, "HL':%02x %02x", tmp.ex.h, tmp.ex.l);
screen.Puts(0, 5, "Operation Mode:");
screen.Puts(16, 5, (opmode == OpMode::Reset) ? TA::On : TA::Normal,
opmode_names[(uint)opmode]);
}
/*static*/ const char * const
MPU64180Device::opmode_names[] = {
"Reset",
"Normal",
"Halt",
"Sleep",
};
void
MPU64180Device::MonitorScreenIO(Monitor *, TextScreen& screen)
{
int y;
uint32 val;
screen.Clear();
/*
0 1 2 3 4 5 6 7
01234567890123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123456789
<MMU>
38H CBR = $20: Common Base Addr = $20000
39H BBR = $00: Bank Base Addr = $00000
3AH CBAR = $83: Common Area = $8000
Bank Area = $3000
51H RMCR = $00: RAM Address = $00000
*/
y = 0;
screen.Puts(0, y++, "<DMA and wait>");
val = PeekDCNTL();
screen.Print(0, y, "32H DCNTL= $%02x:", val);
screen.Print(16, y, "MemWait=%u", memwait);
screen.Print(26, y, "IOWait=%u", iowait);
y++;
screen.Puts(0, y++, "<Interrupt Control>");
screen.Print(0, y++, "33H IL = $%02x", intvec_low);
val = PeekITC();
screen.Print(0, y, "34H ITC = $%02x:", val);
static const char * const itc_str[] = {
"TRAP", "UFO", "----", "----", "----", "ITE2", "ITE1", "ITE0"
};
for (int i = 0; i < 8; i++) {
screen.Puts(16 + 5 * i, y,
TA::OnOff(val & (1U << (7 - i))), itc_str[i]);
}
y++;
val = PeekRCR();
screen.Print(0, y, "36H RCR = $%02x:", val);
static const char * const rcr_str[] = {
"REFE", "REFW", "----", "----", "----", "----"
};
for (int i = 0; i < countof(rcr_str); i++) {
screen.Puts(16 + 5 * i, y,
TA::OnOff(val & (1U << (7 - i))), rcr_str[i]);
}
screen.Print(46, y, "RefCyc=%u", (1U << (val & 3)) * 10);
y++;
y++;
screen.Puts(0, y++, "<Timer>");
val = PeekTCR();
screen.Print(0, y, "10H TCR = $%02x:", val);
static const char * const tcr_str[] = {
"TIF1", "TIF0", "TIE1", "TIE0", "", "", "TDE1", "TDE0"
};
for (int i = 0; i < 8; i++) {
screen.Puts(16 + 5 * i, y,
TA::OnOff(val & (1U << (7 - i))), tcr_str[i]);
}
screen.Print(16 + 5 * 4, y, "TOC=$%x", timer_toc);
y++;
for (int ch = 0; ch < timer.size(); ch++) {
auto& t = timer[ch];
uint64 reload_tsec = t.reload * clock_tsec * 20;
screen.Print(4, y++, "Timer%u: Count=$%04x Reload=$%04x(%10.3f usec)",
ch, t.count, t.reload,
(double)reload_tsec / 1000);
}
screen.Print(0, y++, "18H FRC = $%02x", PeekFRC());
y++;
screen.Puts(0, y++, "<Memory Control>");
screen.Print(0, y++, "38H CBR = $%02x: Common Base Addr = $%05x",
PeekCBR(), commbase);
screen.Print(0, y++, "39H BBR = $%02x: Bank Base Addr = $%05x",
PeekBBR(), bankbase);
screen.Print(0, y++, "3AH CBAR = $%02x: Common Area = $%04x",
PeekCBAR(), commarea);
screen.Print(18, y++, "Bank Area = $%04x", bankarea);
screen.Print(0, y++, "3FH ICR = $%02x: I/O Address = $%02x",
PeekICR(), io_address);
screen.Print(0, y++, "51H RMCR = $%02x: RAM Address = $%05x",
PeekRMCR(), xpbus->GetXPRAMAddr());
}
void
MPU64180Device::MonitorScreenIntr(Monitor *, TextScreen& screen)
{
static const struct {
uint offset;
const char *flagname;
} table[] = {
{ 0x00, "" }, // TRAP
{ 0x66, "" }, // NMI
{ 0, "ITC:ITE0" }, // INT0
{ 0x00, "ITC:ITE1" }, // INT1
{ 0x02, "ITC:ITE2" }, // INT2
{ 0x12, "" }, // Input Capture
{ 0x14, "" }, // Output Compare
{ 0x16, "" }, // Timer Overflow
{ 0x04, "TCR:TIE0" }, // Timer0
{ 0x06, "TCR:TIE1" }, // Timer1
{ 0x08, "" }, // DMA0
{ 0x0a, "" }, // DMA1
{ 0x0c, "" }, // CSIO
{ 0x0e, "" }, // ASCI0
{ 0x10, "" }, // ASCI1
};
struct {
bool enable; // この割り込みが有効か
uint32 vecaddr; // ベクタが格納されているアドレス
uint16 handler; // ハンドラのアドレス
} data[countof(table)];
int x, y;
// 割り込み有効制御ビットは各地に散らばってるのでここで集める。
uint32 itc = PeekITC();
uint32 tcr = PeekTCR();
data[HD647180::IntmapINT0].enable = (itc & 0x01);
data[HD647180::IntmapINT1].enable = (itc & 0x02);
data[HD647180::IntmapINT2].enable = (itc & 0x04);
data[HD647180::IntmapTimer0].enable = (tcr & 0x10);
data[HD647180::IntmapTimer1].enable = (tcr & 0x20);
// ベクタを集める。
// INT1 (Pri=3) 以降が I + IL + ベクタ方式。
// 0(TRAP), 1(NMI), 2(INT0) は個別処理。
uint32 intvec = (reg_i << 8) + intvec_low;
for (int i = 3; i < countof(data); i++) {
data[i].vecaddr = intvec + table[i].offset;
data[i].handler = Peek2(data[i].vecaddr);
}
screen.Clear();
screen.Puts(0, 0, "Mask:");
screen.Puts(6, 0, TA::OnOff(GetIEF1()), "IEF1");
screen.Putc(11, 0, '(');
screen.Puts(12, 0, TA::OnOff(GetIEF2()), "IEF2");
screen.Putc(16, 0, ')');
screen.Print(26, 0, "INT0 Mode: %u", int0mode);
// 0 1 2 3 4 5 6
// 0123456789012345678901234567890123456789012345678901234567890123
// Pri Name Enable Vec Count
// 00 InputCapture ITC:ITE0 0000H(0000H)01234567890123456789012345
y = 2; // 012345678901234567890123456789012345
screen.Puts(0, y, "Pri Name Enable Vector");
screen.Puts(59, y, "Count");
y++;
// TRAP, NMI だけ別処理
screen.Puts(3, y, InterruptName[0]);
screen.Puts(3, y + 1, TA::Disable, "NMI (NotConn)");
// INT0 以降はレベルトリガー & マスク可能なので現在の状態を表示
for (int i = 2; i < 15; i++) {
screen.Puts(3, y + i, TA::OnOff(intmap & (1U << (31 - i))),
InterruptName[i]);
screen.Puts(17, y + i, TA::OnOff(data[i].enable), table[i].flagname);
}
// ベクタ
x = 26;
screen.Puts(x, y + 0, "0000H");
screen.Puts(x, y + 1, "0066H");
if (int0mode == 1) {
screen.Puts(x, y + 2, "0038H");
} else {
// Mode0 はデータバスから命令自体を読み込む方式。
// Mode1 はデータバスからベクタの下位アドレスを読み込む方式。
// どちらもサポートしていない。
screen.Print(x, y + 2, "(IM%u)", int0mode);
}
for (int i = 3; i < 15; i++) {
screen.Print(x, y + i, "%04XH(%04XH)",
data[i].handler, data[i].vecaddr);
}
// カウンタ
x = 38;
for (int i = 0; i < 15; i++) {
screen.Print(0, y + i, "%2u", i);
screen.Print(x, y + i, "%26s", format_number(int_counter[i]).c_str());
}
}
/*static*/ std::vector<const char *>
MPU64180Device::InterruptName = {
"TRAP",
"NMI",
"INT0(PIO1)",
"INT1",
"INT2",
"InputCapture",
"OutputCompare",
"TimerOverflow",
"Timer 0",
"Timer 1",
"DMA 0",
"DMA 1",
"CSIO",
"ASCI 0",
"ASCI 1",
};
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