source: Deliverables/D4.1/ASMInterpret.ml @ 29

Last change on this file since 29 was 29, checked in by mulligan, 9 years ago

Commit while I check Siemen's data sheet. Instructions C--J added to
`fetch' function.

File size: 11.8 KB
Line 
1open Physical;;
2open ASM;;
3
4exception BOO
5
6type time = int;;
7
8type foo
9
10(* no differentiation between internal and external code memory *)
11type status =
12 { code_memory: byte WordMap.t;        (* can be reduced *)
13   low_internal_ram: byte Byte7Map.t;
14   high_internal_ram: byte Byte7Map.t;
15   external_ram: byte WordMap.t;
16
17   pc: word;
18
19   (* sfr *)
20   p0: byte;
21   sp: byte;
22   dpl: byte;
23   dph: byte;
24   pcon: byte;
25   tcon: byte;
26   tmod: byte;
27   tl0: byte;
28   tl1: byte;
29   th0: byte;
30   th1: byte;
31   p1: byte;
32   scon: byte;
33   sbuf: byte;
34   p2: byte;
35   ie: byte;
36   p3: byte;
37   ip: byte;
38   psw: byte;
39   acc: byte;
40   b: byte;
41
42   clock: time;
43   timer0: word;
44   timer1: word;
45   timer2: word;  (* can be missing *)
46   io: foo (*(time * ?line? -> ?val?)*)
47 }
48
49let carr status = let (c,_,_,_),_ = status.psw in c
50
51(* timings taken from SIEMENS *)
52
53let fetch pmem pc =
54 let next pc = pc ++ 1, WordMap.find pc pmem in
55 let next7 pc =
56  let pc,v = next pc in
57   try pc, byte7_of_byte v
58   with FOO2 -> raise BOO in
59 let instr = WordMap.find pc pmem in
60 let pc = pc ++ 1 in
61 try
62  match instr with
63     (a10,a9,a8,true),(false,false,false,true) ->
64      let pc,b1 = next pc in
65       ACALL (`ADDR11 (a10,a9,a8,b1)), pc, 2
66   | (false,false,true,false),(true,r1,r2,r3) ->
67      ADD (`A,`REG (r1,r2,r3)), pc, 1
68   | (false,false,true,false),(false,true,false,true) ->
69      let pc,b1 = next pc in
70       ADD (`A,`DIRECT b1), pc, 1
71   | (false,false,true,false),(false,true,true,i1) ->
72       ADD (`A,`INDIRECT i1), pc, 1
73   | (false,false,true,false),(false,true,false,false) ->
74      let pc,b1 = next pc in
75       ADD (`A,`DATA b1), pc, 1
76   | (false,false,true,true),(true,r1,r2,r3) ->
77       ADDC (`A,`REG (r1,r2,r3)), pc, 1
78   | (false,false,true,true),(false,true,false,true) ->
79      let pc,b1 = next pc in
80       ADDC (`A,`DIRECT b1), pc, 1
81   | (false,false,true,true),(false,true,true,i1) ->
82       ADDC (`A,`INDIRECT i1), pc, 1
83   | (false,false,true,true),(false,true,false,false) ->
84      let pc,b1 = next pc in
85       ADDC (`A,`DATA b1), pc, 1
86   | (a10,a9,a8,false),(false,false,false,true) ->
87      let pc,b1 = next pc in
88       AJMP (`ADDR11 (a10,a9,a8,b1)), pc, 2
89   | (false,true,false,true),(true,r1,r2,r3) ->
90      ANL (`U1 (`A, `REG (r1,r2,r3))), pc, 1
91   | (false,true,false,true),(false,true,false,true) ->
92      let pc,b1 = next pc in
93       ANL (`U1 (`A, `DIRECT b1)), pc, 1
94   | (false,true,false,true),(false,true,true,i1) ->
95       ANL (`U1 (`A, `INDIRECT i1)), pc, 1
96   | (false,true,false,true),(false,true,false,false) ->
97      let pc,b1 = next pc in
98       ANL (`U1 (`A, `DATA b1)), pc, 1
99   | (false,true,false,true),(false,false,true,false) ->
100      let pc,b1 = next pc in
101       ANL (`U2 (`DIRECT b1,`A)), pc, 1
102   | (false,true,false,true),(false,false,true,true) ->
103      let pc,b1 = next pc in
104      let pc,b2 = next pc in
105       ANL (`U2 (`DIRECT b1,`DATA b2)), pc, 2
106   | (true,false,false,false),(false,false,true,false) ->
107      let pc,b1 = next7 pc in
108       ANL (`U3 (`C,`BIT b1)), pc, 2
109   | (true,false,true,true),(false,false,false,false) ->
110      let pc,b1 = next7 pc in
111       ANL (`U3 (`C,`NBIT b1)), pc, 2
112   | (true,false,true,true),(false,true,false,true) ->
113      let       pc,b1 = next pc in
114      let pc,b2 = next pc in
115        CJNE (`U1 (`A, `DIRECT b1), `REL b2), pc, 2
116   | (true,false,true,true),(false,true,false,false) ->
117       let pc,b1 = next pc in
118       let pc,b2 = next pc in
119         CJNE (`U1 (`A, `DATA b1), `REL b2), pc, 2
120   | (true,false,true,true),(true,r1,r2,r3) ->
121       let pc,b1 = next pc in
122       let pc,b2 = next pc in
123         CJNE (`U2 (`REG(r1,r2,r3), `DATA b1), `REL b2), pc, 2
124   | (true,false,true,true),(false,true,true,i1) ->
125       let pc,b1 = next pc in
126       let pc,b2 = next pc in
127         CJNE (`U2 (`INDIRECT i1, `DATA b1), `REL b2), pc, 2
128   | (true,true,true,false),(false,true,false,false) ->
129         CLR `A, pc, 1
130   | (true,true,false,false),(false,false,true,true) ->
131         CLR `C, pc, 1
132   | (true,true,false,false),(false,false,true,false) ->
133       let pc,b1 = next7 pc in
134         CLR (`BIT b1), pc, 1
135   | (true,true,false,true),(false,true,false,false) ->
136         DA `A, pc, 1
137   | (false,false,false,true),(false,true,false,false) ->
138         DEC `A, pc, 1
139   | (false,false,false,true),(true,r1,r2,r3) ->
140         DEC (`REG(r1,r2,r3)), pc, 1
141   | (false,false,false,true),(false,true,false,true) ->
142       let pc,b1 = next pc in
143         DEC (`DIRECT b1), pc, 1
144   | (false,false,false,true),(false,true,true,i1) ->
145         DEC (`INDIRECT i1), pc, 1
146   | (true,false,false,false),(false,true,false,false) ->
147         DIV (`A, `B), pc, 4
148   | (true,true,false,true),(true,r1,r2,r3) ->
149       let pc,b1 = next pc in
150         DJNZ (`REG(r1,r2,r3), `REL b1), pc, 2
151   | (true,true,false,true),(false,true,false,true) ->
152       let pc,b1 = next pc in
153       let pc,b2 = next pc in
154         DJNZ (`DIRECT b1, `REL b2), pc, 2
155   | (false,false,false,false),(false,true,false,false) ->
156         INC `A, pc, 1
157   | (false,false,false,false),(true,r1,r2,r3) ->
158         INC (`REG(r1,r2,r3)), pc, 1
159   | (false,false,false,false),(false,true,false,true) ->
160       let pc,b1 = next pc in
161         INC (`DIRECT b1), pc, 1
162   | (false,false,false,false),(false,true,true,i1) ->
163         INC (`INDIRECT i1), pc, 1
164   | (true,false,true,false),(false,false,true,true) ->
165         INC `DPTR, pc, 2
166   | (false,false,true,false),(false,false,false,false) ->
167       let pc,b1 = next pc in
168       let pc b2 = next pc in
169         JB (`BIT)
170 with
171  Not_found -> raise BOO
172;;
173
174let assembly1 =
175 function
176    ACALL (`ADDR11 (a10,a9,a8,b1)) ->
177     [(a10,a9,a8,true),(false,false,false,true); b1]
178  | ADD (`A,`REG (r1,r2,r3)) ->
179     [(false,false,true,false),(true,r1,r2,r3)]
180  (* ... *)
181;;
182
183let address_of_register status (b1,b2,b3) =
184 let (_,_,rs1,rs0),_ = status.psw in
185 let base =
186  match rs1,rs0 with
187     false,false -> 0x00
188   | false,true  -> 0x08
189   | true,false  -> 0x10
190   | true,true   -> 0x18
191 in
192  byte7_of_int (base + int_of_nibble (false,b1,b2,b3))
193;;
194
195let fetch_register status reg =
196 let addr = address_of_register status reg in
197  Byte7Map.find addr status.low_internal_ram
198;;
199
200let set_register status v reg =
201 let addr = address_of_register status reg in
202  { status with low_internal_ram =
203     Byte7Map.add addr v status.low_internal_ram }
204;;
205
206let fetch_arg8 status = 
207 function
208    `DIRECT addr ->
209      (match addr with
210         (false,r1,r2,r3),n1 ->
211           Byte7Map.find (r1,r2,r3,n1) status.low_internal_ram
212       | (true,r1,r2,r3),n1 ->
213           (*CSC: SFR access, TO BE IMPLEMENTED *)
214           assert false)
215  | `INDIRECT b ->
216     let addr = fetch_register status (false,false,b) in
217     (match addr with 
218         (false,r1,r2,r3),n1 ->
219           Byte7Map.find (r1,r2,r3,n1) status.low_internal_ram
220       | (true,r1,r2,r3),n1 ->
221           Byte7Map.find (r1,r2,r3,n1) status.high_internal_ram)
222  | `REG (b1,b2,b3) ->
223      fetch_register status (b1,b2,b3)
224  | `A -> status.acc
225  | `B -> status.b
226  | `DATA b -> b
227  | `A_DPTR ->
228     let dpr = status.dph,status.dpl in
229     (* CSC: what is the right behaviour in case of overflow?
230        assert false for now. Try to understand what DEC really does *)
231     let addr = dpr ++ (int_of_byte status.acc) in
232      WordMap.find addr status.external_ram
233  | `A_PC ->
234     (* CSC: what is the right behaviour in case of overflow?
235        assert false for now *)
236     let addr = status.pc ++ (int_of_byte status.acc) in
237      WordMap.find addr status.external_ram
238  | `IND_DPTR ->
239     let dpr = status.dph,status.dpl in
240      WordMap.find dpr status.external_ram
241;;
242
243let set_arg8 status v =
244 function
245    `DIRECT addr ->
246      (match addr with
247         (false,r1,r2,r3),n1 ->
248           { status with low_internal_ram =
249              Byte7Map.add (r1,r2,r3,n1) v status.low_internal_ram }
250       | (true,r1,r2,r3),n1 ->
251           (*CSC: SFR access, TO BE IMPLEMENTED *)
252           (* assert false for now. Try to understand what DEC really does *)
253           assert false)
254  | `INDIRECT b ->
255     let addr = fetch_register status (false,false,b) in
256     (match addr with 
257         (false,r1,r2,r3),n1 ->
258           { status with low_internal_ram =
259              Byte7Map.add (r1,r2,r3,n1) v status.low_internal_ram }
260       | (true,r1,r2,r3),n1 ->
261           { status with high_internal_ram =
262              Byte7Map.add (r1,r2,r3,n1) v status.high_internal_ram })
263  | `REG (b1,b2,b3) ->
264      set_register status v (b1,b2,b3)
265  | `A -> { status with acc = v }
266  | `B -> { status with b = v }
267  | `IND_DPTR ->
268     let dpr = status.dph,status.dpl in
269      { status with external_ram =
270        WordMap.add dpr v status.external_ram }
271;;
272
273let set_flags status c ac ov =
274 { status with psw =
275    let (_c,oac,fo,rs1),(rs0,_ov,ud,p) = status.psw in
276    let ac = match ac with None -> oac | Some v -> v in
277     (c,ac,fo,rs1),(rs0,ov,ud,p)
278 }
279;;
280
281let execute1 status =
282 let instr,pc,ticks = fetch status.code_memory status.pc in
283 let status = { status with clock = status.clock + ticks; pc = pc } in
284  match instr with
285     ADD (`A,d1) ->
286      let v,c,ac,ov =
287       add8_with_c (fetch_arg8 status `A) (fetch_arg8 status d1) false
288      in
289       set_flags (set_arg8 status v `A) c (Some ac) ov
290   | ADDC (`A,d1) ->
291      let v,c,ac,ov =
292       add8_with_c (fetch_arg8 status `A) (fetch_arg8 status d1) (carr status)
293      in
294       set_flags (set_arg8 status v `A) c (Some ac) ov
295   | SUBB (`A,d1) ->
296      let v,c,ac,ov =
297       subb8_with_c (fetch_arg8 status `A) (fetch_arg8 status d1) (carr status)
298      in
299       set_flags (set_arg8 status v `A) c (Some ac) ov
300(*
301   | INC `DPTR -> assert false
302*)
303   | INC ((`A | `REG _ | `DIRECT _ | `INDIRECT _) as d) ->
304      let b = fetch_arg8 status d in
305      let res = inc b in
306       set_arg8 status res d
307   | DEC d ->
308      let b = fetch_arg8 status d in
309      let res = dec b in
310       set_arg8 status res d
311 | MUL (`A,`B) ->
312    let acc = int_of_byte status.acc in
313    let b = int_of_byte status.b in
314    let prod = acc * b in
315    let ov = prod > 255 in
316    let l = byte_of_int (prod mod 256) in
317    let h = byte_of_int (prod / 256) in
318    let status = { status with acc = l ; b = h } in
319     set_flags status false None ov
320 | DIV (`A,`B) ->
321    let acc = int_of_byte status.acc in
322    let b = int_of_byte status.b in
323     if b = 0 then
324      (* CSC: acc and b undefined! we leave them as they are... *)
325      set_flags status false None true
326     else
327      let q = byte_of_int (acc / b) in
328      let r = byte_of_int (acc mod b) in
329      let status = { status with acc = q ; b = r } in
330       set_flags status false None false
331(*
332 | DA  of acc
333
334 (* logical operations *)
335 | ANL of
336    (acc * [ reg | direct | indirect | data ],
337     direct * [ acc | data ],
338     carry * [ bit | nbit]) union3
339 | ORL of
340    (acc * [ reg | direct | indirect ],
341     direct * [ acc | data ],
342     carry * [ bit | nbit]) union3
343 | XRL of
344    (acc * [ reg | direct | indirect ],
345     direct * [ acc | data ]) union2
346 | CLR of [ acc | carry | bit ]
347 | CPL of [ acc | carry | bit ]
348 | RL of acc
349 | RLC of acc
350 | RR of acc
351 | RRC of acc
352 | SWAP of acc
353
354 (* data transfer *)
355 | MOV of
356    (acc * [ reg | direct | indirect | data ],
357     [ reg | indirect ] * [ acc | direct | data ],
358     direct * [ acc | reg | direct | indirect | data ],
359     dptr * data16,
360     carry * bit,
361     bit * carry
362     ) union6
363 | MOVC of acc * [ acc_dptr | acc_pc ]
364 | MOVX of (acc * [ indirect | indirect_dptr ],
365            [ indirect | indirect_dptr ] * acc) union2
366 | SETB of [ carry | bit ]
367 | PUSH of direct
368 | POP of direct
369 | XCH of acc * [ reg | direct | indirect ]
370 | XCHD of acc * indirect
371
372 (* program branching *)
373 | JC of rel
374 | JNC of rel
375 | JB of rel
376 | JNB of rel
377 | JBC of bit * rel
378 | ACALL of addr11
379 | LCALL of addr16
380 | RET
381 | RETI
382 | AJMP of addr11
383 | LJMP of addr16
384 | SJMP of rel
385 | JMP of indirect_dptr
386 | JZ of rel
387 | JNZ of rel
388 | CJNE of (acc * [ direct | data ], [ reg | indirect ] * data) union2 * rel
389 | DJNZ of [ reg | direct ] * rel
390 | NOP
391*)
392;;
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.