source: Deliverables/D4.1/ASMInterpret.ml @ 33

Last change on this file since 33 was 33, checked in by mulligan, 9 years ago

Instructions M--O added to `fetch' function. Presentation files for
Monday added to repository.

File size: 16.0 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 = next7 pc in
168       let pc,b2 = next pc in
169         JB (`BIT b1, `REL b2), pc, 2
170   | (false,false,false,true),(false,false,false,false) ->
171       let pc,b1 = next7 pc in
172       let pc,b2 = next pc in
173         JBC (`BIT b1, `REL b2), pc, 2
174   | (false,true,false,false),(false,false,false,false) ->
175       let pc,b1 = next pc in
176         JC (`REL b1), pc, 2
177   | (false,true,true,true),(false,false,true,true) ->
178         JMP `IND_DPTR, pc, 2
179   | (false,false,true,true),(false,false,false,false) ->
180       let pc,b1 = next7 pc in
181       let pc,b2 = next pc in
182         JNB (`BIT b1, `REL b2), pc, 2
183   | (false,true,false,true),(false,false,false,false) ->
184       let pc,b1 = next pc in
185         JNC (`REL b1), pc, 2
186   | (false,true,true,true),(false,false,false,false) ->
187       let pc,b1 = next pc in
188         JNZ (`REL b1), pc, 2
189   | (false,true,true,false),(false,false,false,false) ->
190       let pc,b1 = next pc in
191         JZ (`REL b1), pc, 2
192   | (false,false,false,true),(false,false,true,false) ->
193       let pc,b1 = next pc in
194       let pc,b2 = next pc in
195         LCALL (`ADDR16 (b1,b1)), pc, 2
196   | (false,false,false,false),(false,false,true,false) ->
197       let pc,b1 = next pc in
198       let pc,b2 = next pc in
199         LJMP (`ADDR16 (b1,b1)), pc, 2
200   | (true,true,true,false),(true,r1,r2,r3) ->
201         MOV (`U1 (`A, `REG(r1,r2,r3))), pc, 1
202   | (true,true,true,false),(false,true,false,true) ->
203       let pc,b1 = next pc in
204         MOV (`U1 (`A, `DIRECT b1)), pc, 1
205   | (true,true,true,false),(false,true,true,i1) ->
206         MOV (`U1 (`A, `INDIRECT i1)), pc, 1
207   | (false,true,true,true),(false,true,false,false) ->
208       let pc,b1 = next pc in
209         MOV (`U1 (`A, `DATA b1)), pc, 1
210   | (true,true,true,true),(true,r1,r2,r3) ->
211         MOV (`U2 (`REG(r1,r2,r3), `A)), pc, 1
212   | (true,false,true,false),(true,r1,r2,r3) ->
213       let pc,b1 = next pc in
214         MOV (`U2 (`REG(r1,r2,r3), (`DIRECT b1))), pc, 2
215   | (false,true,true,true),(true,r1,r2,r3) ->
216       let pc,b1 = next pc in
217         MOV (`U2 (`REG(r1,r2,r3), (`DATA b1))), pc, 1
218   | (true,true,true,true),(false,true,false,true) ->
219       let pc,b1 = next pc in
220         MOV (`U3 (`DIRECT b1, `A)), pc, 1
221   | (true,false,false,false),(true,r1,r2,r3) ->
222       let pc,b1 = next pc in
223         MOV (`U3 (`DIRECT b1, `REG(r1,r2,r3))), pc, 2
224   | (true,false,false,false),(false,true,false,true) ->
225       let pc,b1 = next pc in
226       let pc,b2 = next pc in
227         MOV (`U3 (`DIRECT b1, `DIRECT b2)), pc, 2
228   | (true,false,false,false),(false,true,true,i1) ->
229       let pc,b1 = next pc in
230         MOV (`U3 (`DIRECT b1, `INDIRECT i1)), pc, 2
231   | (false,true,true,true),(false,true,false,true) ->
232       let pc,b1 = next pc in
233       let pc,b2 = next pc in
234         MOV (`U3 (`DIRECT b1, `DATA b2)), pc, 2
235   | (true,true,true,true),(false,true,true,i1) ->
236         MOV (`U2 (`INDIRECT i1, `A)), pc, 1
237   | (true,false,true,false),(false,true,true,i1) ->
238       let pc,b1 = next pc in
239         MOV (`U2 (`INDIRECT i1, `DIRECT b1)), pc, 2
240   | (false,true,true,true),(false,true,true,i1) ->
241       let pc,b1 = next pc in
242         MOV (`U2 (`INDIRECT i1, `DATA b1)), pc, 1
243   | (true,false,true,false),(false,false,true,false) ->
244       let pc,b1 = next7 pc in
245         MOV (`U5 (`C, `BIT b1)), pc, 1
246   | (true,false,false,true),(false,false,true,false) ->
247       let pc,b1 = next7 pc in
248         MOV (`U6 (`BIT b1, `C)), pc, 2
249   | (true,false,false,true),(false,false,false,false) ->
250       let pc,b1 = next pc in
251       let pc,b2 = next pc in
252         MOV (`U4 (`DPTR, `DATA16(b1,b2))), pc, 2
253   | (true,false,false,true),(false,false,true,true) ->
254         MOVC (`A, `A_DPTR), pc, 2
255   | (true,false,false,false),(false,false,true,true) ->
256         MOVC (`A, `A_PC), pc, 2
257   | (true,true,true,false),(false,false,true,i1) ->
258         MOVX (`U1 (`A, `INDIRECT i1)), pc, 2
259   | (true,true,true,false),(false,false,false,false) ->
260         MOVX (`U1 (`A, `IND_DPTR)), pc, 2
261   | (true,true,true,true),(false,false,true,i1) ->
262         MOVX (`U2 (`INDIRECT i1, `A)), pc, 2
263   | (true,true,true,true),(false,false,false,false) ->
264         MOVX (`U2 (`IND_DPTR, `A)), pc, 2
265   | (true,false,true,false),(false,true,false,false) ->
266         MUL(`A, `B), pc, 4
267   | (false,false,false,false),(false,false,false,false) ->
268         NOP, pc, 1
269   | (false,true,false,false),(true,r1,r2,r3) ->
270         ORL (`U1(`A, `REG(r1,r2,r3))), pc, 1
271 with
272  Not_found -> raise BOO
273;;
274
275let assembly1 =
276 function
277    ACALL (`ADDR11 (a10,a9,a8,b1)) ->
278     [(a10,a9,a8,true),(false,false,false,true); b1]
279  | ADD (`A,`REG (r1,r2,r3)) ->
280     [(false,false,true,false),(true,r1,r2,r3)]
281  (* ... *)
282;;
283
284let address_of_register status (b1,b2,b3) =
285 let (_,_,rs1,rs0),_ = status.psw in
286 let base =
287  match rs1,rs0 with
288     false,false -> 0x00
289   | false,true  -> 0x08
290   | true,false  -> 0x10
291   | true,true   -> 0x18
292 in
293  byte7_of_int (base + int_of_nibble (false,b1,b2,b3))
294;;
295
296let fetch_register status reg =
297 let addr = address_of_register status reg in
298  Byte7Map.find addr status.low_internal_ram
299;;
300
301let set_register status v reg =
302 let addr = address_of_register status reg in
303  { status with low_internal_ram =
304     Byte7Map.add addr v status.low_internal_ram }
305;;
306
307let fetch_arg8 status = 
308 function
309    `DIRECT addr ->
310      (match addr with
311         (false,r1,r2,r3),n1 ->
312           Byte7Map.find (r1,r2,r3,n1) status.low_internal_ram
313       | (true,r1,r2,r3),n1 ->
314           (*CSC: SFR access, TO BE IMPLEMENTED *)
315           assert false)
316  | `INDIRECT b ->
317     let addr = fetch_register status (false,false,b) in
318     (match addr with 
319         (false,r1,r2,r3),n1 ->
320           Byte7Map.find (r1,r2,r3,n1) status.low_internal_ram
321       | (true,r1,r2,r3),n1 ->
322           Byte7Map.find (r1,r2,r3,n1) status.high_internal_ram)
323  | `REG (b1,b2,b3) ->
324      fetch_register status (b1,b2,b3)
325  | `A -> status.acc
326  | `B -> status.b
327  | `DATA b -> b
328  | `A_DPTR ->
329     let dpr = status.dph,status.dpl in
330     (* CSC: what is the right behaviour in case of overflow?
331        assert false for now. Try to understand what DEC really does *)
332     let addr = dpr ++ (int_of_byte status.acc) in
333      WordMap.find addr status.external_ram
334  | `A_PC ->
335     (* CSC: what is the right behaviour in case of overflow?
336        assert false for now *)
337     let addr = status.pc ++ (int_of_byte status.acc) in
338      WordMap.find addr status.external_ram
339  | `IND_DPTR ->
340     let dpr = status.dph,status.dpl in
341      WordMap.find dpr status.external_ram
342;;
343
344let set_arg8 status v =
345 function
346    `DIRECT addr ->
347      (match addr with
348         (false,r1,r2,r3),n1 ->
349           { status with low_internal_ram =
350              Byte7Map.add (r1,r2,r3,n1) v status.low_internal_ram }
351       | (true,r1,r2,r3),n1 ->
352           (*CSC: SFR access, TO BE IMPLEMENTED *)
353           (* assert false for now. Try to understand what DEC really does *)
354           assert false)
355  | `INDIRECT b ->
356     let addr = fetch_register status (false,false,b) in
357     (match addr with 
358         (false,r1,r2,r3),n1 ->
359           { status with low_internal_ram =
360              Byte7Map.add (r1,r2,r3,n1) v status.low_internal_ram }
361       | (true,r1,r2,r3),n1 ->
362           { status with high_internal_ram =
363              Byte7Map.add (r1,r2,r3,n1) v status.high_internal_ram })
364  | `REG (b1,b2,b3) ->
365      set_register status v (b1,b2,b3)
366  | `A -> { status with acc = v }
367  | `B -> { status with b = v }
368  | `IND_DPTR ->
369     let dpr = status.dph,status.dpl in
370      { status with external_ram =
371        WordMap.add dpr v status.external_ram }
372;;
373
374let set_flags status c ac ov =
375 { status with psw =
376    let (_c,oac,fo,rs1),(rs0,_ov,ud,p) = status.psw in
377    let ac = match ac with None -> oac | Some v -> v in
378     (c,ac,fo,rs1),(rs0,ov,ud,p)
379 }
380;;
381
382let execute1 status =
383 let instr,pc,ticks = fetch status.code_memory status.pc in
384 let status = { status with clock = status.clock + ticks; pc = pc } in
385  match instr with
386     ADD (`A,d1) ->
387      let v,c,ac,ov =
388       add8_with_c (fetch_arg8 status `A) (fetch_arg8 status d1) false
389      in
390       set_flags (set_arg8 status v `A) c (Some ac) ov
391   | ADDC (`A,d1) ->
392      let v,c,ac,ov =
393       add8_with_c (fetch_arg8 status `A) (fetch_arg8 status d1) (carr status)
394      in
395       set_flags (set_arg8 status v `A) c (Some ac) ov
396   | SUBB (`A,d1) ->
397      let v,c,ac,ov =
398       subb8_with_c (fetch_arg8 status `A) (fetch_arg8 status d1) (carr status)
399      in
400       set_flags (set_arg8 status v `A) c (Some ac) ov
401(*
402   | INC `DPTR -> assert false
403*)
404   | INC ((`A | `REG _ | `DIRECT _ | `INDIRECT _) as d) ->
405      let b = fetch_arg8 status d in
406      let res = inc b in
407       set_arg8 status res d
408   | DEC d ->
409      let b = fetch_arg8 status d in
410      let res = dec b in
411       set_arg8 status res d
412 | MUL (`A,`B) ->
413    let acc = int_of_byte status.acc in
414    let b = int_of_byte status.b in
415    let prod = acc * b in
416    let ov = prod > 255 in
417    let l = byte_of_int (prod mod 256) in
418    let h = byte_of_int (prod / 256) in
419    let status = { status with acc = l ; b = h } in
420     set_flags status false None ov
421 | DIV (`A,`B) ->
422    let acc = int_of_byte status.acc in
423    let b = int_of_byte status.b in
424     if b = 0 then
425      (* CSC: acc and b undefined! we leave them as they are... *)
426      set_flags status false None true
427     else
428      let q = byte_of_int (acc / b) in
429      let r = byte_of_int (acc mod b) in
430      let status = { status with acc = q ; b = r } in
431       set_flags status false None false
432(*
433 | DA  of acc
434
435 (* logical operations *)
436 | ANL of
437    (acc * [ reg | direct | indirect | data ],
438     direct * [ acc | data ],
439     carry * [ bit | nbit]) union3
440 | ORL of
441    (acc * [ reg | direct | indirect ],
442     direct * [ acc | data ],
443     carry * [ bit | nbit]) union3
444 | XRL of
445    (acc * [ reg | direct | indirect ],
446     direct * [ acc | data ]) union2
447 | CLR of [ acc | carry | bit ]
448 | CPL of [ acc | carry | bit ]
449 | RL of acc
450 | RLC of acc
451 | RR of acc
452 | RRC of acc
453 | SWAP of acc
454
455 (* data transfer *)
456 | MOV of
457    (acc * [ reg | direct | indirect | data ],
458     [ reg | indirect ] * [ acc | direct | data ],
459     direct * [ acc | reg | direct | indirect | data ],
460     dptr * data16,
461     carry * bit,
462     bit * carry
463     ) union6
464 | MOVC of acc * [ acc_dptr | acc_pc ]
465 | MOVX of (acc * [ indirect | indirect_dptr ],
466            [ indirect | indirect_dptr ] * acc) union2
467 | SETB of [ carry | bit ]
468 | PUSH of direct
469 | POP of direct
470 | XCH of acc * [ reg | direct | indirect ]
471 | XCHD of acc * indirect
472
473 (* program branching *)
474 | JC of rel
475 | JNC of rel
476 | JB of rel
477 | JNB of rel
478 | JBC of bit * rel
479 | ACALL of addr11
480 | LCALL of addr16
481 | RET
482 | RETI
483 | AJMP of addr11
484 | LJMP of addr16
485 | SJMP of rel
486 | JMP of indirect_dptr
487 | JZ of rel
488 | JNZ of rel
489 | CJNE of (acc * [ direct | data ], [ reg | indirect ] * data) union2 * rel
490 | DJNZ of [ reg | direct ] * rel
491 | NOP
492*)
493;;
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.