assembler/main.c

   1 /*
   2  *   Copyright (C) 2006-2007  Michael Buesch <mb@bu3sch.de>
   3  *
   4  *   This program is free software; you can redistribute it and/or modify
   5  *   it under the terms of the GNU General Public License version 2
   6  *   as published by the Free Software Foundation.
   7  *
   8  *   This program is distributed in the hope that it will be useful,
   9  *   but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  10  *   MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  11  *   GNU General Public License for more details.
  12  */
  13
  14 #include "main.h"
  15 #include "list.h"
  16 #include "util.h"
  17 #include "parser.h"
  18 #include "args.h"
  19 #include "initvals.h"
  20
  21 #include <stdio.h>
  22 #include <stdlib.h>
  23 #include <string.h>
  24
  25
  26 extern int yyparse(void);
  27 extern int yydebug;
  28
  29 struct file infile;
  30 const char *infile_name;
  31 const char *outfile_name;
  32
  33
  34 struct out_operand {
  35         enum {
  36                 OUTOPER_NORMAL,
  37                 OUTOPER_LABELREF,
  38         } type;
  39
  40         union {
  41                 unsigned int operand; /* For NORMAL */
  42                 struct label *label; /* For LABELREF */
  43         } u;
  44 };
  45
  46 struct code_output {
  47         enum {
  48                 OUT_INSN,
  49                 OUT_LABEL,
  50         } type;
  51
  52         /* Set to true, if this is a jump instruction.
  53          * This is only used when assembling RET to check
  54          * whether the previous instruction was a jump or not. */
  55         bool is_jump_insn;
  56
  57         unsigned int opcode;
  58         struct out_operand operands[3];
  59
  60         /* The absolute address of this instruction.
  61          * Only used in resolve_labels(). */
  62         unsigned int address;
  63
  64         const char *labelname; /* only for OUT_LABEL */
  65         /* Set to 1, if this is the %start instruction. */
  66         int is_start_insn;
  67
  68         struct list_head list;
  69 };
  70
  71 struct assembler_context {
  72         /* The architecture version (802.11 core revision) */
  73         unsigned int arch;
  74
  75         struct label *start_label;
  76
  77         /* Tracking stuff */
  78         struct statement *cur_stmt;
  79
  80         struct list_head output;
  81 };
  82
  83
  84 #define for_each_statement(ctx, s)                      \
  85         list_for_each_entry(s, &infile.sl, list) {      \
  86                 ctx->cur_stmt = s;
  87
  88 #define for_each_statement_end(ctx, s)                  \
  89         } do { ctx->cur_stmt = NULL; } while (0)
  90
  91 #define _msg_helper(type, stmt, msg, x...)      do {            \
  92         fprintf(stderr, "Assembler " type);                     \
  93         if (stmt) {                                             \
  94                 fprintf(stderr, " (file \"%s\", line %u)",      \
  95                         stmt->info.file,                        \
  96                         stmt->info.lineno);                     \
  97         }                                                       \
  98         fprintf(stderr, ":\n  " msg "\n" ,##x);                 \
  99                                                 } while (0)
 100
 101 #define asm_error(ctx, msg, x...)       do {                    \
 102         _msg_helper("ERROR", (ctx)->cur_stmt, msg ,##x);        \
 103         exit(1);                                                \
 104                                         } while (0)
 105
 106 #define asm_warn(ctx, msg, x...)        \
 107         _msg_helper("warning", (ctx)->cur_stmt, msg ,##x)
 108
 109 #define asm_info(ctx, msg, x...)        \
 110         _msg_helper("info", (ctx)->cur_stmt, msg ,##x)
 111
 112
 113 static void eval_directives(struct assembler_context *ctx)
 114 {
 115         struct statement *s;
 116         struct asmdir *ad;
 117         struct label *l;
 118         int have_start_label = 0;
 119         int have_arch = 0;
 120
 121         for_each_statement(ctx, s) {
 122                 if (s->type == STMT_ASMDIR) {
 123                         ad = s->u.asmdir;
 124                         switch (ad->type) {
 125                         case ADIR_ARCH:
 126                                 if (have_arch)
 127                                         asm_error(ctx, "Multiple %%arch definitions");
 128                                 ctx->arch = ad->u.arch;
 129                                 if (ctx->arch != 5 && ctx->arch != 15) {
 130                                         asm_error(ctx, "Architecture version %u unsupported",
 131                                                   ctx->arch);
 132                                 }
 133                                 have_arch = 1;
 134                                 break;
 135                         case ADIR_START:
 136                                 if (have_start_label)
 137                                         asm_error(ctx, "Multiple %%start definitions");
 138                                 ctx->start_label = ad->u.start;
 139                                 have_start_label = 1;
 140                                 break;
 141                         default:
 142                                 asm_error(ctx, "Unknown ASM directive");
 143                         }
 144                 }
 145         } for_each_statement_end(ctx, s);
 146
 147         if (!have_arch)
 148                 asm_error(ctx, "No %%arch defined");
 149         if (!have_start_label)
 150                 asm_info(ctx, "Using start address 0");
 151 }
 152
 153 static bool is_possible_imm(unsigned int imm)
 154 {
 155         unsigned int mask;
 156
 157         /* Immediates are only possible up to 16bit (wordsize). */
 158         mask = ~0;
 159         mask <<= 16;
 160         if (imm & (1 << 15)) {
 161                 if ((imm & mask) != mask &&
 162                     (imm & mask) != 0)
 163                         return 0;
 164         } else {
 165                 if ((imm & mask) != 0)
 166                         return 0;
 167         }
 168
 169         return 1;
 170 }
 171
 172 static bool is_valid_imm(struct assembler_context *ctx,
 173                          unsigned int imm)
 174 {
 175         unsigned int mask;
 176         unsigned int immediate_size;
 177
 178         /* This function checks if the immediate value is representable
 179          * as a native immediate operand.
 180          *
 181          * For v5 architecture the immediate can be 10bit long.
 182          * For v15 architecture the immediate can be 11bit long.
 183          *
 184          * The value is sign-extended, so we allow values
 185          * of 0xFFFA, for example.
 186          */
 187
 188         if (!is_possible_imm(imm))
 189                 return 0;
 190         imm &= 0xFFFF;
 191
 192         if (ctx->arch == 5) {
 193                 immediate_size = 10; /* 10bit */
 194         } else if (ctx->arch == 15) {
 195                 immediate_size = 11; /* 11bit */
 196         } else {
 197                 asm_error(ctx, "Unknown immediate size for arch %u",
 198                           ctx->arch);
 199         }
 200
 201         /* First create a mask with all possible bits for
 202          * an immediate value unset. */
 203         mask = (~0 << immediate_size) & 0xFFFF;
 204         /* Is the sign bit of the immediate set? */
 205         if (imm & (1 << (immediate_size - 1))) {
 206                 /* Yes, so all bits above that must also
 207                  * be set, otherwise we can't represent this
 208                  * value in an operand. */
 209                 if ((imm & mask) != mask)
 210                         return 0;
 211         } else {
 212                 /* All bits above the immediate's size must
 213                  * be unset. */
 214                 if (imm & mask)
 215                         return 0;
 216         }
 217
 218         return 1;
 219 }
 220
 221 /* This checks if the value is nonzero and a power of two. */
 222 static bool is_power_of_two(unsigned int value)
 223 {
 224         return (value && ((value & (value - 1)) == 0));
 225 }
 226
 227 /* This checks if all bits set in the mask are contiguous.
 228  * Zero is also considered a contiguous mask. */
 229 static bool is_contiguous_bitmask(unsigned int mask)
 230 {
 231         unsigned int low_zeros_mask;
 232         bool is_contiguous;
 233
 234         if (mask == 0)
 235                 return 1;
 236         /* Turn the lowest zeros of the mask into a bitmask.
 237          * Example:  0b00011000 -> 0b00000111 */
 238         low_zeros_mask = (mask - 1) & ~mask;
 239         /* Adding the low_zeros_mask to the original mask
 240          * basically is a bitwise OR operation.
 241          * If the original mask was contiguous, we end up with a
 242          * contiguous bitmask from bit 0 to the highest bit
 243          * set in the original mask. Adding 1 will result in a single
 244          * bit set, which is a power of two. */
 245         is_contiguous = is_power_of_two(mask + low_zeros_mask + 1);
 246
 247         return is_contiguous;
 248 }
 249
 250 static unsigned int generate_imm_operand(struct assembler_context *ctx,
 251                                          const struct immediate *imm)
 252 {
 253         unsigned int val, tmp;
 254         unsigned int mask;
 255
 256         /* format: 0b11ii iiii iiii */
 257
 258         val = 0xC00;
 259         if (ctx->arch == 15)
 260                 val <<= 1;
 261         tmp = imm->imm;
 262
 263         if (!is_valid_imm(ctx, tmp)) {
 264                 asm_warn(ctx, "IMMEDIATE 0x%X (%d) too long "
 265                               "(> 9 bits + sign). Did you intend to "
 266                               "use implicit sign extension?",
 267                          tmp, (int)tmp);
 268         }
 269
 270         if (ctx->arch == 15)
 271                 tmp &= 0x7FF;
 272         else
 273                 tmp &= 0x3FF;
 274         val |= tmp;
 275
 276         return val;
 277 }
 278
 279 static unsigned int generate_reg_operand(struct assembler_context *ctx,
 280                                          const struct registr *reg)
 281 {
 282         unsigned int val = 0;
 283
 284         switch (reg->type) {
 285         case GPR:
 286                 /* format: 0b1011 11rr rrrr */
 287                 val |= 0xBC0;
 288                 if (ctx->arch == 15)
 289                         val <<= 1;
 290                 if (reg->nr & ~0x3F) //FIXME 128 regs for v15 arch possible?
 291                         asm_error(ctx, "GPR-nr too big");
 292                 val |= reg->nr;
 293                 break;
 294         case SPR:
 295                 /* format: 0b100. .... .... */
 296                 val |= 0x800;
 297                 if (ctx->arch == 15)
 298                         val <<= 1;
 299                 if (reg->nr & ~0x1FF)
 300                         asm_error(ctx, "SPR-nr too big");
 301                 val |= reg->nr;
 302                 break;
 303         case OFFR:
 304                 /* format: 0b1000 0110 0rrr */
 305                 val |= 0x860;
 306                 if (ctx->arch == 15)
 307                         val <<= 1;
 308                 if (reg->nr & ~0x7)
 309                         asm_error(ctx, "OFFR-nr too big");
 310                 val |= reg->nr;
 311                 break;
 312         default:
 313                 asm_error(ctx, "generate_reg_operand() regtype");
 314         }
 315
 316         return val;
 317 }
 318
 319 static unsigned int generate_mem_operand(struct assembler_context *ctx,
 320                                          const struct memory *mem)
 321 {
 322         unsigned int val = 0, off, reg;
 323
 324         switch (mem->type) {
 325         case MEM_DIRECT:
 326                 /* format: 0b0mmm mmmm mmmm */
 327                 off = mem->offset;
 328                 if (off & ~0x7FF) { //FIXME 4096 words for v15 arch possible?
 329                         asm_warn(ctx, "DIRECT memoffset 0x%X too long (> 11 bits)", off);
 330                         off &= 0x7FF;
 331                 }
 332                 val |= off;
 333                 break;
 334         case MEM_INDIRECT:
 335                 /* format: 0b101r rroo oooo */
 336                 off = mem->offset;
 337                 reg = mem->offr_nr;
 338                 val |= 0xA00;
 339                 //FIXME what about v15 arch?
 340                 if (off & ~0x3F) {
 341                         asm_warn(ctx, "INDIRECT memoffset 0x%X too long (> 6 bits)", off);
 342                         off &= 0x3F;
 343                 }
 344                 if (reg & ~0x7)
 345                         asm_error(ctx, "OFFR-nr too big");
 346                 val |= off;
 347                 val |= (reg << 6);
 348                 break;
 349         default:
 350                 asm_error(ctx, "generate_mem_operand() memtype");
 351         }
 352
 353         return val;
 354 }
 355
 356 static void generate_operand(struct assembler_context *ctx,
 357                              const struct operand *oper,
 358                              struct out_operand *out)
 359 {
 360         out->type = OUTOPER_NORMAL;
 361
 362         switch (oper->type) {
 363         case OPER_IMM:
 364                 out->u.operand = generate_imm_operand(ctx, oper->u.imm);
 365                 break;
 366         case OPER_REG:
 367                 out->u.operand = generate_reg_operand(ctx, oper->u.reg);
 368                 break;
 369         case OPER_MEM:
 370                 out->u.operand = generate_mem_operand(ctx, oper->u.mem);
 371                 break;
 372         case OPER_LABEL:
 373                 out->type = OUTOPER_LABELREF;
 374                 out->u.label = oper->u.label;
 375                 break;
 376         case OPER_ADDR:
 377                 out->u.operand = oper->u.addr->addr;
 378                 break;
 379         case OPER_RAW:
 380                 out->u.operand = oper->u.raw;
 381                 break;
 382         default:
 383                 asm_error(ctx, "generate_operand() operstate");
 384         }
 385 }
 386
 387 static struct code_output * do_assemble_insn(struct assembler_context *ctx,
 388                                              struct instruction *insn,
 389                                              unsigned int opcode)
 390 {
 391         int i;
 392         struct operlist *ol;
 393         int nr_oper = 0;
 394         uint64_t code = 0;
 395         struct code_output *out;
 396         struct label *labelref = NULL;
 397         struct operand *oper;
 398         int have_spr_operand = 0;
 399         int have_mem_operand = 0;
 400
 401         out = xmalloc(sizeof(*out));
 402         INIT_LIST_HEAD(&out->list);
 403         out->opcode = opcode;
 404
 405         ol = insn->operands;
 406         if (ARRAY_SIZE(out->operands) > ARRAY_SIZE(ol->oper))
 407                 asm_error(ctx, "Internal operand array confusion");
 408
 409         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(out->operands); i++) {
 410                 oper = ol->oper[i];
 411                 if (!oper)
 412                         continue;
 413
 414                 /* If this is an INPUT operand (first or second), we must
 415                  * make sure that not both are accessing SPR or MEMORY.
 416                  * The device only supports one SPR or MEMORY operand in
 417                  * the input operands. */
 418                 if ((i == 0) || (i == 1)) {
 419                         if ((oper->type == OPER_REG) &&
 420                             (oper->u.reg->type == SPR)) {
 421                                 if (have_spr_operand)
 422                                         asm_error(ctx, "Multiple SPR input operands in one instruction");
 423                                 have_spr_operand = 1;
 424                         }
 425                         if (oper->type == OPER_MEM) {
 426                                 if (have_mem_operand)
 427                                         asm_error(ctx, "Multiple MEMORY input operands in on instruction");
 428                                 have_mem_operand = 1;
 429                         }
 430                 }
 431
 432                 generate_operand(ctx, oper, &out->operands[i]);
 433                 nr_oper++;
 434         }
 435         if (nr_oper != 3)
 436                 asm_error(ctx, "Internal error: nr_oper at "
 437                                "lowlevel do_assemble_insn");
 438
 439         list_add_tail(&out->list, &ctx->output);
 440
 441         return out;
 442 }
 443
 444 static unsigned int merge_ext_into_opcode(struct assembler_context *ctx,
 445                                           unsigned int opbase,
 446                                           struct instruction *insn)
 447 {
 448         struct operlist *ol;
 449         unsigned int opcode;
 450         unsigned int mask, shift;
 451
 452         ol = insn->operands;
 453         opcode = opbase;
 454         mask = ol->oper[0]->u.raw;
 455         if (mask & ~0xF)
 456                 asm_error(ctx, "opcode MASK extension too big (> 0xF)");
 457         shift = ol->oper[1]->u.raw;
 458         if (shift & ~0xF)
 459                 asm_error(ctx, "opcode SHIFT extension too big (> 0xF)");
 460         opcode |= (mask << 4);
 461         opcode |= shift;
 462         ol->oper[0] = ol->oper[2];
 463         ol->oper[1] = ol->oper[3];
 464         ol->oper[2] = ol->oper[4];
 465
 466         return opcode;
 467 }
 468
 469 static unsigned int merge_external_jmp_into_opcode(struct assembler_context *ctx,
 470                                                    unsigned int opbase,
 471                                                    struct instruction *insn)
 472 {
 473         struct operand *fake;
 474         struct registr *fake_reg;
 475         struct operand *target;
 476         struct operlist *ol;
 477         unsigned int cond;
 478         unsigned int opcode;
 479
 480         ol = insn->operands;
 481         opcode = opbase;
 482         cond = ol->oper[0]->u.imm->imm;
 483         if (cond & ~0xFF)
 484                 asm_error(ctx, "External jump condition value too big (> 0xFF)");
 485         opcode |= cond;
 486         target = ol->oper[1];
 487         memset(ol->oper, 0, sizeof(ol->oper));
 488
 489         /* This instruction has two fake r0 operands
 490          * at position 0 and 1. */
 491         fake = xmalloc(sizeof(*fake));
 492         fake_reg = xmalloc(sizeof(*fake_reg));
 493         fake->type = OPER_REG;
 494         fake->u.reg = fake_reg;
 495         fake_reg->type = GPR;
 496         fake_reg->nr = 0;
 497
 498         ol->oper[0] = fake;
 499         ol->oper[1] = fake;
 500         ol->oper[2] = target;
 501
 502         return opcode;
 503 }
 504
 505 static void assemble_instruction(struct assembler_context *ctx,
 506                                  struct instruction *insn);
 507
 508 static void emulate_mov_insn(struct assembler_context *ctx,
 509                              struct instruction *insn)
 510 {
 511         struct instruction em_insn;
 512         struct operlist em_ol;
 513         struct operand em_op_shift;
 514         struct operand em_op_mask;
 515         struct operand em_op_x;
 516         struct operand em_op_y;
 517         struct immediate em_imm_x;
 518         struct immediate em_imm_y;
 519
 520         struct operand *in, *out;
 521         unsigned int tmp;
 522
 523         /* This is a pseudo-OP. We emulate it by OR or ORX */
 524
 525         in = insn->operands->oper[0];
 526         out = insn->operands->oper[1];
 527
 528         em_insn.op = OP_OR;
 529         em_ol.oper[0] = in;
 530         em_imm_x.imm = 0;
 531         em_op_x.type = OPER_IMM;
 532         em_op_x.u.imm = &em_imm_x;
 533         em_ol.oper[1] = &em_op_x;
 534         em_ol.oper[2] = out;
 535
 536         if (in->type == OPER_IMM) {
 537                 tmp = in->u.imm->imm;
 538                 if (!is_possible_imm(tmp))
 539                         asm_error(ctx, "MOV operand 0x%X > 16bit", tmp);
 540                 if (!is_valid_imm(ctx, tmp)) {
 541                         /* Immediate too big for plain OR */
 542                         em_insn.op = OP_ORX;
 543
 544                         em_op_mask.type = OPER_RAW;
 545                         em_op_mask.u.raw = 0x7;
 546                         em_op_shift.type = OPER_RAW;
 547                         em_op_shift.u.raw = 0x8;
 548
 549                         em_imm_x.imm = (tmp & 0xFF00) >> 8;
 550                         em_op_x.type = OPER_IMM;
 551                         em_op_x.u.imm = &em_imm_x;
 552
 553                         em_imm_y.imm = (tmp & 0x00FF);
 554                         em_op_y.type = OPER_IMM;
 555                         em_op_y.u.imm = &em_imm_y;
 556
 557                         em_ol.oper[0] = &em_op_mask;
 558                         em_ol.oper[1] = &em_op_shift;
 559                         em_ol.oper[2] = &em_op_x;
 560                         em_ol.oper[3] = &em_op_y;
 561                         em_ol.oper[4] = out;
 562                 }
 563         }
 564
 565         em_insn.operands = &em_ol;
 566         assemble_instruction(ctx, &em_insn); /* recurse */
 567 }
 568
 569 static void emulate_jmp_insn(struct assembler_context *ctx,
 570                              struct instruction *insn)
 571 {
 572         struct instruction em_insn;
 573         struct operlist em_ol;
 574         struct immediate em_condition;
 575         struct operand em_cond_op;
 576
 577         /* This is a pseudo-OP. We emulate it with
 578          * JEXT 0x7F, target */
 579
 580         em_insn.op = OP_JEXT;
 581         em_condition.imm = 0x7F; /* Ext cond: Always true */
 582         em_cond_op.type = OPER_IMM;
 583         em_cond_op.u.imm = &em_condition;
 584         em_ol.oper[0] = &em_cond_op;
 585         em_ol.oper[1] = insn->operands->oper[0]; /* Target */
 586         em_insn.operands = &em_ol;
 587
 588         assemble_instruction(ctx, &em_insn); /* recurse */
 589 }
 590
 591 static void emulate_jand_insn(struct assembler_context *ctx,
 592                               struct instruction *insn,
 593                               int inverted)
 594 {
 595         struct code_output *out;
 596         struct instruction em_insn;
 597         struct operlist em_ol;
 598         struct operand em_op_shift;
 599         struct operand em_op_mask;
 600         struct operand em_op_y;
 601         struct immediate em_imm;
 602
 603         struct operand *oper0, *oper1, *oper2;
 604         struct operand *imm_oper = NULL;
 605         unsigned int tmp;
 606         int first_bit, last_bit;
 607
 608         oper0 = insn->operands->oper[0];
 609         oper1 = insn->operands->oper[1];
 610         oper2 = insn->operands->oper[2];
 611
 612         if (oper0->type == OPER_IMM)
 613                 imm_oper = oper0;
 614         if (oper1->type == OPER_IMM)
 615                 imm_oper = oper1;
 616         if (oper0->type == OPER_IMM && oper1->type == OPER_IMM)
 617                 imm_oper = NULL;
 618
 619         if (imm_oper) {
 620                 /* We have a single immediate operand.
 621                  * Check if it's representable by a normal JAND insn.
 622                  */
 623                 tmp = imm_oper->u.imm->imm;
 624                 if (!is_valid_imm(ctx, tmp)) {
 625                         /* Nope, this must be emulated by JZX/JNZX */
 626                         if (!is_contiguous_bitmask(tmp)) {
 627                                 asm_error(ctx, "Long bitmask 0x%X is not contiguous",
 628                                           tmp);
 629                         }
 630
 631                         first_bit = ffs(tmp);
 632                         last_bit = ffs(~(tmp >> (first_bit - 1))) - 1 + first_bit - 1;
 633
 634                         if (inverted)
 635                                 em_insn.op = OP_JZX;
 636                         else
 637                                 em_insn.op = OP_JNZX;
 638                         em_op_shift.type = OPER_RAW;
 639                         em_op_shift.u.raw = first_bit - 1;
 640                         em_op_mask.type = OPER_RAW;
 641                         em_op_mask.u.raw = last_bit - first_bit;
 642
 643                         em_imm.imm = 0;
 644                         em_op_y.type = OPER_IMM;
 645                         em_op_y.u.imm = &em_imm;
 646
 647                         em_ol.oper[0] = &em_op_mask;
 648                         em_ol.oper[1] = &em_op_shift;
 649                         if (oper0->type != OPER_IMM)
 650                                 em_ol.oper[2] = oper0;
 651                         else
 652                                 em_ol.oper[2] = oper1;
 653                         em_ol.oper[3] = &em_op_y;
 654                         em_ol.oper[4] = oper2;
 655
 656                         em_insn.operands = &em_ol;
 657
 658                         assemble_instruction(ctx, &em_insn); /* recurse */
 659                         return;
 660                 }
 661         }
 662
 663         /* Do a normal JAND/JNAND instruction */
 664         if (inverted)
 665                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x040 | 0x1);
 666         else
 667                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x040);
 668         out->is_jump_insn = 1;
 669 }
 670
 671 static void assemble_instruction(struct assembler_context *ctx,
 672                                  struct instruction *insn)
 673 {
 674         struct code_output *out;
 675         unsigned int opcode;
 676
 677         switch (insn->op) {
 678         case OP_ADD:
 679                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x1C0);
 680                 break;
 681         case OP_ADDSC:
 682                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x1C2);
 683                 break;
 684         case OP_ADDC:
 685                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x1C1);
 686                 break;
 687         case OP_ADDSCC:
 688                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x1C3);
 689                 break;
 690         case OP_SUB:
 691                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x1D0);
 692                 break;
 693         case OP_SUBSC:
 694                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x1D2);
 695                 break;
 696         case OP_SUBC:
 697                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x1D1);
 698                 break;
 699         case OP_SUBSCC:
 700                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x1D3);
 701                 break;
 702         case OP_SRA:
 703                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x130);
 704                 break;
 705         case OP_OR:
 706                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x160);
 707                 break;
 708         case OP_AND:
 709                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x140);
 710                 break;
 711         case OP_XOR:
 712                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x170);
 713                 break;
 714         case OP_SR:
 715                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x120);
 716                 break;
 717         case OP_SRX:
 718                 opcode = merge_ext_into_opcode(ctx, 0x200, insn);
 719                 do_assemble_insn(ctx, insn, opcode);
 720                 break;
 721         case OP_SL:
 722                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x110);
 723                 break;
 724         case OP_RL:
 725                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x1A0);
 726                 break;
 727         case OP_RR:
 728                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x1B0);
 729                 break;
 730         case OP_NAND:
 731                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x150);
 732                 break;
 733         case OP_ORX:
 734                 opcode = merge_ext_into_opcode(ctx, 0x300, insn);
 735                 do_assemble_insn(ctx, insn, opcode);
 736                 break;
 737         case OP_MOV:
 738                 emulate_mov_insn(ctx, insn);
 739                 return;
 740         case OP_JMP:
 741                 emulate_jmp_insn(ctx, insn);
 742                 return;
 743         case OP_JAND:
 744                 emulate_jand_insn(ctx, insn, 0);
 745                 return;
 746         case OP_JNAND:
 747                 emulate_jand_insn(ctx, insn, 1);
 748                 return;
 749         case OP_JS:
 750                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x050);
 751                 out->is_jump_insn = 1;
 752                 break;
 753         case OP_JNS:
 754                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x050 | 0x1);
 755                 out->is_jump_insn = 1;
 756                 break;
 757         case OP_JE:
 758                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x0D0);
 759                 out->is_jump_insn = 1;
 760                 break;
 761         case OP_JNE:
 762                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x0D0 | 0x1);
 763                 out->is_jump_insn = 1;
 764                 break;
 765         case OP_JLS:
 766                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x0D2);
 767                 out->is_jump_insn = 1;
 768                 break;
 769         case OP_JGES:
 770                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x0D2 | 0x1);
 771                 out->is_jump_insn = 1;
 772                 break;
 773         case OP_JGS:
 774                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x0D4);
 775                 out->is_jump_insn = 1;
 776                 break;
 777         case OP_JLES:
 778                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x0D4 | 0x1);
 779                 out->is_jump_insn = 1;
 780                 break;
 781         case OP_JL:
 782                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x0DA);
 783                 out->is_jump_insn = 1;
 784                 break;
 785         case OP_JGE:
 786                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x0DA | 0x1);
 787                 out->is_jump_insn = 1;
 788                 break;
 789         case OP_JG:
 790                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x0DC);
 791                 break;
 792         case OP_JLE:
 793                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, 0x0DC | 0x1);
 794                 out->is_jump_insn = 1;
 795                 break;
 796         case OP_JZX:
 797                 opcode = merge_ext_into_opcode(ctx, 0x400, insn);
 798                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, opcode);
 799                 out->is_jump_insn = 1;
 800                 break;
 801         case OP_JNZX:
 802                 opcode = merge_ext_into_opcode(ctx, 0x500, insn);
 803                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, opcode);
 804                 out->is_jump_insn = 1;
 805                 break;
 806         case OP_JEXT:
 807                 opcode = merge_external_jmp_into_opcode(ctx, 0x700, insn);
 808                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, opcode);
 809                 out->is_jump_insn = 1;
 810                 break;
 811         case OP_JNEXT:
 812                 opcode = merge_external_jmp_into_opcode(ctx, 0x600, insn);
 813                 out = do_assemble_insn(ctx, insn, opcode);
 814                 out->is_jump_insn = 1;
 815                 break;
 816         case OP_CALL:
 817                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x002);
 818                 break;
 819         case OP_RET:
 820                 /* Get the previous instruction and check whether it
 821                  * is a jump instruction. */
 822                 list_for_each_entry_reverse(out, &ctx->output, list) {
 823                         /* Search the last insn. */
 824                         if (out->type == OUT_INSN) {
 825                                 if (out->is_jump_insn) {
 826                                         asm_error(ctx, "RET instruction directly after "
 827                                                   "jump instruction. The hardware won't like this.");
 828                                 }
 829                                 break;
 830                         }
 831                 }
 832                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x003);
 833                 break;
 834         case OP_TKIPH:
 835         case OP_TKIPHS:
 836         case OP_TKIPL:
 837         case OP_TKIPLS:
 838                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x1E0);
 839                 break;
 840         case OP_NAP:
 841                 do_assemble_insn(ctx, insn, 0x001);
 842                 break;
 843         case RAW_CODE:
 844                 do_assemble_insn(ctx, insn, insn->opcode);
 845                 break;
 846         default:
 847                 asm_error(ctx, "Unknown op");
 848         }
 849 }
 850
 851 static void assemble_instructions(struct assembler_context *ctx)
 852 {
 853         struct statement *s;
 854         struct instruction *insn;
 855         struct code_output *out;
 856
 857         if (ctx->start_label) {
 858                 /* Generate a jump instruction at offset 0 to
 859                  * jump to the code start.
 860                  */
 861                 struct instruction sjmp;
 862                 struct operlist ol;
 863                 struct operand oper;
 864
 865                 oper.type = OPER_LABEL;
 866                 oper.u.label = ctx->start_label;
 867                 ol.oper[0] = &oper;
 868                 sjmp.op = OP_JMP;
 869                 sjmp.operands = &ol;
 870
 871                 assemble_instruction(ctx, &sjmp);
 872                 out = list_entry(ctx->output.next, struct code_output, list);
 873                 out->is_start_insn = 1;
 874         }
 875
 876         for_each_statement(ctx, s) {
 877                 switch (s->type) {
 878                 case STMT_INSN:
 879                         ctx->cur_stmt = s;
 880                         insn = s->u.insn;
 881                         assemble_instruction(ctx, insn);
 882                         break;
 883                 case STMT_LABEL:
 884                         out = xmalloc(sizeof(*out));
 885                         INIT_LIST_HEAD(&out->list);
 886                         out->type = OUT_LABEL;
 887                         out->labelname = s->u.label->name;
 888
 889                         list_add_tail(&out->list, &ctx->output);
 890                         break;
 891                 case STMT_ASMDIR:
 892                         break;
 893                 }
 894         } for_each_statement_end(ctx, s);
 895 }
 896
 897 /* Resolve a label reference to the address it points to. */
 898 static int get_labeladdress(struct assembler_context *ctx,
 899                             struct code_output *this_insn,
 900                             struct label *labelref)
 901 {
 902         struct code_output *c;
 903         bool found = 0;
 904         int address = -1;
 905
 906         switch (labelref->direction) {
 907         case LABELREF_ABSOLUTE:
 908                 list_for_each_entry(c, &ctx->output, list) {
 909                         if (c->type != OUT_LABEL)
 910                                 continue;
 911                         if (strcmp(c->labelname, labelref->name) != 0)
 912                                 continue;
 913                         if (found) {
 914                                 asm_error(ctx, "Ambiguous label reference \"%s\"",
 915                                           labelref->name);
 916                         }
 917                         found = 1;
 918                         address = c->address;
 919                 }
 920                 break;
 921         case LABELREF_RELATIVE_BACK:
 922                 for (c = list_entry(this_insn->list.prev, typeof(*c), list);
 923                      &c->list != &ctx->output;
 924                      c = list_entry(c->list.prev, typeof(*c), list)) {
 925                         if (c->type != OUT_LABEL)
 926                                 continue;
 927                         if (strcmp(c->labelname, labelref->name) == 0) {
 928                                 /* Found */
 929                                 address = c->address;
 930                                 break;
 931                         }
 932                 }
 933                 break;
 934         case LABELREF_RELATIVE_FORWARD:
 935                 for (c = list_entry(this_insn->list.next, typeof(*c), list);
 936                      &c->list != &ctx->output;
 937                      c = list_entry(c->list.next, typeof(*c), list)) {
 938                         if (c->type != OUT_LABEL)
 939                                 continue;
 940                         if (strcmp(c->labelname, labelref->name) == 0) {
 941                                 /* Found */
 942                                 address = c->address;
 943                                 break;
 944                         }
 945                 }
 946                 break;
 947         }
 948
 949         return address;
 950 }
 951
 952 static void resolve_labels(struct assembler_context *ctx)
 953 {
 954         struct code_output *c;
 955         int addr;
 956         int i;
 957         unsigned int current_address;
 958
 959         /* Calculate the absolute addresses for each instruction. */
 960 recalculate_addresses:
 961         current_address = 0;
 962         list_for_each_entry(c, &ctx->output, list) {
 963                 switch (c->type) {
 964                 case OUT_INSN:
 965                         c->address = current_address;
 966                         current_address++;
 967                         break;
 968                 case OUT_LABEL:
 969                         c->address = current_address;
 970                         break;
 971                 }
 972         }
 973
 974         /* Resolve the symbolic label references. */
 975         list_for_each_entry(c, &ctx->output, list) {
 976                 switch (c->type) {
 977                 case OUT_INSN:
 978                         if (c->is_start_insn) {
 979                                 /* If the first %start-jump jumps to 001, we can
 980                                  * optimize it away, as it's unneeded.
 981                                  */
 982                                 i = 2;
 983                                 if (c->operands[i].type != OUTOPER_LABELREF)
 984                                         asm_error(ctx, "Internal error, %%start insn oper 2 not labelref");
 985                                 if (c->operands[i].u.label->direction != LABELREF_ABSOLUTE)
 986                                         asm_error(ctx, "%%start label reference not absolute");
 987                                 addr = get_labeladdress(ctx, c, c->operands[i].u.label);
 988                                 if (addr < 0)
 989                                         goto does_not_exist;
 990                                 if (addr == 1) {
 991                                         list_del(&c->list); /* Kill it */
 992                                         goto recalculate_addresses;
 993                                 }
 994                         }
 995
 996                         for (i = 0; i < ARRAY_SIZE(c->operands); i++) {
 997                                 if (c->operands[i].type != OUTOPER_LABELREF)
 998                                         continue;
 999                                 addr = get_labeladdress(ctx, c, c->operands[i].u.label);
1000                                 if (addr < 0)
1001                                         goto does_not_exist;
1002                                 c->operands[i].u.operand = addr;
1003                                 if (i != 2) {
1004                                         /* Is not a jump target.
1005                                          * Make it be an immediate */
1006                                         if (ctx->arch == 5)
1007                                                 c->operands[i].u.operand |= 0xC00;
1008                                         else if (ctx->arch == 15)
1009                                                 c->operands[i].u.operand |= 0xC00 << 1;
1010                                         else
1011                                                 asm_error(ctx, "Internal error: label res imm");
1012                                 }
1013                         }
1014                         break;
1015                 case OUT_LABEL:
1016                         break;
1017                 }
1018         }
1019
1020         return;
1021 does_not_exist:
1022         asm_error(ctx, "Label \"%s\" does not exist",
1023                   c->operands[i].u.label->name);
1024 }
1025
1026 static void emit_code(struct assembler_context *ctx)
1027 {
1028         FILE *fd;
1029         char *fn;
1030         size_t fn_len;
1031         struct code_output *c;
1032         uint64_t code;
1033         unsigned char outbuf[8];
1034         unsigned int insn_count = 0;
1035         struct fw_header hdr;
1036
1037         fn_len = strlen(outfile_name) + 20;
1038         fn = xmalloc(fn_len);
1039         snprintf(fn, fn_len, "%s.ucode", outfile_name);
1040         fd = fopen(fn, "w+");
1041         if (!fd) {
1042                 fprintf(stderr, "Could not open microcode output file \"%s\"\n", fn);
1043                 free(fn);
1044                 exit(1);
1045         }
1046         if (IS_VERBOSE_DEBUG)
1047                 fprintf(stderr, "\nCode:\n");
1048
1049         list_for_each_entry(c, &ctx->output, list) {
1050                 switch (c->type) {
1051                 case OUT_INSN:
1052                         insn_count++;
1053                         break;
1054                 default:
1055                         break;
1056                 }
1057         }
1058
1059         memset(&hdr, 0, sizeof(hdr));
1060         hdr.type = FW_TYPE_UCODE;
1061         hdr.ver = FW_HDR_VER;
1062         hdr.size = cpu_to_be32(8 * insn_count);
1063         if (fwrite(&hdr, sizeof(hdr), 1, fd) != 1) {
1064                 fprintf(stderr, "Could not write microcode outfile\n");
1065                 exit(1);
1066         }
1067
1068         if (insn_count > NUM_INSN_LIMIT)
1069                 asm_warn(ctx, "Generating more than %d instructions. This "
1070                               "will overflow the device microcode memory.",
1071                          NUM_INSN_LIMIT);
1072
1073         list_for_each_entry(c, &ctx->output, list) {
1074                 switch (c->type) {
1075                 case OUT_INSN:
1076                         if (IS_VERBOSE_DEBUG) {
1077                                 fprintf(stderr, "%03X %03X,%03X,%03X\n",
1078                                         c->opcode,
1079                                         c->operands[0].u.operand,
1080                                         c->operands[1].u.operand,
1081                                         c->operands[2].u.operand);
1082                         }
1083                         code = 0;
1084
1085                         if (ctx->arch == 5) {
1086                                 /* Instruction binary format is: xxyyyzzz0000oooX
1087                                  *                        byte-0-^       byte-7-^
1088                                  * ooo is the opcode
1089                                  * Xxx is the first operand
1090                                  * yyy is the second operand
1091                                  * zzz is the third operand
1092                                  */
1093                                 code |= ((uint64_t)c->operands[2].u.operand);
1094                                 code |= ((uint64_t)c->operands[1].u.operand) << 12;
1095                                 code |= ((uint64_t)c->operands[0].u.operand) << 24;
1096                                 code |= ((uint64_t)c->opcode) << 36;
1097                                 code = ((code & (uint64_t)0xFFFFFFFF00000000ULL) >> 32) |
1098                                        ((code & (uint64_t)0x00000000FFFFFFFFULL) << 32);
1099                         } else if (ctx->arch == 15) {
1100                                 code |= ((uint64_t)c->operands[2].u.operand);
1101                                 code |= ((uint64_t)c->operands[1].u.operand) << 13;
1102                                 code |= ((uint64_t)c->operands[0].u.operand) << 26;
1103                                 code |= ((uint64_t)c->opcode) << 39;
1104                                 code = ((code & (uint64_t)0xFFFFFFFF00000000ULL) >> 32) |
1105                                        ((code & (uint64_t)0x00000000FFFFFFFFULL) << 32);
1106                         } else {
1107                                 asm_error(ctx, "No emit format for arch %u",
1108                                           ctx->arch);
1109                         }
1110                         outbuf[0] = (code & (uint64_t)0xFF00000000000000ULL) >> 56;
1111                         outbuf[1] = (code & (uint64_t)0x00FF000000000000ULL) >> 48;
1112                         outbuf[2] = (code & (uint64_t)0x0000FF0000000000ULL) >> 40;
1113                         outbuf[3] = (code & (uint64_t)0x000000FF00000000ULL) >> 32;
1114                         outbuf[4] = (code & (uint64_t)0x00000000FF000000ULL) >> 24;
1115                         outbuf[5] = (code & (uint64_t)0x0000000000FF0000ULL) >> 16;
1116                         outbuf[6] = (code & (uint64_t)0x000000000000FF00ULL) >> 8;
1117                         outbuf[7] = (code & (uint64_t)0x00000000000000FFULL) >> 0;
1118
1119                         if (fwrite(&outbuf, ARRAY_SIZE(outbuf), 1, fd) != 1) {
1120                                 fprintf(stderr, "Could not write microcode outfile\n");
1121                                 exit(1);
1122                         }
1123                         break;
1124                 case OUT_LABEL:
1125                         break;
1126                 }
1127         }
1128
1129         if (arg_print_sizes) {
1130                 printf("%s:  text = %u instructions (%u bytes)\n",
1131                        fn, insn_count, insn_count * sizeof(uint64_t));
1132         }
1133
1134         fclose(fd);
1135         free(fn);
1136 }
1137
1138 static void assemble(void)
1139 {
1140         struct assembler_context ctx;
1141
1142         memset(&ctx, 0, sizeof(ctx));
1143         INIT_LIST_HEAD(&ctx.output);
1144
1145         eval_directives(&ctx);
1146         assemble_instructions(&ctx);
1147         resolve_labels(&ctx);
1148         emit_code(&ctx);
1149 }
1150
1151 static void initialize(void)
1152 {
1153         INIT_LIST_HEAD(&infile.sl);
1154         INIT_LIST_HEAD(&infile.ivals);
1155 #ifdef YYDEBUG
1156         if (IS_INSANE_DEBUG)
1157                 yydebug = 1;
1158         else
1159                 yydebug = 0;
1160 #endif /* YYDEBUG */
1161 }
1162
1163 int main(int argc, char **argv)
1164 {
1165         int err, res = 1;
1166
1167         err = parse_args(argc, argv);
1168         if (err < 0)
1169                 goto out;
1170         if (err > 0) {
1171                 res = 0;
1172                 goto out;
1173         }
1174         err = open_input_file();
1175         if (err)
1176                 goto out;
1177         initialize();
1178         yyparse();
1179         assemble();
1180         assemble_initvals();
1181         close_input_file();
1182         res = 0;
1183 out:
1184         /* Lazyman simply leaks all allocated memory. */
1185         return res;
1186 }