git.sesse.net Git - pistorm/blob - m68k.h

   1 /* ======================================================================== */
   2 /* ========================= LICENSING & COPYRIGHT ======================== */
   3 /* ======================================================================== */
   4 /*
   5  *                                  MUSASHI
   6  *                                Version 3.32
   7  *
   8  * A portable Motorola M680x0 processor emulation engine.
   9  * Copyright Karl Stenerud.  All rights reserved.
  10  *
  11  * Permission is hereby granted, free of charge, to any person obtaining a copy
  12  * of this software and associated documentation files (the "Software"), to deal
  13  * in the Software without restriction, including without limitation the rights
  14  * to use, copy, modify, merge, publish, distribute, sublicense, and/or sell
  15  * copies of the Software, and to permit persons to whom the Software is
  16  * furnished to do so, subject to the following conditions:
  17  *
  18  * The above copyright notice and this permission notice shall be included in
  19  * all copies or substantial portions of the Software.
  20
  21  * THE SOFTWARE IS PROVIDED "AS IS", WITHOUT WARRANTY OF ANY KIND, EXPRESS OR
  22  * IMPLIED, INCLUDING BUT NOT LIMITED TO THE WARRANTIES OF MERCHANTABILITY,
  23  * FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE AND NONINFRINGEMENT. IN NO EVENT SHALL THE
  24  * AUTHORS OR COPYRIGHT HOLDERS BE LIABLE FOR ANY CLAIM, DAMAGES OR OTHER
  25  * LIABILITY, WHETHER IN AN ACTION OF CONTRACT, TORT OR OTHERWISE, ARISING FROM,
  26  * OUT OF OR IN CONNECTION WITH THE SOFTWARE OR THE USE OR OTHER DEALINGS IN
  27  * THE SOFTWARE.
  28  */
  29
  30 #ifndef M68K__HEADER
  31 #define M68K__HEADER
  32
  33 #ifdef __cplusplus
  34 extern "C" {
  35 #endif
  36
  37 #ifndef ARRAY_LENGTH
  38 #define ARRAY_LENGTH(x)         (sizeof(x) / sizeof(x[0]))
  39 #endif
  40
  41 #ifndef FALSE
  42 #define FALSE 0
  43 #define TRUE 1
  44 #endif
  45
  46 /* ======================================================================== */
  47 /* ============================= CONFIGURATION ============================ */
  48 /* ======================================================================== */
  49
  50 /* Import the configuration for this build */
  51 #ifdef MUSASHI_CNF
  52 #include MUSASHI_CNF
  53 #else
  54 #include "m68kconf.h"
  55
  56 #endif
  57
  58 /* ======================================================================== */
  59 /* ============================ GENERAL DEFINES =========================== */
  60
  61 /* ======================================================================== */
  62
  63 /* There are 7 levels of interrupt to the 68K.
  64  * A transition from < 7 to 7 will cause a non-maskable interrupt (NMI).
  65  */
  66 #define M68K_IRQ_NONE 0
  67 #define M68K_IRQ_1    1
  68 #define M68K_IRQ_2    2
  69 #define M68K_IRQ_3    3
  70 #define M68K_IRQ_4    4
  71 #define M68K_IRQ_5    5
  72 #define M68K_IRQ_6    6
  73 #define M68K_IRQ_7    7
  74
  75 #define M68K_SZ_LONG  0
  76 #define M68K_SZ_BYTE  1
  77 #define M68K_SZ_WORD  2
  78
  79
  80 /* Special interrupt acknowledge values.
  81  * Use these as special returns from the interrupt acknowledge callback
  82  * (specified later in this header).
  83  */
  84
  85 /* Causes an interrupt autovector (0x18 + interrupt level) to be taken.
  86  * This happens in a real 68K if VPA or AVEC is asserted during an interrupt
  87  * acknowledge cycle instead of DTACK.
  88  */
  89 #define M68K_INT_ACK_AUTOVECTOR    0xffffffff
  90
  91 /* Causes the spurious interrupt vector (0x18) to be taken
  92  * This happens in a real 68K if BERR is asserted during the interrupt
  93  * acknowledge cycle (i.e. no devices responded to the acknowledge).
  94  */
  95 #define M68K_INT_ACK_SPURIOUS      0xfffffffe
  96
  97 struct m68ki_cpu_core;
  98
  99 /* CPU types for use in m68k_set_cpu_type() */
 100 enum
 101 {
 102         M68K_CPU_TYPE_INVALID,
 103         M68K_CPU_TYPE_68000,
 104         M68K_CPU_TYPE_68010,
 105         M68K_CPU_TYPE_68EC020,
 106         M68K_CPU_TYPE_68020,
 107         M68K_CPU_TYPE_68EC030,
 108         M68K_CPU_TYPE_68030,
 109         M68K_CPU_TYPE_68EC040,
 110         M68K_CPU_TYPE_68LC040,
 111         M68K_CPU_TYPE_68040,
 112         M68K_CPU_TYPE_SCC68070
 113 };
 114
 115 /* Registers used by m68k_get_reg() and m68k_set_reg() */
 116 typedef enum
 117 {
 118         /* Real registers */
 119         M68K_REG_D0,            /* Data registers */
 120         M68K_REG_D1,
 121         M68K_REG_D2,
 122         M68K_REG_D3,
 123         M68K_REG_D4,
 124         M68K_REG_D5,
 125         M68K_REG_D6,
 126         M68K_REG_D7,
 127         M68K_REG_A0,            /* Address registers */
 128         M68K_REG_A1,
 129         M68K_REG_A2,
 130         M68K_REG_A3,
 131         M68K_REG_A4,
 132         M68K_REG_A5,
 133         M68K_REG_A6,
 134         M68K_REG_A7,
 135         M68K_REG_PC,            /* Program Counter */
 136         M68K_REG_SR,            /* Status Register */
 137         M68K_REG_SP,            /* The current Stack Pointer (located in A7) */
 138         M68K_REG_USP,           /* User Stack Pointer */
 139         M68K_REG_ISP,           /* Interrupt Stack Pointer */
 140         M68K_REG_MSP,           /* Master Stack Pointer */
 141         M68K_REG_SFC,           /* Source Function Code */
 142         M68K_REG_DFC,           /* Destination Function Code */
 143         M68K_REG_VBR,           /* Vector Base Register */
 144         M68K_REG_CACR,          /* Cache Control Register */
 145         M68K_REG_CAAR,          /* Cache Address Register */
 146
 147         /* Assumed registers */
 148         /* These are cheat registers which emulate the 1-longword prefetch
 149          * present in the 68000 and 68010.
 150          */
 151         M68K_REG_PREF_ADDR,     /* Last prefetch address */
 152         M68K_REG_PREF_DATA,     /* Last prefetch data */
 153
 154         /* Convenience registers */
 155         M68K_REG_PPC,           /* Previous value in the program counter */
 156         M68K_REG_IR,            /* Instruction register */
 157         M68K_REG_CPU_TYPE       /* Type of CPU being run */
 158 } m68k_register_t;
 159
 160 /* ======================================================================== */
 161 /* ====================== FUNCTIONS CALLED BY THE CPU ===================== */
 162 /* ======================================================================== */
 163
 164 /* You will have to implement these functions */
 165
 166 /* read/write functions called by the CPU to access memory.
 167  * while values used are 32 bits, only the appropriate number
 168  * of bits are relevant (i.e. in write_memory_8, only the lower 8 bits
 169  * of value should be written to memory).
 170  *
 171  * NOTE: I have separated the immediate and PC-relative memory fetches
 172  *       from the other memory fetches because some systems require
 173  *       differentiation between PROGRAM and DATA fetches (usually
 174  *       for security setups such as encryption).
 175  *       This separation can either be achieved by setting
 176  *       M68K_SEPARATE_READS in m68kconf.h and defining
 177  *       the read functions, or by setting M68K_EMULATE_FC and
 178  *       making a function code callback function.
 179  *       Using the callback offers better emulation coverage
 180  *       because you can also monitor whether the CPU is in SYSTEM or
 181  *       USER mode, but it is also slower.
 182  */
 183
 184 #define m68k_read_disassembler_8 m68k_read_memory_8
 185 #define m68k_read_disassembler_16 m68k_read_memory_16
 186 #define m68k_read_disassembler_32 m68k_read_memory_32
 187
 188 /* Read from anywhere */
 189 unsigned int  m68k_read_memory_8(unsigned int address);
 190 unsigned int  m68k_read_memory_16(unsigned int address);
 191 unsigned int  m68k_read_memory_32(unsigned int address);
 192
 193 /* Read data immediately following the PC */
 194 unsigned int m68k_read_immediate_16(struct m68ki_cpu_core *state, unsigned int address);
 195 unsigned int m68k_read_immediate_32(struct m68ki_cpu_core *state, unsigned int address);
 196
 197 /* Read data relative to the PC */
 198 unsigned int m68k_read_pcrelative_8(struct m68ki_cpu_core *state, unsigned int address);
 199 unsigned int  m68k_read_pcrelative_16(struct m68ki_cpu_core *state, unsigned int address);
 200 unsigned int  m68k_read_pcrelative_32(struct m68ki_cpu_core *state, unsigned int address);
 201
 202 /* Memory access for the disassembler */
 203 unsigned int m68k_read_disassembler_8  (unsigned int address);
 204 unsigned int m68k_read_disassembler_16 (unsigned int address);
 205 unsigned int m68k_read_disassembler_32 (unsigned int address);
 206
 207 /* Write to anywhere */
 208 void m68k_write_memory_8(unsigned int address, unsigned int value);
 209 void m68k_write_memory_16(unsigned int address, unsigned int value);
 210 void m68k_write_memory_32(unsigned int address, unsigned int value);
 211
 212 /* PiStorm speed hax */
 213 void m68k_add_ram_range(uint32_t addr, uint32_t upper, unsigned char *ptr);
 214 void m68k_add_rom_range(uint32_t addr, uint32_t upper, unsigned char *ptr);
 215 void m68k_remove_range(unsigned char *ptr);
 216 void m68k_clear_ranges();
 217
 218 /* Special call to simulate undocumented 68k behavior when move.l with a
 219  * predecrement destination mode is executed.
 220  * To simulate real 68k behavior, first write the high word to
 221  * [address+2], and then write the low word to [address].
 222  *
 223  * Enable this functionality with M68K_SIMULATE_PD_WRITES in m68kconf.h.
 224  */
 225 void m68k_write_memory_32_pd(unsigned int address, unsigned int value);
 226
 227 /* ======================================================================== */
 228 /* ============================== CALLBACKS =============================== */
 229 /* ======================================================================== */
 230
 231 /* These functions allow you to set callbacks to the host when specific events
 232  * occur.  Note that you must enable the corresponding value in m68kconf.h
 233  * in order for these to do anything useful.
 234  * Note: I have defined default callbacks which are used if you have enabled
 235  * the corresponding #define in m68kconf.h but either haven't assigned a
 236  * callback or have assigned a callback of NULL.
 237  */
 238
 239 /* Set the callback for an interrupt acknowledge.
 240  * You must enable M68K_EMULATE_INT_ACK in m68kconf.h.
 241  * The CPU will call the callback with the interrupt level being acknowledged.
 242  * The host program must return either a vector from 0x02-0xff, or one of the
 243  * special interrupt acknowledge values specified earlier in this header.
 244  * If this is not implemented, the CPU will always assume an autovectored
 245  * interrupt, and will automatically clear the interrupt request when it
 246  * services the interrupt.
 247  * Default behavior: return M68K_INT_ACK_AUTOVECTOR.
 248  */
 249 void m68k_set_int_ack_callback(int  (*callback)(int int_level));
 250
 251
 252 /* Set the callback for a breakpoint acknowledge (68010+).
 253  * You must enable M68K_EMULATE_BKPT_ACK in m68kconf.h.
 254  * The CPU will call the callback with whatever was in the data field of the
 255  * BKPT instruction for 68020+, or 0 for 68010.
 256  * Default behavior: do nothing.
 257  */
 258 void m68k_set_bkpt_ack_callback(void (*callback)(unsigned int data));
 259
 260
 261 /* Set the callback for the RESET instruction.
 262  * You must enable M68K_EMULATE_RESET in m68kconf.h.
 263  * The CPU calls this callback every time it encounters a RESET instruction.
 264  * Default behavior: do nothing.
 265  */
 266 void m68k_set_reset_instr_callback(void  (*callback)(void));
 267
 268
 269 /* Set the callback for informing of a large PC change.
 270  * You must enable M68K_MONITOR_PC in m68kconf.h.
 271  * The CPU calls this callback with the new PC value every time the PC changes
 272  * by a large value (currently set for changes by longwords).
 273  * Default behavior: do nothing.
 274  */
 275 void m68k_set_pc_changed_callback(void  (*callback)(unsigned int new_pc));
 276
 277 /* Set the callback for the TAS instruction.
 278  * You must enable M68K_TAS_HAS_CALLBACK in m68kconf.h.
 279  * The CPU calls this callback every time it encounters a TAS instruction.
 280  * Default behavior: return 1, allow writeback.
 281  */
 282 void m68k_set_tas_instr_callback(int  (*callback)(void));
 283
 284 /* Set the callback for illegal instructions.
 285  * You must enable M68K_ILLG_HAS_CALLBACK in m68kconf.h.
 286  * The CPU calls this callback every time it encounters an illegal instruction
 287  * which must return 1 if it handles the instruction normally or 0 if it's really an illegal instruction.
 288  * Default behavior: return 0, exception will occur.
 289  */
 290 void m68k_set_illg_instr_callback(int  (*callback)(int));
 291
 292 /* Set the callback for CPU function code changes.
 293  * You must enable M68K_EMULATE_FC in m68kconf.h.
 294  * The CPU calls this callback with the function code before every memory
 295  * access to set the CPU's function code according to what kind of memory
 296  * access it is (supervisor/user, program/data and such).
 297  * Default behavior: do nothing.
 298  */
 299 void m68k_set_fc_callback(void  (*callback)(unsigned int new_fc));
 300
 301
 302 /* Set a callback for the instruction cycle of the CPU.
 303  * You must enable M68K_INSTRUCTION_HOOK in m68kconf.h.
 304  * The CPU calls this callback just before fetching the opcode in the
 305  * instruction cycle.
 306  * Default behavior: do nothing.
 307  */
 308 void m68k_set_instr_hook_callback(void  (*callback)(unsigned int pc));
 309
 310
 311
 312 /* ======================================================================== */
 313 /* ====================== FUNCTIONS TO ACCESS THE CPU ===================== */
 314 /* ======================================================================== */
 315
 316 /* Use this function to set the CPU type you want to emulate.
 317  * Currently supported types are: M68K_CPU_TYPE_68000, M68K_CPU_TYPE_68010,
 318  * M68K_CPU_TYPE_EC020, and M68K_CPU_TYPE_68020.
 319  */
 320 void m68k_set_cpu_type(struct m68ki_cpu_core *state, unsigned int cpu_type);
 321
 322 /* Do whatever initialisations the core requires.  Should be called
 323  * at least once at init time.
 324  */
 325 void m68k_init(void);
 326
 327 /* Pulse the RESET pin on the CPU.
 328  * You *MUST* reset the CPU at least once to initialize the emulation
 329  * Note: If you didn't call m68k_set_cpu_type() before resetting
 330  *       the CPU for the first time, the CPU will be set to
 331  *       M68K_CPU_TYPE_68000.
 332  */
 333 void m68k_pulse_reset(struct m68ki_cpu_core *state);
 334
 335 /* execute num_cycles worth of instructions.  returns number of cycles used */
 336 int m68k_execute(struct m68ki_cpu_core *state, int num_cycles);
 337
 338 /* These functions let you read/write/modify the number of cycles left to run
 339  * while m68k_execute() is running.
 340  * These are useful if the 68k accesses a memory-mapped port on another device
 341  * that requires immediate processing by another CPU.
 342  */
 343 int m68k_cycles_run(void);              /* Number of cycles run so far */
 344 int m68k_cycles_remaining(void);        /* Number of cycles left */
 345 void m68k_modify_timeslice(int cycles); /* Modify cycles left */
 346 void m68k_end_timeslice(void);          /* End timeslice now */
 347
 348 /* Set the IPL0-IPL2 pins on the CPU (IRQ).
 349  * A transition from < 7 to 7 will cause a non-maskable interrupt (NMI).
 350  * Setting IRQ to 0 will clear an interrupt request.
 351  */
 352 void m68k_set_irq(unsigned int int_level);
 353
 354 /* Set the virtual irq lines, where the highest level
 355  * active line is automatically selected.  If you use this function,
 356  * do not use m68k_set_irq.
 357  */
 358 void m68k_set_virq(unsigned int level, unsigned int active);
 359 unsigned int m68k_get_virq(unsigned int level);
 360
 361 /* Halt the CPU as if you pulsed the HALT pin. */
 362 void m68k_pulse_halt(void);
 363
 364
 365 /* Trigger a bus error exception */
 366 void m68k_pulse_bus_error(struct m68ki_cpu_core *state);
 367
 368
 369 /* Context switching to allow multiple CPUs */
 370
 371 /* Get the size of the cpu context in bytes */
 372 unsigned int m68k_context_size(void);
 373
 374 /* Get a cpu context */
 375 unsigned int m68k_get_context(void* dst);
 376
 377 /* set the current cpu context */
 378 void m68k_set_context(void* dst);
 379
 380 /* Register the CPU state information */
 381 void m68k_state_register(const char *type, int index);
 382
 383
 384 /* Peek at the internals of a CPU context.  This can either be a context
 385  * retrieved using m68k_get_context() or the currently running context.
 386  * If context is NULL, the currently running CPU context will be used.
 387  */
 388 unsigned int m68k_get_reg(void* context, m68k_register_t reg);
 389
 390 /* Poke values into the internals of the currently running CPU context */
 391 void m68k_set_reg(void *context, m68k_register_t regnum, unsigned int value);
 392
 393 /* Check if an instruction is valid for the specified CPU type */
 394 unsigned int m68k_is_valid_instruction(unsigned int instruction, unsigned int cpu_type);
 395
 396 /* Disassemble 1 instruction using the epecified CPU type at pc.  Stores
 397  * disassembly in str_buff and returns the size of the instruction in bytes.
 398  */
 399 unsigned int m68k_disassemble(char* str_buff, unsigned int pc, unsigned int cpu_type);
 400
 401 /* Same as above but accepts raw opcode data directly rather than fetching
 402  * via the read/write interfaces.
 403  */
 404 unsigned int m68k_disassemble_raw(char* str_buff, unsigned int pc, const unsigned char* opdata, const unsigned char* argdata, unsigned int cpu_type);
 405
 406
 407 /* ======================================================================== */
 408 /* ============================== MAME STUFF ============================== */
 409 /* ======================================================================== */
 410
 411 #if M68K_COMPILE_FOR_MAME == OPT_ON
 412 #include "m68kmame.h"
 413 #endif /* M68K_COMPILE_FOR_MAME */
 414
 415
 416 /* ======================================================================== */
 417 /* ============================== END OF FILE ============================= */
 418 /* ======================================================================== */
 419
 420 #ifdef __cplusplus
 421 }
 422 #endif
 423
 424
 425 #endif /* M68K__HEADER */