Add -H to start halted.
[riscv-isa-sim.git] / riscv / gdbserver.cc
index 83587f9e6b1fd11832a86a572b862aa5dad636ec..ea8b7d7e22d8aa4903f8bb14094759c8d9c96342 100644 (file)
@@ -7,11 +7,15 @@
 #include <sys/types.h>
 #include <unistd.h>
 
+#include <algorithm>
 #include <cassert>
 #include <cstdio>
 #include <vector>
 
+#include "disasm.h"
+#include "sim.h"
 #include "gdbserver.h"
+#include "mmu.h"
 
 template <typename T>
 unsigned int circular_buffer_t<T>::size() const
@@ -29,7 +33,7 @@ void circular_buffer_t<T>::consume(unsigned int bytes)
 }
 
 template <typename T>
-unsigned int circular_buffer_t<T>::contiguous_space() const
+unsigned int circular_buffer_t<T>::contiguous_empty_size() const
 {
   if (end >= start)
     if (start == 0)
@@ -40,6 +44,15 @@ unsigned int circular_buffer_t<T>::contiguous_space() const
     return start - end - 1;
 }
 
+template <typename T>
+unsigned int circular_buffer_t<T>::contiguous_data_size() const
+{
+  if (end >= start)
+    return end - start;
+  else
+    return capacity - start;
+}
+
 template <typename T>
 void circular_buffer_t<T>::data_added(unsigned int bytes)
 {
@@ -56,11 +69,26 @@ void circular_buffer_t<T>::reset()
   end = 0;
 }
 
+template <typename T>
+void circular_buffer_t<T>::append(const T *src, unsigned int count)
+{
+  unsigned int copy = std::min(count, contiguous_empty_size());
+  memcpy(contiguous_empty(), src, copy * sizeof(T));
+  data_added(copy);
+  count -= copy;
+  if (count > 0) {
+    assert(count < contiguous_empty_size());
+    memcpy(contiguous_empty(), src, count * sizeof(T));
+    data_added(count);
+  }
+}
+
 // Code inspired by/copied from OpenOCD server/server.c.
 
-gdbserver_t::gdbserver_t(uint16_t port) :
-  recv_buf(64 * 1024),
-  send_start(0), send_end(0)
+gdbserver_t::gdbserver_t(uint16_t port, sim_t *sim) :
+  sim(sim),
+  client_fd(0),
+  recv_buf(64 * 1024), send_buf(64 * 1024)
 {
   socket_fd = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
   if (socket_fd == -1) {
@@ -117,7 +145,12 @@ void gdbserver_t::accept()
   } else {
     int oldopts = fcntl(client_fd, F_GETFL, 0);
     fcntl(client_fd, F_SETFL, oldopts | O_NONBLOCK);
-    ack_mode = true;
+    expect_ack = false;
+    extended_mode = false;
+
+    // gdb wants the core to be halted when it attaches.
+    processor_t *p = sim->get_core(0);
+    p->set_halted(true);
   }
 }
 
@@ -126,9 +159,9 @@ void gdbserver_t::read()
   // Reading from a non-blocking socket still blocks if there is no data
   // available.
 
-  size_t count = recv_buf.contiguous_space();
+  size_t count = recv_buf.contiguous_empty_size();
   assert(count > 0);
-  ssize_t bytes = ::read(client_fd, recv_buf.contiguous_data(), count);
+  ssize_t bytes = ::read(client_fd, recv_buf.contiguous_empty(), count);
   if (bytes == -1) {
     if (errno == EAGAIN) {
       // We'll try again the next call.
@@ -139,19 +172,48 @@ void gdbserver_t::read()
   } else if (bytes == 0) {
     // The remote disconnected.
     client_fd = 0;
+    processor_t *p = sim->get_core(0);
+    p->set_halted(false);
     recv_buf.reset();
-    send_start = 0;
-    send_end = 0;
+    send_buf.reset();
   } else {
-    printf("read %ld bytes\n", bytes);
     recv_buf.data_added(bytes);
   }
 }
 
+void gdbserver_t::write()
+{
+  if (send_buf.empty())
+    return;
+
+  while (!send_buf.empty()) {
+    unsigned int count = send_buf.contiguous_data_size();
+    assert(count > 0);
+    ssize_t bytes = ::write(client_fd, send_buf.contiguous_data(), count);
+    if (bytes == -1) {
+      fprintf(stderr, "failed to write to socket: %s (%d)\n", strerror(errno), errno);
+      abort();
+    } else if (bytes == 0) {
+      // Client can't take any more data right now.
+      break;
+    } else {
+      printf("wrote %ld bytes: ", bytes);
+      for (unsigned int i = 0; i < bytes; i++) {
+        printf("%c", send_buf[i]);
+      }
+      printf("\n");
+      send_buf.consume(bytes);
+    }
+  }
+}
+
 void print_packet(const std::vector<uint8_t> &packet)
 {
   for (uint8_t c : packet) {
-    fprintf(stderr, "%c", c);
+    if (c >= ' ' and c <= '~')
+      fprintf(stderr, "%c", c);
+    else
+      fprintf(stderr, "\\x%x", c);
   }
   fprintf(stderr, "\n");
 }
@@ -173,7 +235,7 @@ uint8_t character_hex_value(uint8_t character)
     return 10 + character - 'a';
   if (character >= 'A' && character <= 'F')
     return 10 + character - 'A';
-  return 0;
+  return 0xff;
 }
 
 uint8_t extract_checksum(const std::vector<uint8_t> &packet)
@@ -190,10 +252,23 @@ void gdbserver_t::process_requests()
     std::vector<uint8_t> packet;
     for (unsigned int i = 0; i < recv_buf.size(); i++) {
       uint8_t b = recv_buf[i];
+
+      if (packet.empty() && expect_ack && b == '+') {
+        recv_buf.consume(1);
+        break;
+      }
+
+      if (packet.empty() && b == 3) {
+        fprintf(stderr, "Received interrupt\n");
+        recv_buf.consume(1);
+        handle_interrupt();
+        break;
+      }
+
       if (b == '$') {
         // Start of new packet.
         if (!packet.empty()) {
-          fprintf(stderr, "Received malformed %ld-byte packet from debug client\n", packet.size());
+          fprintf(stderr, "Received malformed %ld-byte packet from debug client", packet.size());
           print_packet(packet);
           recv_buf.consume(i);
           break;
@@ -206,36 +281,241 @@ void gdbserver_t::process_requests()
       // where <checksum> is 
       if (packet.size() >= 4 &&
           packet[packet.size()-3] == '#') {
-        if (compute_checksum(packet) == extract_checksum(packet)) {
-          handle_packet(packet);
-        } else {
-          fprintf(stderr, "Received %ld-byte packet with invalid checksum\n", packet.size());
-          fprintf(stderr, "Computed checksum: %x\n", compute_checksum(packet));
-          print_packet(packet);
-          send("-");
-        }
+        handle_packet(packet);
         recv_buf.consume(i+1);
         break;
       }
     }
     // There's a partial packet in the buffer. Wait until we get more data to
     // process it.
-    if (packet.size())
+    if (packet.size()) {
+      break;
+    }
+  }
+}
+
+void gdbserver_t::handle_halt_reason(const std::vector<uint8_t> &packet)
+{
+  send_packet("S00");
+}
+
+void gdbserver_t::handle_general_registers_read(const std::vector<uint8_t> &packet)
+{
+  // Register order that gdb expects is:
+  //   "x0",  "x1",  "x2",  "x3",  "x4",  "x5",  "x6",  "x7",
+  //   "x8",  "x9",  "x10", "x11", "x12", "x13", "x14", "x15",
+  //   "x16", "x17", "x18", "x19", "x20", "x21", "x22", "x23",
+  //   "x24", "x25", "x26", "x27", "x28", "x29", "x30", "x31",
+  //   "pc",
+  //   "f0",  "f1",  "f2",  "f3",  "f4",  "f5",  "f6",  "f7",
+  //   "f8",  "f9",  "f10", "f11", "f12", "f13", "f14", "f15",
+  //   "f16", "f17", "f18", "f19", "f20", "f21", "f22", "f23",
+  //   "f24", "f25", "f26", "f27", "f28", "f29", "f30", "f31",
+
+  // Each byte of register data is described by two hex digits. The bytes with
+  // the register are transmitted in target byte order. The size of each
+  // register and their position within the â€˜g’ packet are determined by the
+  // gdb internal gdbarch functions DEPRECATED_REGISTER_RAW_SIZE and
+  // gdbarch_register_name.
+
+  send("$");
+  running_checksum = 0;
+  processor_t *p = sim->get_core(0);
+  for (int r = 0; r < 32; r++) {
+    send(p->state.XPR[r]);
+  }
+  send_running_checksum();
+  expect_ack = true;
+}
+
+uint64_t consume_hex_number(std::vector<uint8_t>::const_iterator &iter,
+    std::vector<uint8_t>::const_iterator end)
+{
+  uint64_t value = 0;
+
+  while (iter != end) {
+    uint8_t c = *iter;
+    uint64_t c_value = character_hex_value(c);
+    if (c_value > 15)
       break;
+    iter++;
+    value <<= 4;
+    value += c_value;
   }
+  return value;
+}
+
+void gdbserver_t::handle_register_read(const std::vector<uint8_t> &packet)
+{
+  // p n
+
+  // Register order that gdb expects is:
+  //   "x0",  "x1",  "x2",  "x3",  "x4",  "x5",  "x6",  "x7",
+  //   "x8",  "x9",  "x10", "x11", "x12", "x13", "x14", "x15",
+  //   "x16", "x17", "x18", "x19", "x20", "x21", "x22", "x23",
+  //   "x24", "x25", "x26", "x27", "x28", "x29", "x30", "x31",
+  //   "pc",
+  //   "f0",  "f1",  "f2",  "f3",  "f4",  "f5",  "f6",  "f7",
+  //   "f8",  "f9",  "f10", "f11", "f12", "f13", "f14", "f15",
+  //   "f16", "f17", "f18", "f19", "f20", "f21", "f22", "f23",
+  //   "f24", "f25", "f26", "f27", "f28", "f29", "f30", "f31",
+
+  std::vector<uint8_t>::const_iterator iter = packet.begin() + 2;
+  unsigned int n = consume_hex_number(iter, packet.end());
+  if (*iter != '#')
+    return send_packet("E16"); // EINVAL
+
+  processor_t *p = sim->get_core(0);
+  send("$");
+  running_checksum = 0;
+  if (n < 32) {
+    send(p->state.XPR[n]);
+  } else if (n == 0x20) {
+    send(p->state.pc);
+  } else {
+    send("E16");        // EINVAL
+  }
+
+  send_running_checksum();
+  expect_ack = true;
+}
+
+void gdbserver_t::handle_memory_read(const std::vector<uint8_t> &packet)
+{
+  // m addr,length
+  std::vector<uint8_t>::const_iterator iter = packet.begin() + 2;
+  reg_t address = consume_hex_number(iter, packet.end());
+  if (*iter != ',')
+    return send_packet("E16"); // EINVAL
+  iter++;
+  reg_t length = consume_hex_number(iter, packet.end());
+  if (*iter != '#')
+    return send_packet("E16"); // EINVAL
+
+  send("$");
+  running_checksum = 0;
+  char buffer[3];
+  processor_t *p = sim->get_core(0);
+  mmu_t* mmu = sim->debug_mmu;
+
+  for (reg_t i = 0; i < length; i++) {
+    sprintf(buffer, "%02x", mmu->load_uint8(address + i));
+    send(buffer);
+  }
+  send_running_checksum();
+}
+
+void gdbserver_t::handle_memory_binary_write(const std::vector<uint8_t> &packet)
+{
+  // X addr,length:XX...
+  std::vector<uint8_t>::const_iterator iter = packet.begin() + 2;
+  reg_t address = consume_hex_number(iter, packet.end());
+  if (*iter != ',')
+    return send_packet("E16"); // EINVAL
+  iter++;
+  reg_t length = consume_hex_number(iter, packet.end());
+  if (*iter != ':')
+    return send_packet("E16"); // EINVAL
+  iter++;
+
+  processor_t *p = sim->get_core(0);
+  mmu_t* mmu = sim->debug_mmu;
+  for (unsigned int i = 0; i < length; i++) {
+    if (iter == packet.end()) {
+      return send_packet("E16"); // EINVAL
+    }
+    mmu->store_uint8(address + i, *iter);
+    iter++;
+  }
+  if (*iter != '#')
+    return send_packet("E4b"); // EOVERFLOW
+
+  send_packet("OK");
+}
+
+void gdbserver_t::handle_continue(const std::vector<uint8_t> &packet)
+{
+  // c [addr]
+  processor_t *p = sim->get_core(0);
+  if (packet[2] != '#') {
+    std::vector<uint8_t>::const_iterator iter = packet.begin() + 2;
+    p->state.pc = consume_hex_number(iter, packet.end());
+    if (*iter != '#')
+      return send_packet("E16"); // EINVAL
+  }
+
+  p->set_halted(false);
+}
+
+void gdbserver_t::handle_kill(const std::vector<uint8_t> &packet)
+{
+  // k
+  // The exact effect of this packet is not specified.
+  // Looks like OpenOCD disconnects?
+  // TODO
+}
+
+void gdbserver_t::handle_extended(const std::vector<uint8_t> &packet)
+{
+  // Enable extended mode. In extended mode, the remote server is made
+  // persistent. The â€˜R’ packet is used to restart the program being debugged.
+  send_packet("OK");
+  extended_mode = true;
 }
 
 void gdbserver_t::handle_packet(const std::vector<uint8_t> &packet)
 {
-  fprintf(stderr, "Received %ld-byte packet from debug client\n", packet.size());
+  if (compute_checksum(packet) != extract_checksum(packet)) {
+    fprintf(stderr, "Received %ld-byte packet with invalid checksum\n", packet.size());
+    fprintf(stderr, "Computed checksum: %x\n", compute_checksum(packet));
+    print_packet(packet);
+    send("-");
+    return;
+  }
+
+  fprintf(stderr, "Received %ld-byte packet from debug client: ", packet.size());
   print_packet(packet);
   send("+");
+
+  switch (packet[1]) {
+    case '!':
+      return handle_extended(packet);
+    case '?':
+      return handle_halt_reason(packet);
+    case 'g':
+      return handle_general_registers_read(packet);
+    case 'k':
+      return handle_kill(packet);
+    case 'm':
+      return handle_memory_read(packet);
+//    case 'M':
+//      return handle_memory_write(packet);
+    case 'X':
+      return handle_memory_binary_write(packet);
+    case 'p':
+      return handle_register_read(packet);
+    case 'c':
+      return handle_continue(packet);
+  }
+
+  // Not supported.
+  fprintf(stderr, "** Unsupported packet: ");
+  print_packet(packet);
+  send_packet("");
+}
+
+void gdbserver_t::handle_interrupt()
+{
+  processor_t *p = sim->get_core(0);
+  p->set_halted(true);
+  send_packet("S02");   // Pretend program received SIGINT.
 }
 
 void gdbserver_t::handle()
 {
   if (client_fd > 0) {
     this->read();
+    this->write();
 
   } else {
     this->accept();
@@ -247,5 +527,43 @@ void gdbserver_t::handle()
 void gdbserver_t::send(const char* msg)
 {
   unsigned int length = strlen(msg);
-  unsigned int count;
+  for (const char *c = msg; *c; c++)
+    running_checksum += *c;
+  send_buf.append((const uint8_t *) msg, length);
+}
+
+void gdbserver_t::send(uint64_t value)
+{
+  char buffer[3];
+  for (unsigned int i = 0; i < 8; i++) {
+    sprintf(buffer, "%02x", (int) (value & 0xff));
+    send(buffer);
+    value >>= 8;
+  }
+}
+
+void gdbserver_t::send(uint32_t value)
+{
+  char buffer[3];
+  for (unsigned int i = 0; i < 4; i++) {
+    sprintf(buffer, "%02x", (int) (value & 0xff));
+    send(buffer);
+    value >>= 8;
+  }
+}
+
+void gdbserver_t::send_packet(const char* data)
+{
+  send("$");
+  running_checksum = 0;
+  send(data);
+  send_running_checksum();
+  expect_ack = true;
+}
+
+void gdbserver_t::send_running_checksum()
+{
+  char checksum_string[4];
+  sprintf(checksum_string, "#%02x", running_checksum);
+  send(checksum_string);
 }