]> rtime.felk.cvut.cz Git - fpga/openmsp430.git/blobdiff - core/omsp_dbg_hwbrk.v
OpenMSP430 core verilog source files moved to "core" subdirectory.
[fpga/openmsp430.git] / core / omsp_dbg_hwbrk.v
diff --git a/core/omsp_dbg_hwbrk.v b/core/omsp_dbg_hwbrk.v
new file mode 100644 (file)
index 0000000..daadf69
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,272 @@
+//----------------------------------------------------------------------------
+// Copyright (C) 2001 Authors
+//
+// This source file may be used and distributed without restriction provided
+// that this copyright statement is not removed from the file and that any
+// derivative work contains the original copyright notice and the associated
+// disclaimer.
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+// This source file is free software; you can redistribute it and/or modify
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+// You should have received a copy of the GNU Lesser General Public License
+// along with this source; if not, write to the Free Software Foundation,
+// Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA
+//
+//----------------------------------------------------------------------------
+//
+// *File Name: omsp_dbg_hwbrk.v
+// 
+// *Module Description:
+//                       Hardware Breakpoint / Watchpoint module
+//
+// *Author(s):
+//              - Olivier Girard,    olgirard@gmail.com
+//
+//----------------------------------------------------------------------------
+// $Rev: 57 $
+// $LastChangedBy: olivier.girard $
+// $LastChangedDate: 2010-02-01 23:56:03 +0100 (Mon, 01 Feb 2010) $
+//----------------------------------------------------------------------------
+`include "timescale.v"
+`include "openMSP430_defines.v"
+
+module  omsp_dbg_hwbrk (
+
+// OUTPUTs
+    brk_halt,                // Hardware breakpoint command
+    brk_pnd,                 // Hardware break/watch-point pending
+    brk_dout,                // Hardware break/watch-point register data input
+                            
+// INPUTs
+    brk_reg_rd,              // Hardware break/watch-point register read select
+    brk_reg_wr,              // Hardware break/watch-point register write select
+    dbg_din,                 // Debug register data input
+    eu_mab,                  // Execution-Unit Memory address bus
+    eu_mb_en,                // Execution-Unit Memory bus enable
+    eu_mb_wr,                // Execution-Unit Memory bus write transfer
+    eu_mdb_in,               // Memory data bus input
+    eu_mdb_out,              // Memory data bus output
+    exec_done,               // Execution completed
+    fe_mb_en,                // Frontend Memory bus enable
+    mclk,                    // Main system clock
+    pc,                      // Program counter
+    por                      // Power on reset
+);
+
+// OUTPUTs
+//=========
+output         brk_halt;     // Hardware breakpoint command
+output         brk_pnd;      // Hardware break/watch-point pending
+output  [15:0] brk_dout;     // Hardware break/watch-point register data input
+
+// INPUTs
+//=========
+input    [3:0] brk_reg_rd;   // Hardware break/watch-point register read select
+input    [3:0] brk_reg_wr;   // Hardware break/watch-point register write select
+input   [15:0] dbg_din;      // Debug register data input
+input   [15:0] eu_mab;       // Execution-Unit Memory address bus
+input          eu_mb_en;     // Execution-Unit Memory bus enable
+input    [1:0] eu_mb_wr;     // Execution-Unit Memory bus write transfer
+input   [15:0] eu_mdb_in;    // Memory data bus input
+input   [15:0] eu_mdb_out;   // Memory data bus output
+input          exec_done;    // Execution completed
+input          fe_mb_en;     // Frontend Memory bus enable
+input          mclk;         // Main system clock
+input   [15:0] pc;           // Program counter
+input          por;          // Power on reset
+
+
+//=============================================================================
+// 1)  WIRE & PARAMETER DECLARATION
+//=============================================================================
+
+wire      range_wr_set;
+wire      range_rd_set;
+wire      addr1_wr_set;
+wire      addr1_rd_set;
+wire      addr0_wr_set;
+wire      addr0_rd_set;
+
+   
+parameter BRK_CTL   = 0,
+          BRK_STAT  = 1,
+          BRK_ADDR0 = 2,
+          BRK_ADDR1 = 3;
+
+   
+//=============================================================================
+// 2)  CONFIGURATION REGISTERS
+//=============================================================================
+
+// BRK_CTL Register
+//-----------------------------------------------------------------------------
+//       7   6   5        4            3          2            1  0
+//        Reserved    RANGE_MODE    INST_EN    BREAK_EN    ACCESS_MODE
+//
+// ACCESS_MODE: - 00 : Disabled
+//              - 01 : Detect read access
+//              - 10 : Detect write access
+//              - 11 : Detect read/write access
+//              NOTE: '10' & '11' modes are not supported on the instruction flow
+//
+// BREAK_EN:    -  0 : Watchmode enable
+//              -  1 : Break enable
+//
+// INST_EN:     -  0 : Checks are done on the execution unit (data flow)
+//              -  1 : Checks are done on the frontend (instruction flow)
+//
+// RANGE_MODE:  -  0 : Address match on BRK_ADDR0 or BRK_ADDR1
+//              -  1 : Address match on BRK_ADDR0->BRK_ADDR1 range
+//
+//-----------------------------------------------------------------------------
+reg   [4:0] brk_ctl;
+
+wire        brk_ctl_wr = brk_reg_wr[BRK_CTL];
+   
+always @ (posedge mclk or posedge por)
+  if (por)             brk_ctl <=  5'h00;
+  else if (brk_ctl_wr) brk_ctl <=  {`HWBRK_RANGE & dbg_din[4], dbg_din[3:0]};
+
+wire  [7:0] brk_ctl_full = {3'b000, brk_ctl};
+
+   
+// BRK_STAT Register
+//-----------------------------------------------------------------------------
+//     7    6       5         4         3         2         1         0
+//    Reserved  RANGE_WR  RANGE_RD  ADDR1_WR  ADDR1_RD  ADDR0_WR  ADDR0_RD
+//-----------------------------------------------------------------------------
+reg   [5:0] brk_stat;
+
+wire        brk_stat_wr  = brk_reg_wr[BRK_STAT];
+wire  [5:0] brk_stat_set = {range_wr_set & `HWBRK_RANGE,
+                            range_rd_set & `HWBRK_RANGE,
+                           addr1_wr_set, addr1_rd_set,
+                           addr0_wr_set, addr0_rd_set};
+wire  [5:0] brk_stat_clr = ~dbg_din[5:0];
+
+always @ (posedge mclk or posedge por)
+  if (por)              brk_stat <=  6'h00;
+  else if (brk_stat_wr) brk_stat <= ((brk_stat & brk_stat_clr) | brk_stat_set);
+  else                  brk_stat <=  (brk_stat                 | brk_stat_set);
+
+wire  [7:0] brk_stat_full = {2'b00, brk_stat};
+wire        brk_pnd       = |brk_stat;
+
+
+// BRK_ADDR0 Register
+//-----------------------------------------------------------------------------
+reg  [15:0] brk_addr0;
+
+wire        brk_addr0_wr = brk_reg_wr[BRK_ADDR0];
+   
+always @ (posedge mclk or posedge por)
+  if (por)               brk_addr0 <=  16'h0000;
+  else if (brk_addr0_wr) brk_addr0 <=  dbg_din;
+
+   
+// BRK_ADDR1/DATA0 Register
+//-----------------------------------------------------------------------------
+reg  [15:0] brk_addr1;
+
+wire        brk_addr1_wr = brk_reg_wr[BRK_ADDR1];
+   
+always @ (posedge mclk or posedge por)
+  if (por)               brk_addr1 <=  16'h0000;
+  else if (brk_addr1_wr) brk_addr1 <=  dbg_din;
+
+   
+//============================================================================
+// 3) DATA OUTPUT GENERATION
+//============================================================================
+
+wire [15:0] brk_ctl_rd   = {8'h00, brk_ctl_full}  & {16{brk_reg_rd[BRK_CTL]}};
+wire [15:0] brk_stat_rd  = {8'h00, brk_stat_full} & {16{brk_reg_rd[BRK_STAT]}};
+wire [15:0] brk_addr0_rd = brk_addr0              & {16{brk_reg_rd[BRK_ADDR0]}};
+wire [15:0] brk_addr1_rd = brk_addr1              & {16{brk_reg_rd[BRK_ADDR1]}};
+
+wire [15:0] brk_dout = brk_ctl_rd   |
+                       brk_stat_rd  |
+                       brk_addr0_rd |
+                       brk_addr1_rd;
+
+   
+//============================================================================
+// 4) BREAKPOINT / WATCHPOINT GENERATION
+//============================================================================
+
+// Comparators
+//---------------------------
+// Note: here the comparison logic is instanciated several times in order
+//       to improve the timings, at the cost of a bit more area.
+   
+wire        equ_d_addr0 = eu_mb_en & (eu_mab==brk_addr0) & ~brk_ctl[`BRK_RANGE];
+wire        equ_d_addr1 = eu_mb_en & (eu_mab==brk_addr1) & ~brk_ctl[`BRK_RANGE];
+wire        equ_d_range = eu_mb_en & ((eu_mab>=brk_addr0) & (eu_mab<=brk_addr1)) & 
+                          brk_ctl[`BRK_RANGE] & `HWBRK_RANGE;
+
+reg         fe_mb_en_buf;
+always @ (posedge mclk or posedge por)
+  if (por)  fe_mb_en_buf <=  1'b0;
+  else      fe_mb_en_buf <=  fe_mb_en;
+
+wire        equ_i_addr0 = fe_mb_en_buf & (pc==brk_addr0) & ~brk_ctl[`BRK_RANGE];
+wire        equ_i_addr1 = fe_mb_en_buf & (pc==brk_addr1) & ~brk_ctl[`BRK_RANGE];
+wire        equ_i_range = fe_mb_en_buf & ((pc>=brk_addr0) & (pc<=brk_addr1)) &
+                          brk_ctl[`BRK_RANGE] & `HWBRK_RANGE;
+
+
+// Detect accesses
+//---------------------------
+
+// Detect Instruction read access
+wire i_addr0_rd =  equ_i_addr0 &  brk_ctl[`BRK_I_EN];
+wire i_addr1_rd =  equ_i_addr1 &  brk_ctl[`BRK_I_EN];
+wire i_range_rd =  equ_i_range &  brk_ctl[`BRK_I_EN];
+
+// Detect Execution-Unit write access
+wire d_addr0_wr =  equ_d_addr0 & ~brk_ctl[`BRK_I_EN] &  |eu_mb_wr;
+wire d_addr1_wr =  equ_d_addr1 & ~brk_ctl[`BRK_I_EN] &  |eu_mb_wr;
+wire d_range_wr =  equ_d_range & ~brk_ctl[`BRK_I_EN] &  |eu_mb_wr;
+
+// Detect DATA read access
+// Whenever an "ADD r9. &0x200" instruction is executed, &0x200 will be read
+// before being written back. In that case, the read flag should not be set.
+// In general, We should here make sure no write access occures during the
+// same instruction cycle before setting the read flag.
+reg [2:0] d_rd_trig;
+always @ (posedge mclk or posedge por)
+  if (por)            d_rd_trig <=  3'h0;
+  else if (exec_done) d_rd_trig <=  3'h0;
+  else                d_rd_trig <=  {equ_d_range & ~brk_ctl[`BRK_I_EN] & ~|eu_mb_wr,
+                                     equ_d_addr1 & ~brk_ctl[`BRK_I_EN] & ~|eu_mb_wr,
+                                     equ_d_addr0 & ~brk_ctl[`BRK_I_EN] & ~|eu_mb_wr};
+   
+wire d_addr0_rd =  d_rd_trig[0] & exec_done & ~d_addr0_wr;
+wire d_addr1_rd =  d_rd_trig[1] & exec_done & ~d_addr1_wr;
+wire d_range_rd =  d_rd_trig[2] & exec_done & ~d_range_wr;
+
+
+// Set flags
+assign addr0_rd_set = brk_ctl[`BRK_MODE_RD] & (d_addr0_rd  | i_addr0_rd);
+assign addr0_wr_set = brk_ctl[`BRK_MODE_WR] &  d_addr0_wr;
+assign addr1_rd_set = brk_ctl[`BRK_MODE_RD] & (d_addr1_rd  | i_addr1_rd);
+assign addr1_wr_set = brk_ctl[`BRK_MODE_WR] &  d_addr1_wr;
+assign range_rd_set = brk_ctl[`BRK_MODE_RD] & (d_range_rd  | i_range_rd);
+assign range_wr_set = brk_ctl[`BRK_MODE_WR] &  d_range_wr;
+
+   
+// Break CPU
+assign brk_halt     = brk_ctl[`BRK_EN] & |brk_stat_set;
+   
+     
+endmodule // omsp_dbg_hwbrk
+
+`include "openMSP430_undefines.v"