PIC_Simulator_Simon/PIC_Simulator/PIC/PICProgramm.cs

660 lines
18 KiB
C#

using System;
using System.Collections.Generic;
using System.Text.RegularExpressions;
namespace PIC_Simulator.PIC
{
class PICBefehl
{
public string befehl;
public uint parameter_d;
public uint parameter_f;
public uint parameter_x;
public uint parameter_k;
public uint parameter_b;
public int labelnummer;
public int zeilennummer;
}
class PICProgramm
{
public const uint ADDR_INDF = 0x00;
public const uint ADDR_TMR0 = 0x01;
public const uint ADDR_PCL = 0x02;
public const uint ADDR_STATUS = 0x03;
public const uint ADDR_FSR = 0x04;
public const uint ADDR_PORT_A = 0x05;
public const uint ADDR_PORT_B = 0x06;
public const uint ADDR_UNIMPL_A = 0x07;
public const uint ADDR_PCLATH = 0x0A;
public const uint ADDR_INTCON = 0x0B;
public const uint ADDR_OPTION = 0x81;
public const uint ADDR_TRIS_A = 0x85;
public const uint ADDR_TRIS_B = 0x86;
public const uint ADDR_UNIMPL_B = 0x87;
public const uint ADDR_EECON1 = 0x88;
public const uint ADDR_EECON2 = 0x89;
public const uint STATUS_BIT_IRP = 7; // Unused in PIC16C84
public const uint STATUS_BIT_RP1 = 6; // Register Bank Selection Bit [1] (Unused in PIC16C84)
public const uint STATUS_BIT_RP0 = 5; // Register Bank Selection Bit [0]
public const uint STATUS_BIT_TO = 4; // Time Out Bit
public const uint STATUS_BIT_PD = 3; // Power Down Bit
public const uint STATUS_BIT_Z = 2; // Zero Bit
public const uint STATUS_BIT_DC = 1; // Digit Carry Bit
public const uint STATUS_BIT_C = 0; // Carry Bit
public const uint OPTION_BIT_RBPU = 7; // PORT-B Pull-Up Enable Bit
public const uint OPTION_BIT_INTEDG = 6; // Interrupt Edge Select Bit
public const uint OPTION_BIT_T0CS = 5; // TMR0 Clock Source Select Bit
public const uint OPTION_BIT_T0SE = 4; // TMR0 Source Edge Select Bit
public const uint OPTION_BIT_PSA = 3; // Prescaler Alignment Bit
public const uint OPTION_BIT_PS2 = 2; // Prescaler Rate Select Bit [2]
public const uint OPTION_BIT_PS1 = 1; // Prescaler Rate Select Bit [1]
public const uint OPTION_BIT_PS0 = 0; // Prescaler Rate Select Bit [0]
public const uint INTCON_BIT_GIE = 7; // Global Interrupt Enable Bit
public const uint INTCON_BIT_EEIE = 6; // EE Write Complete Interrupt Enable Bit
public const uint INTCON_BIT_T0IE = 5; // TMR0 Overflow Interrupt Enable Bit
public const uint INTCON_BIT_INTE = 4; // RB0/INT Interrupt Bit
public const uint INTCON_BIT_RBIE = 3; // RB Port Change Interrupt Enable Bit
public const uint INTCON_BIT_T0IF = 2; // TMR0 Overflow Interrupt Flag Bit
public const uint INTCON_BIT_INTF = 1; // RB0/INT Interrupt Flag Bit
public const uint INTCON_BIT_RBIF = 0; // RB Port Change Interrupt Flag Bit
public const string ADDWF = "000111dfffffff";
public const string ANDWF = "000101dfffffff";
public const string CLRF = "0000011fffffff";
public const string CLRW = "0000010xxxxxxx";
public const string COMF = "001001dfffffff";
public const string DECF = "000011dfffffff";
public const string DECFSZ = "001011dfffffff";
public const string INCF = "001010dfffffff";
public const string INCFSZ = "001111dfffffff";
public const string IORWF = "000100dfffffff";
public const string MOVF = "001000dfffffff";
public const string MOVWF = "0000001fffffff";
public const string NOP = "0000000xx00000";
public const string RLF = "001101dfffffff";
public const string RRF = "001100dfffffff";
public const string SUBWF = "000010dfffffff";
public const string SWAPF = "001110dfffffff";
public const string XORWF = "000110dfffffff";
public const string BCF = "0100bbbfffffff";
public const string BSF = "0101bbbfffffff";
public const string BTFSC = "0110bbbfffffff";
public const string BTFSS = "0111bbbfffffff";
public const string ADDLW = "11111xkkkkkkkk";
public const string ANDLW = "111001kkkkkkkk";
public const string CALL = "100kkkkkkkkkkk";
public const string CLRWDT = "00000001100100";
public const string GOTO = "101kkkkkkkkkkk";
public const string IORLW = "111000kkkkkkkk";
public const string MOVLW = "1100xxkkkkkkkk";
public const string RETFIE = "00000000001001";
public const string RETLW = "1101xxkkkkkkkk";
public const string RETURN = "00000000001000";
public const string SLEEP = "00000001100011";
public const string SUBLW = "11110xkkkkkkkk";
public const string XORLW = "111010kkkkkkkk";
public string[] ALL_COMMANDS = {ADDWF, ANDWF, CLRF, CLRW, COMF, DECF, DECFSZ, INCF, INCFSZ, IORWF, MOVF, MOVWF, NOP, RLF, RRF, SUBWF, SWAPF, XORWF, BCF, BSF, BTFSC, BTFSS, ADDLW, ANDLW, CALL, CLRWDT, GOTO, IORLW, MOVLW, RETFIE, RETLW, RETURN, SLEEP, SUBLW, XORLW };
public List<PICBefehl> befehle;
public int PCCounter = 0; // -> nächster befehl
public int Stepcount = 0;
public uint Register_W = 0;
public uint[] Register = new uint[0x100];
public PICProgramm()
{
}
public void Laden(string code)
{
befehle = new List<PICBefehl>();
int zn = -1;
foreach (var zeile in Regex.Split(code, @"\r?\n"))
{
zn++;
if (zeile.StartsWith(" ")) continue;
if (zeile.Length < 10) continue;
befehle.Add(FindeBefehl(zeile, zn));
}
}
private PICBefehl FindeBefehl(string zeile, int zeilennummer)
{
foreach (var cmd in ALL_COMMANDS)
{
string bin = hex2binary(zeile.Substring(5, 4));
uint p_d = 0;
uint p_f = 0;
uint p_x = 0;
uint p_k = 0;
uint p_b = 0;
bool ok = true;
for (int i = 0; i < 14; i++)
{
if (cmd[i] == '0' && bin[i] == '0') continue;
if (cmd[i] == '1' && bin[i] == '1') continue;
if (cmd[i] == 'd' && bin[i] == '0') { p_d <<= 1; p_d |= 0; continue; }
if (cmd[i] == 'd' && bin[i] == '1') { p_d <<= 1; p_d |= 1; continue; }
if (cmd[i] == 'f' && bin[i] == '0') { p_f <<= 1; p_f |= 0; continue; }
if (cmd[i] == 'f' && bin[i] == '1') { p_f <<= 1; p_f |= 1; continue; }
if (cmd[i] == 'x' && bin[i] == '0') { p_x <<= 1; p_x |= 0; continue; }
if (cmd[i] == 'x' && bin[i] == '1') { p_x <<= 1; p_x |= 1; continue; }
if (cmd[i] == 'k' && bin[i] == '0') { p_k <<= 1; p_k |= 0; continue; }
if (cmd[i] == 'k' && bin[i] == '1') { p_k <<= 1; p_k |= 1; continue; }
if (cmd[i] == 'b' && bin[i] == '0') { p_b <<= 1; p_b |= 0; continue; }
if (cmd[i] == 'b' && bin[i] == '1') { p_b <<= 1; p_b |= 1; continue; }
if (cmd[i] == '0' && bin[i] == '1') { ok = false; break; }
if (cmd[i] == '1' && bin[i] == '0') { ok = false; continue; }
throw new Exception("Falscher wert in cmd");
}
if (ok)
{
PICBefehl b = new PICBefehl();
b.befehl = cmd;
b.parameter_d = p_d;
b.parameter_f = p_f;
b.parameter_k = p_k;
b.parameter_x = p_x;
b.parameter_b = p_b;
b.zeilennummer = zeilennummer;
b.labelnummer = Convert.ToInt32(zeile.Substring(0, 4), 16);
return b;
}
}
throw new Exception("konnte befehl nicht finden: " + zeile);
}
private string hex2binary(string hexvalue)
{
string binaryval = "";
binaryval = Convert.ToString(Convert.ToInt32(hexvalue, 16), 2).PadLeft(14, '0');
return binaryval;
}
public bool Step()
{
if (PCCounter >= befehle.Count) return true;
PICBefehl aktueller_befehl = befehle[PCCounter];
if (aktueller_befehl.befehl == ADDWF)
{
uint a = GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
uint b = Register_W;
uint Result = a + b;
bool dc = AdditionDigitCarry(a, b);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, (Result % 0x100) == 0);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_DC, dc);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_C, Result > 0xFF);
Result %= 0x100;
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == ANDWF)
{
uint Result = Register_W & GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, Result == 0);
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == CLRF)
{
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, 0x00);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, true);
}
else if (aktueller_befehl.befehl == CLRW)
{
Register_W = 0;
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, true);
}
else if (aktueller_befehl.befehl == COMF)
{
uint Result = ~GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, Result == 0);
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == DECF)
{
uint Result = GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
if (Result == 0)
Result = 0xFF;
else
Result -= 1;
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, Result == 0);
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == DECFSZ)
{
bool Cond = GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f) == 1;
uint Result = GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
if (Result == 0)
Result = 0xFF;
else
Result -= 1;
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
if (Cond)
{
PCCounter++; // skip next
}
}
else if (aktueller_befehl.befehl == INCF)
{
uint Result = GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
Result += 1;
Result %= 0x100;
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, Result == 0);
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == INCFSZ)
{
bool Cond = GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f) == 0xFF;
uint Result = GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
Result += 1;
Result %= 0x100;
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
if (Cond)
{
PCCounter++; // skip next
}
}
else if (aktueller_befehl.befehl == IORWF)
{
uint Result = Register_W | GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, Result == 0);
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == MOVF)
{
uint Result = GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, Result == 0);
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == MOVWF)
{
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Register_W);
}
else if (aktueller_befehl.befehl == NOP)
{
// ~~~~~
}
else if (aktueller_befehl.befehl == RLF)
{
uint Result = GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
uint Carry_Old = GetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_C) ? 1u : 0u;
uint Carry_New = (Result & 0x80) >> 7;
Result = Result << 1;
Result &= 0xFF;
Result |= Carry_Old;
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_C, Carry_New != 0);
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == RRF)
{
uint Result = GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
uint Carry_Old = GetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_C) ? 0x80u : 0x00u;
uint Carry_New = Result & 0x01;
Result = Result >> 1;
Result &= 0xFF;
Result |= Carry_Old;
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_C, Carry_New != 0);
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == SUBWF)
{
uint a = GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
uint b = Register_W;
bool carry;
bool dc = SubtractionDigitCarry(a, b);
if (carry = a < b)
{
a += 0x100;
}
uint Result = a - b;
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, (Result % 0x100) == 0);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_DC, dc);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_C, !carry);
Result %= 0x100;
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == SWAPF)
{
uint Result = GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
uint Low = Result & 0x0F;
uint High = Result & 0xF0;
Result = (Low << 4) | (High >> 4);
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == XORWF)
{
uint Result = Register_W ^ GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, Result == 0);
if (aktueller_befehl.parameter_d != 0)
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, Result);
else
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == BCF)
{
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, aktueller_befehl.parameter_b, false);
}
else if (aktueller_befehl.befehl == BSF)
{
SetRegister(aktueller_befehl.parameter_f, aktueller_befehl.parameter_b, true);
}
else if (aktueller_befehl.befehl == BTFSC)
{
if (!GetBit(GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f), aktueller_befehl.parameter_b))
{
PCCounter++;
}
}
else if (aktueller_befehl.befehl == BTFSS)
{
if (GetBit(GetRegister(aktueller_befehl.parameter_f), aktueller_befehl.parameter_b))
{
PCCounter++;
}
}
else if (aktueller_befehl.befehl == ADDLW)
{
uint a = Register_W;
uint b = aktueller_befehl.parameter_k;
uint Result = a + b;
bool dc = AdditionDigitCarry(a, b);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, (Result % 0x100) == 0);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_DC, dc);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_C, Result > 0xFF);
Result %= 0x100;
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == ANDLW)
{
uint Result = Register_W & aktueller_befehl.parameter_k;
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, Result == 0);
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == CALL)
{
//TODO
}
else if (aktueller_befehl.befehl == CLRWDT)
{
//TODO
}
else if (aktueller_befehl.befehl == GOTO)
{
PCCounter = befehle.FindIndex(b => b.labelnummer == aktueller_befehl.parameter_k) - 1;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == IORLW)
{
uint Result = Register_W | aktueller_befehl.parameter_k;
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, Result == 0);
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == MOVLW)
{
Register_W = aktueller_befehl.parameter_k;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == RETFIE)
{
//TODO
}
else if (aktueller_befehl.befehl == RETLW)
{
//TODO
}
else if (aktueller_befehl.befehl == RETURN)
{
//TODO
}
else if (aktueller_befehl.befehl == SLEEP)
{
//TODO
}
else if (aktueller_befehl.befehl == SUBLW)
{
uint a = aktueller_befehl.parameter_k;
uint b = Register_W;
bool carry;
bool dc = SubtractionDigitCarry(a, b);
if (carry = a < b)
{
a += 0x100;
}
uint Result = a - b;
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, (Result % 0x100) == 0);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_DC, dc);
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_C, !carry);
Result %= 0x100;
Register_W = Result;
}
else if (aktueller_befehl.befehl == XORLW)
{
uint Result = Register_W ^ aktueller_befehl.parameter_k;
SetRegisterOhneBank(ADDR_STATUS, STATUS_BIT_Z, Result == 0);
Register_W = Result; ;
}
PCCounter++;
Stepcount++;
return PCCounter >= befehle.Count;
}
private uint GetRegister(uint index)
{
if ((Register[ADDR_STATUS] & STATUS_BIT_RP0) == STATUS_BIT_RP0)
{
return Register[0x80 + index];
}
else
{
return Register[index];
}
}
private void SetRegister(uint index, uint wert)
{
if ((Register[ADDR_STATUS] & STATUS_BIT_RP0) == STATUS_BIT_RP0)
{
Register[0x80 + index] = wert;
}
else
{
Register[index] = wert;
}
}
private void SetRegister(uint index, uint bit, bool wert)
{
if ((Register[ADDR_STATUS] & STATUS_BIT_RP0) == STATUS_BIT_RP0)
{
Register[0x80 + index] = SetBit(Register[index], bit, wert);
}
else
{
Register[index] = SetBit(Register[index], bit, wert);
}
}
private void SetRegisterOhneBank(uint index, uint bit, bool wert)
{
Register[index] = SetBit(Register[index], bit, wert);
}
public bool GetRegisterOhneBank(uint index, uint bit)
{
return GetBit(Register[index], bit);
}
public uint GetRegisterOhneBank(uint index)
{
return Register[index];
}
public static bool AdditionDigitCarry(uint a, uint b)
{
a &= 0x0F;
b &= 0x0F;
return (a + b) > 0x0F;
}
public static bool SubtractionDigitCarry(uint a, uint b)
{
b = (~b) + 1;
return AdditionDigitCarry(a, b);
}
public static bool GetBit(uint val, uint pos)
{
return (val & SHL(1, pos)) != 0;
}
public static uint SHL(uint val, uint steps)
{
return (uint)((val) << ((int)steps));
}
public static uint SHR(uint val, uint steps)
{
return (uint)((val) >> ((int)steps));
}
public static uint SetBit(uint val, uint pos, bool bit)
{
return bit ? (val | SHL(1, pos)) : (val & ~SHL(1, pos));
}
}
}