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Added/completed/debugged o65 support for Lunix
[cc65] / src / ld65 / o65.c
index 8aa25e65e926233755ef7bfcaf66b489d449c3de..aadfe2fe3d8d34b12b7580c86f333ccdbf361054 100644 (file)
 
 
 /* Header mode bits */
+#define MF_CPU_65816    0x8000         /* Executable is for 65816 */
+#define MF_CPU_6502     0x0000          /* Executable is for the 6502 */
+#define MF_CPU_MASK     0x8000          /* Mask to extract CPU type */
+
 #define MF_SIZE_32BIT  0x2000          /* All size words are 32bit */
-#define MF_CPU_816             0x8000          /* Executable is for 65816 */
+#define MF_SIZE_16BIT   0x0000          /* All size words are 16bit */
+#define MF_SIZE_MASK    0x2000          /* Mask to extract size */
+
+#define MF_ALIGN_1      0x0000          /* Bytewise alignment */
+#define MF_ALIGN_2      0x0001          /* Align words */
+#define MF_ALIGN_4      0x0002          /* Align longwords */
+#define MF_ALIGN_256    0x0003          /* Align pages (256 bytes) */
+#define MF_ALIGN_MASK   0x0003                 /* Mask to extract alignment */
 
 /* The four o65 segment types. Note: These values are identical to the values
  * needed for the segmentID in the o65 spec.
@@ -81,6 +92,7 @@
 #define O65RELOC_LOW   0x20
 #define O65RELOC_SEGADR        0xc0
 #define O65RELOC_SEG   0xa0
+#define O65RELOC_MASK   0xc0
 
 /* O65 executable file header */
 typedef struct O65Header O65Header;
@@ -122,7 +134,7 @@ struct O65Desc {
     O65Option*     Options;            /* List of file options */
     ExtSymTab*     Exports;            /* Table with exported symbols */
     ExtSymTab*     Imports;            /* Table with imported symbols */
-    unsigned       Undef;              /* Count of undefined symbols */
+    unsigned               Undef;              /* Count of undefined symbols */
     FILE*          F;                  /* The file we're writing to */
     char*          Filename;           /* Name of the output file */
     O65RelocTab*    TextReloc;         /* Relocation table for text segment */
@@ -156,7 +168,7 @@ struct ExprDesc {
 
 
 /*****************************************************************************/
-/*                            Helper functions                              */
+/*                            Helper functions                              */
 /*****************************************************************************/
 
 
@@ -165,9 +177,9 @@ static void WriteSize (const O65Desc* D, unsigned long Val)
 /* Write a "size" word to the file */
 {
     if (D->Header.Mode & MF_SIZE_32BIT) {
-       Write32 (D->F, Val);
+       Write32 (D->F, Val);
     } else {
-       Write16 (D->F, (unsigned) Val);
+       Write16 (D->F, (unsigned) Val);
     }
 }
 
@@ -183,20 +195,64 @@ static unsigned O65SegType (const SegDesc* S)
      * to check SF_ZP first.
      */
     if (S->Flags & SF_RO) {
-       return O65SEG_TEXT;
+       return O65SEG_TEXT;
     } else if (S->Flags & SF_ZP) {
-       return O65SEG_ZP;
+       return O65SEG_ZP;
     } else if (S->Flags & SF_BSS) {
-       return O65SEG_BSS;
+       return O65SEG_BSS;
     } else {
-       return O65SEG_DATA;
+       return O65SEG_DATA;
+    }
+}
+
+
+
+static const SegDesc* FindSeg (SegDesc** const List, unsigned Count, const Segment* S)
+/* Search for a segment in the given list of segment descriptors and return
+ * the descriptor for a segment if we found it, and NULL if not.
+ */
+{
+    unsigned I;
+
+    for (I = 0; I < Count; ++I) {
+       if (List[I]->Seg == S) {
+           /* Found */
+           return List[I];
+       }
+    }
+
+    /* Not found */
+    return 0;
+}
+
+
+
+static const SegDesc* O65FindSeg (const O65Desc* D, const Segment* S)
+/* Search for a segment in the segment lists and return it's segment descriptor */
+{
+    const SegDesc* SD;
+
+    if ((SD = FindSeg (D->TextSeg, D->TextCount, S)) != 0) {
+       return SD;
+    }
+    if ((SD = FindSeg (D->DataSeg, D->DataCount, S)) != 0) {
+       return SD;
     }
+    if ((SD = FindSeg (D->BssSeg, D->BssCount, S)) != 0) {
+       return SD;
+    }
+    if ((SD = FindSeg (D->ZPSeg, D->ZPCount, S)) != 0) {
+       return SD;
+    }
+
+    /* Not found */
+    return 0;
 }
 
 
 
 /*****************************************************************************/
-/*                           Expression handling                            */
+/*                           Expression handling                            */
 /*****************************************************************************/
 
 
@@ -251,7 +307,7 @@ static void O65ParseExpr (ExprNode* Expr, ExprDesc* D, int Sign)
                /* We cannot handle more than one segment reference in o65 */
                D->TooComplex = 1;
            } else {
-               /* Remember the segment reference */
+               /* Remember the segment reference */
                D->SegRef = GetExprSection (Expr);
            }
            break;
@@ -456,8 +512,8 @@ static unsigned O65WriteExpr (ExprNode* E, int Signed, unsigned Size,
     Offs += D->SegSize;                /* Calulate full offset */
     Diff = ((long) Offs) - D->LastOffs;
     while (Diff > 0xFE) {
-       O65RelocPutByte (D->CurReloc, 0xFF);
-       Diff -= 0xFE;
+               O65RelocPutByte (D->CurReloc, 0xFF);
+               Diff -= 0xFE;
     }
     O65RelocPutByte (D->CurReloc, (unsigned char) Diff);
 
@@ -467,9 +523,9 @@ static unsigned O65WriteExpr (ExprNode* E, int Signed, unsigned Size,
     /* Determine the expression to relocate */
     Expr = E;
     if (E->Op == EXPR_BYTE0 || E->Op == EXPR_BYTE1 ||
-       E->Op == EXPR_BYTE2 || E->Op == EXPR_BYTE3 ||
-       E->Op == EXPR_WORD0 || E->Op == EXPR_WORD1) {
-       /* Use the real expression */
+               E->Op == EXPR_BYTE2 || E->Op == EXPR_BYTE3 ||
+               E->Op == EXPR_WORD0 || E->Op == EXPR_WORD1) {
+               /* Use the real expression */
                Expr = E->Left;
     }
 
@@ -485,12 +541,12 @@ static unsigned O65WriteExpr (ExprNode* E, int Signed, unsigned Size,
 
     /* We cannot handle both, an imported symbol and a segment ref */
     if (ED.SegRef != 0 && ED.ExtRef != 0) {
-       ED.TooComplex = 1;
+               ED.TooComplex = 1;
     }
 
     /* Bail out if we cannot handle the expression */
     if (ED.TooComplex) {
-       return SEG_EXPR_TOO_COMPLEX;
+               return SEG_EXPR_TOO_COMPLEX;
     }
 
     /* Safety: Check that we are really referencing a symbol or a segment */
@@ -499,12 +555,12 @@ static unsigned O65WriteExpr (ExprNode* E, int Signed, unsigned Size,
     /* Write out the offset that goes into the segment. */
     BinVal = ED.Val;
     switch (E->Op) {
-       case EXPR_BYTE0:    BinVal &= 0xFF;                     break;
-       case EXPR_BYTE1:    BinVal = (BinVal >>  8) & 0xFF;     break;
-       case EXPR_BYTE2:    BinVal = (BinVal >> 16) & 0xFF;     break;
-       case EXPR_BYTE3:    BinVal = (BinVal >> 24) & 0xFF;     break;
-       case EXPR_WORD0:    BinVal &= 0xFFFF;                   break;
-       case EXPR_WORD1:    BinVal = (BinVal >> 16) & 0xFFFF;   break;
+               case EXPR_BYTE0:    BinVal &= 0xFF;                     break;
+               case EXPR_BYTE1:    BinVal = (BinVal >>  8) & 0xFF;     break;
+               case EXPR_BYTE2:    BinVal = (BinVal >> 16) & 0xFF;     break;
+               case EXPR_BYTE3:    BinVal = (BinVal >> 24) & 0xFF;     break;
+               case EXPR_WORD0:    BinVal &= 0xFFFF;                   break;
+               case EXPR_WORD1:    BinVal = (BinVal >> 16) & 0xFFFF;   break;
     }
     WriteVal (D->F, BinVal, Size);
 
@@ -512,46 +568,66 @@ static unsigned O65WriteExpr (ExprNode* E, int Signed, unsigned Size,
      * information gathered about the expression.
      */
     if (E->Op == EXPR_BYTE0) {
-       RelocType = O65RELOC_LOW;
+               RelocType = O65RELOC_LOW;
     } else if (E->Op == EXPR_BYTE1) {
-       RelocType = O65RELOC_HIGH;
+               RelocType = O65RELOC_HIGH;
+    } else if (E->Op == EXPR_BYTE2) {
+               RelocType = O65RELOC_SEG;
     } else {
-       switch (Size) {
+               switch (Size) {
 
-           case 1:
-               RelocType = O65RELOC_LOW;
-               break;
+                   case 1:
+                       RelocType = O65RELOC_LOW;
+                       break;
 
-           case 2:
-               RelocType = O65RELOC_WORD;
-               break;
+                   case 2:
+                       RelocType = O65RELOC_WORD;
+                       break;
 
-           case 3:
-               RelocType = O65RELOC_SEGADR;
-               break;
+                   case 3:
+                       RelocType = O65RELOC_SEGADR;
+                       break;
 
-           case 4:
-               /* 4 byte expression not supported by o65 */
-               return SEG_EXPR_TOO_COMPLEX;
+                   case 4:
+                       /* 4 byte expression not supported by o65 */
+                       return SEG_EXPR_TOO_COMPLEX;
 
-           default:
-               Internal ("O65WriteExpr: Invalid expression size: %u", Size);
-               RelocType = 0;          /* Avoid gcc warnings */
-       }
+                   default:
+                       Internal ("O65WriteExpr: Invalid expression size: %u", Size);
+                       RelocType = 0;          /* Avoid gcc warnings */
+               }
     }
 
     /* Determine which segment we're referencing */
     if (ED.ExtRef) {
-       /* Imported symbol */
-       RelocType |= O65SEG_UNDEF;
+               /* Imported symbol */
+               RelocType |= O65SEG_UNDEF;
                O65RelocPutByte (D->CurReloc, RelocType);
                /* Put the number of the imported symbol into the table */
                O65RelocPutWord (D->CurReloc, ExtSymNum (ED.ExtRef));
     } else {
-       /* Segment reference */
-
-
-
+               /* Segment reference. Search for the segment and map it to it's
+        * o65 segmentID
+        */
+               const SegDesc* Seg = O65FindSeg (D, ED.SegRef->Seg);
+       if (Seg == 0) {
+           /* For some reason, we didn't find this segment in the list of
+            * segments written to the o65 file.
+            */
+           return SEG_EXPR_INVALID;
+       }
+       RelocType |= O65SegType (Seg);
+       O65RelocPutByte (D->CurReloc, RelocType);
+
+       /* Output additional data if needed */
+       switch (RelocType & O65RELOC_MASK) {
+           case O65RELOC_HIGH:
+               O65RelocPutByte (D->CurReloc, ED.Val & 0xFF);
+               break;
+           case O65RELOC_SEG:
+               O65RelocPutWord (D->CurReloc, ED.Val & 0xFFFF);
+               break;
+       }
     }
 
     /* Success */
@@ -580,26 +656,26 @@ static void O65WriteSeg (O65Desc* D, SegDesc** Seg, unsigned Count, int DoWrite)
        Print (stdout, 1, "    Writing `%s'\n", S->Name);
 
        /* Write this segment */
-       if (DoWrite) {
-           RelocLineInfo (S->Seg);
+               if (DoWrite) {
+                   RelocLineInfo (S->Seg);
                    SegWrite (D->F, S->Seg, O65WriteExpr, D);
-       }
+               }
 
-       /* Mark the segment as dumped */
-       S->Seg->Dumped = 1;
+               /* Mark the segment as dumped */
+               S->Seg->Dumped = 1;
 
-       /* Calculate the total size */
-       D->SegSize += S->Seg->Size;
+               /* Calculate the total size */
+               D->SegSize += S->Seg->Size;
     }
 
-    /* Terminate the relocation table for the this segment */
+    /* Terminate the relocation table for this segment */
     if (D->CurReloc) {
         O65RelocPutByte (D->CurReloc, 0);
     }
 
     /* Check the size of the segment for overflow */
-    if ((D->Header.Mode & MF_SIZE_32BIT) == 0 && D->SegSize > 0xFFFF) {
-       Error ("Segment overflow in file `%s'", D->Filename);
+    if ((D->Header.Mode & MF_SIZE_MASK) == MF_SIZE_16BIT && D->SegSize > 0xFFFF) {
+               Error ("Segment overflow in file `%s'", D->Filename);
     }
 
 }
@@ -711,7 +787,9 @@ static void O65WriteDataReloc (O65Desc* D)
 static void O65WriteExports (O65Desc* D)
 /* Write the list of exports */
 {
-    /* For now... */
+    /* Since ld65 creates exectutables, not object files, we do not have
+     * exports. This may change if we support writing shared libraries...
+     */
     WriteSize (D, 0);
 }
 
@@ -796,10 +874,26 @@ void FreeO65Desc (O65Desc* D)
 
 
 
-void O65Set816 (O65Desc* D)
+void O65Set6502 (O65Desc* D)
+/* Enable 6502 mode */
+{
+    D->Header.Mode = (D->Header.Mode & ~MF_CPU_MASK) | MF_CPU_6502;
+}
+
+
+
+void O65Set65816 (O65Desc* D)
 /* Enable 816 mode */
 {
-    D->Header.Mode |= MF_CPU_816;
+    D->Header.Mode = (D->Header.Mode & ~MF_CPU_MASK) | MF_CPU_65816;
+}
+
+
+
+void O65SetSmallModel (O65Desc* D)
+/* Enable a small memory model executable */
+{
+    D->Header.Mode = (D->Header.Mode & ~MF_SIZE_MASK) | MF_SIZE_16BIT;
 }
 
 
@@ -807,7 +901,7 @@ void O65Set816 (O65Desc* D)
 void O65SetLargeModel (O65Desc* D)
 /* Enable a large memory model executable */
 {
-    D->Header.Mode |= MF_SIZE_32BIT;
+    D->Header.Mode = (D->Header.Mode & ~MF_SIZE_MASK) | MF_SIZE_32BIT;
 }
 
 
@@ -816,14 +910,14 @@ void O65SetAlignment (O65Desc* D, unsigned Align)
 /* Set the executable alignment */
 {
     /* Remove all alignment bits from the mode word */
-    D->Header.Mode &= ~0x0003;
+    D->Header.Mode &= ~MF_ALIGN_MASK;
 
     /* Set the alignment bits */
     switch (Align) {
-       case 1:                           break;
-       case 2:   D->Header.Mode |= 0x01; break;
-       case 4:   D->Header.Mode |= 0x02; break;
-        case 256: D->Header.Mode |= 0x03; break;
+       case 1:   D->Header.Mode |= MF_ALIGN_1;   break;
+       case 2:   D->Header.Mode |= MF_ALIGN_2;   break;
+       case 4:   D->Header.Mode |= MF_ALIGN_4;   break;
+        case 256: D->Header.Mode |= MF_ALIGN_256; break;
         default:  Error ("Invalid alignment for O65 format: %u", Align);
     }
 }
@@ -917,7 +1011,7 @@ static void O65SetupSegments (O65Desc* D, Memory* M)
     D->BssCount  = 0;
     D->ZPCount   = 0;
 
-    /* Walk through the memory list and count the segment types */
+    /* Walk through the segment list and count the segment types */
     N = M->SegList;
     while (N) {