1 `include "ARM_Constants.v"
 
  10         output reg [31:0] op2,
 
  13         output reg [3:0] read_0,
 
  14         output reg [3:0] read_1,
 
  15         output reg [3:0] read_2,
 
  21         wire [31:0] regs0, regs1, regs2;
 
  23         reg [31:0] op0_out, op1_out, op2_out;
 
  27         wire [31:0] shift_oper;
 
  28         wire [31:0] shift_res;
 
  30         wire [31:0] rotate_res;
 
  32         assign regs0 = (read_0 == 4'b1111) ? rpc : rdata_0;
 
  33         assign regs1 = (read_1 == 4'b1111) ? rpc : rdata_1;
 
  34         assign regs2 = rdata_2; /* use regs2 for things that cannot be r15 */
 
  36         IREALLYHATEARMSHIFT blowme(.insn(insn),
 
  39                                    .cflag_in(incpsr[`CPSR_C]),
 
  41                                    .cflag_out(shift_cflag_out));
 
  43         SuckLessRotator whirr(.oper({24'b0, insn[7:0]}),
 
  49                 32'b????000000??????????????1001????,   /* Multiply -- must come before ALU, because it pattern matches a specific case of ALU */
 
  50 //              32'b????00001???????????????1001????,   /* Multiply long */
 
  51                 32'b????00010?001111????000000000000,   /* MRS (Transfer PSR to register) */
 
  52                 32'b????00010?101001111100000000????,   /* MSR (Transfer register to PSR) */
 
  53                 32'b????00?10?1010001111????????????,   /* MSR (Transfer register or immediate to PSR, flag bits only) */
 
  54                 32'b????00010?00????????00001001????,   /* Atomic swap */
 
  55                 32'b????000100101111111111110001????,   /* Branch and exchange */
 
  56                 32'b????000??0??????????00001??1????,   /* Halfword transfer - register offset */
 
  57                 32'b????000??1??????????00001??1????,   /* Halfword transfer - register offset */
 
  58                 32'b????011????????????????????1????,   /* Undefined. I hate ARM */
 
  59                 32'b????01??????????????????????????,   /* Single data transfer */
 
  60                 32'b????100?????????????????????????,   /* Block data transfer */
 
  61                 32'b????101?????????????????????????,   /* Branch */
 
  62                 32'b????110?????????????????????????,   /* Coprocessor data transfer */
 
  63                 32'b????1110???????????????????0????,   /* Coprocessor data op */
 
  64                 32'b????1110???????????????????1????,   /* Coprocessor register transfer */
 
  65                 32'b????1111????????????????????????:   /* SWI */
 
  67                 32'b????00??????????????????????????:   /* ALU */
 
  68                         rpc = inpc - (insn[25] ? 8 : (insn[4] ? 12 : 8));
 
  69                 default:                                /* X everything else out */
 
  79                 32'b????000000??????????????1001????:   /* Multiply -- must come before ALU, because it pattern matches a specific case of ALU */
 
  81                         read_0 = insn[15:12]; /* Rn */
 
  82                         read_1 = insn[3:0];   /* Rm */
 
  83                         read_2 = insn[11:8];  /* Rs */
 
  85 //              32'b????00001???????????????1001????,   /* Multiply long */
 
  86 //                      read_0 = insn[11:8]; /* Rn */
 
  87 //                      read_1 = insn[3:0];   /* Rm */
 
  88 //                      read_2 = 4'b0;       /* anyus */
 
  89                 32'b????00010?001111????000000000000:   /* MRS (Transfer PSR to register) */
 
  91                 32'b????00010?101001111100000000????,   /* MSR (Transfer register to PSR) */
 
  92                 32'b????00?10?1010001111????????????:   /* MSR (Transfer register or immediate to PSR, flag bits only) */
 
  93                         read_0 = insn[3:0];     /* Rm */
 
  94                 32'b????00??????????????????????????:   /* ALU */
 
  96                         read_0 = insn[19:16]; /* Rn */
 
  97                         read_1 = insn[3:0];   /* Rm */
 
  98                         read_2 = insn[11:8];  /* Rs for shift */
 
 100                 32'b????00010?00????????00001001????:   /* Atomic swap */
 
 102                         read_0 = insn[19:16]; /* Rn */
 
 103                         read_1 = insn[3:0];   /* Rm */
 
 105                 32'b????000100101111111111110001????:   /* Branch and exchange */
 
 106                         read_0 = insn[3:0];   /* Rn */
 
 107                 32'b????000??0??????????00001??1????:   /* Halfword transfer - register offset */
 
 109                         read_0 = insn[19:16];
 
 112                 32'b????000??1??????????00001??1????:   /* Halfword transfer - immediate offset */
 
 114                         read_0 = insn[19:16];
 
 116                 32'b????011????????????????????1????:   /* Undefined. I hate ARM */
 
 118                 32'b????01??????????????????????????:   /* Single data transfer */
 
 120                         read_0 = insn[19:16]; /* Rn */
 
 121                         read_1 = insn[3:0];   /* Rm */
 
 123                 32'b????100?????????????????????????:   /* Block data transfer */
 
 124                         read_0 = insn[19:16];
 
 125                 32'b????101?????????????????????????:   /* Branch */
 
 127                 32'b????110?????????????????????????:   /* Coprocessor data transfer */
 
 128                         read_0 = insn[19:16];
 
 129                 32'b????1110???????????????????0????:   /* Coprocessor data op */
 
 131                 32'b????1110???????????????????1????:   /* Coprocessor register transfer */
 
 132                         read_0 = insn[15:12];
 
 133                 32'b????1111????????????????????????:   /* SWI */
 
 136                         $display("Undecoded instruction");
 
 141                 op0_out = 32'hxxxxxxxx;
 
 142                 op1_out = 32'hxxxxxxxx;
 
 143                 op2_out = 32'hxxxxxxxx;
 
 146                 32'b????000000??????????????1001????: begin /* Multiply */
 
 151 //              32'b????00001???????????????1001????: begin /* Multiply long */
 
 154                 32'b????00010?001111????000000000000: begin /* MRS (Transfer PSR to register) */
 
 156                 32'b????00010?101001111100000000????: begin /* MSR (Transfer register to PSR) */
 
 159                 32'b????00?10?1010001111????????????: begin /* MSR (Transfer register or immediate to PSR, flag bits only) */
 
 160                         if(insn[25]) begin     /* the constant case */
 
 161                                 op0_out = rotate_res;
 
 166                 32'b????00??????????????????????????: begin /* ALU */
 
 168                         if(insn[25]) begin     /* the constant case */
 
 169                                 carry_out = incpsr[`CPSR_C];
 
 170                                 op1_out = rotate_res;
 
 172                                 carry_out = shift_cflag_out;
 
 176                 32'b????00010?00????????00001001????: begin /* Atomic swap */
 
 180                 32'b????000100101111111111110001????: begin /* Branch and exchange */
 
 183                 32'b????000??0??????????00001??1????: begin /* Halfword transfer - register offset */
 
 187                 32'b????000??1??????????00001??1????: begin /* Halfword transfer - immediate offset */
 
 189                         op1_out = {24'b0, insn[11:8], insn[3:0]};
 
 191                 32'b????011????????????????????1????: begin /* Undefined. I hate ARM */
 
 194                 32'b????01??????????????????????????: begin /* Single data transfer */
 
 197                                 op1_out = {20'b0, insn[11:0]};
 
 198                                 carry_out = incpsr[`CPSR_C];
 
 201                                 carry_out = shift_cflag_out;
 
 204                 32'b????100?????????????????????????: begin /* Block data transfer */
 
 206                         op1_out = {16'b0, insn[15:0]};
 
 208                 32'b????101?????????????????????????: begin /* Branch */
 
 209                         op0_out = {{6{insn[23]}}, insn[23:0], 2'b0};
 
 211                 32'b????110?????????????????????????: begin /* Coprocessor data transfer */
 
 213                         op1_out = {24'b0, insn[7:0]};
 
 215                 32'b????1110???????????????????0????: begin /* Coprocessor data op */
 
 217                 32'b????1110???????????????????1????: begin /* Coprocessor register transfer */
 
 220                 32'b????1111????????????????????????: begin /* SWI */
 
 226         always @ (posedge clk) begin
 
 227                 op0 <= op0_out;   /* Rn - always */
 
 228                 op1 <= op1_out; /* 'operand 2' - Rm */
 
 229                 op2 <= op2_out;   /* thirdedge - Rs */
 
 235 module IREALLYHATEARMSHIFT(
 
 237         input [31:0] operand,
 
 238         input [31:0] reg_amt,
 
 240         output reg [31:0] res,
 
 243         wire [5:0] shift_amt;
 
 244         reg is_arith, is_rot;
 
 246         wire [31:0] rshift_res;
 
 248         assign shift_amt = insn[4] ? {|reg_amt[7:5], reg_amt[4:0]}     /* reg-specified shift */
 
 249                                    : {insn[11:7] == 5'b0, insn[11:7]}; /* immediate shift */
 
 251         SuckLessShifter biteme(.oper(operand),
 
 257                                .carryout(rshift_cout));
 
 281                 case (insn[6:5]) /* shift type */
 
 283                         {cflag_out, res} = {cflag_in, operand} << {insn[4] & shift_amt[5], shift_amt[4:0]};
 
 286                         cflag_out = rshift_cout;
 
 290                         cflag_out = rshift_cout;
 
 293                         if(!insn[4] && shift_amt[4:0] == 5'b0) begin /* RRX x.x */
 
 294                                 res = {cflag_in, operand[31:1]};
 
 295                                 cflag_out = operand[0];
 
 298                                 cflag_out = rshift_cout;
 
 304 module SuckLessShifter(
 
 310         output wire [31:0] res,
 
 314         wire [32:0] stage1, stage2, stage3, stage4, stage5;
 
 316         wire pushbits = is_arith & oper[31];
 
 318         /* do a barrel shift */
 
 319         assign stage1 = amt[5] ? {is_rot ? oper : {32{pushbits}}, oper[31]} : {oper, carryin};
 
 320         assign stage2 = amt[4] ? {is_rot ? stage1[16:1] : {16{pushbits}}, stage1[32:17], stage1[16]} : stage1;
 
 321         assign stage3 = amt[3] ? {is_rot ? stage2[8:1] : {8{pushbits}}, stage2[32:9], stage2[8]} : stage2;
 
 322         assign stage4 = amt[2] ? {is_rot ? stage3[4:1] : {4{pushbits}}, stage3[32:5], stage3[4]} : stage3;
 
 323         assign stage5 = amt[1] ? {is_rot ? stage4[2:1] : {2{pushbits}}, stage4[32:3], stage4[2]} : stage4;
 
 324         assign {res, carryout} = amt[0] ? {is_rot ? stage5[1] : pushbits, stage5[32:2], stage5[1]} : stage5;
 
 328 module SuckLessRotator(
 
 331         output wire [31:0] res
 
 334         wire [31:0] stage1, stage2, stage3;
 
 335         assign stage1 = amt[3] ? {oper[15:0], oper[31:16]} : oper;
 
 336         assign stage2 = amt[2] ? {stage1[7:0], stage1[31:8]} : stage1;
 
 337         assign stage3 = amt[1] ? {stage2[3:0], stage2[31:4]} : stage2;
 
 338         assign res    = amt[0] ? {stage3[1:0], stage3[31:2]} : stage3;