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M fs/doc/hw/arm/arch.txt
M fs/xcomp/arm/rpi/kernel.fs
M fs/xcomp/rpiboot.fs

@@ 1,3 1,17 @@
 # ARM architecture
 
 TODO
+
+## Register usage
+
+rSP = RSP
+r10 = PSP
+r9  = PS Top of Stack
+r8  = A register
+
+r0-r7 are generally free and used liberally across Dusk's ARM code. However, HAL
+generates code that uses r0 and r1 as temporary values. Those values are never
+used beyond the scope of a single HAL operation. Therefore, if you mix and match
+HAL and assembler, you don't have to preserve r0 and r1 in between HAL
+operations. However, you can consider that all HAL operations destroy these
+registers.

@@ 36,13 36,14 @@ $18 const UART0_FR
 : xaddr ( lbl -- ) xcode xdup, rTOP pc>reg, exit, ;
 : xconst ( n -- ) pc swap le, xcode xdup, rTOP pc@>reg, exit, ;
 
+: return) ( -- operand ) mov) rPC rd) rLR rm) ;
 : setrd0) ( -- operand ) bic) $f000 i) ;
 : setrn0) ( -- operand ) bic) $f0000 i) ;
 
 : values ( n -- ) for 0 value next ;
-16 values lblcurword lblsysdict lblhere lblnextmeta lblcompiling lblbootptr
+18 values lblcurword lblsysdict lblhere lblnextmeta lblcompiling lblbootptr
           lblhbank lblmod lbl[rcnt]
-          lblimmsplit lblimmwr
+          lblimmsplit lbladdnwr lbllitwr lblmemwr
           lblcwrite lbldwrite lblwriterange
           lblerrmsg lblmain
 $8000 to binstart


@@ 215,23 216,23 @@ xcode findmeta ( id ll -- ll-or-0 ) \ preserves r6
   r0 ppop,
 pc to L2 \ r0=id rTOP=ll
   cmp) rTOP rn) 0 i) ,)
-  mov) z) rPC rd) rLR rm) ,) \ not found
+  return) z) ,) \ not found
   ldr) r1 rd) rTOP rn) 4 +i) ,)
   cmp) r0 rn) r1 rm) ,)
-  mov) z) rPC rd) rLR rm) ,) \ found
+  return) z) ,) \ found
   ldr) rTOP rdn) ,)
   L2 abs>rel b) ,)
 
 xcode findmod ( w -- w )
   lblmod r0 pc@>reg,
   cmp) r0 rn) 0 i) ,)
-  mov) z) rPC rd) rLR rm) ,) \ no mod
+  return) z) ,) \ no mod
   mov) r6 rd) rTOP rm) ,) \ save w
   sub) rTOP rdn) 8 i) ,) \ rTOP=ll
   pushret, L2 abs>rel bl) ,) popret,
   cmp) rTOP rn) 0 i) ,)
   mov) z) rTOP rd) r6 rm) ,) \ restore w if meta not found
-  mov) z) rPC rd) rLR rm) ,) \ no mod
+  return) z) ,) \ no mod
   pushret, L1 abs>rel bl) ,) popret,
   add) rTOP rdn) 8 i) ,)
   exit,


@@ 357,7 358,7 @@ pc to lblcwrite \ r0=char
   str) r1 rd) r2 rn) ,)
   exit,
 
-pc to lbldwrite \ r0=n. Destroys r1 and r2, preserves rest
+pc to lbldwrite \ r0=n. Destroys r1 and r2, preserves rest and flags
   lblhere r2 pc>reg,
   ldr) r1 rd) r2 rn) ,)
   str) r0 rd) r1 rn) 4 +i) post) ,)


@@ 481,7 482,7 @@ xcode 32b) ( operand -- operand )
 \ TODO: add out-of-range error for offsets not fitting 12 bits
 
 \ merge operand with instr and write
-pc to L1 ( operand -- ) \ r0=base instr
+pc to L1 ( operand -- ) \ r0=base instr. Preserves r3
   orr) r0 rdn) rTOP rm) ,)
   xdrop,
   lbldwrite abs>rel b) ,)


@@ 492,7 493,7 @@ pc to lblimmsplit \ In: rTOP=n Out: rTOP=rotate+imm r1=rest of n. Z set if 0
   mov) r1 rd) 0 i) ,)
 pc
   mov) r3 rd) rTOP rm) r2 rlsr) f) ,)
-  mov) z) rPC rd) rLR rm) ,) \ rTOP is zero, nothing to do
+  return) z) ,) \ rTOP is zero, nothing to do
   tst) r3 rn) 3 i) ,)
   add) z) r2 rdn) 2 i) ,)
   ( pc ) abs>rel b) z) ,)


@@ 503,49 504,68 @@ pc
   orr) rTOP rd) r3 rn) r2 rm) 7 lsl) ,) \ rTOP=rotate+imm
   exit,
 
-pc to lblimmwr ( n -- ) \ r0=base instr
+pc add) 0 i) ,)
+pc to lbladdnwr ( n -- ) \ r1=Rd/Rn
   cmp) rTOP rn) 0 i) ,) \ if n=0, don't write anything
   ldr) z) rTOP rd) rPSP rn) CELLSZ +i) post) ,)
-  mov) z) rPC rd) rLR rm) ,)
+  return) z) ,)
+  ( pc ) r0 pc@>reg,
+  orr) r0 rdn) r1 rm) 12 lsl) ,)
+  orr) r0 rdn) r1 rm) 16 lsl) ,)
   tst) rTOP rn) $80000000 i) ,)
   eor) ne) r0 rdn) $00c00000 i) ,) \ add) to sub)
   rsb) ne) rTOP rdn) 0 i) ,) \ negate rTOP
+  pushret,
 pc
-  r0 push, pushret, lblimmsplit abs>rel bl) ,)
-  cmp) r1 rn) 0 i) ,)
-  str) nz) rTOP rd) rPSP rn) CELLSZ -i) pre) !) ,)
-  mov) nz) rTOP rd) r1 rm) ,)
-  ( pc ) abs>rel bl) nz) ,) popret, r0 pop,
-  L1 abs>rel b) ,)
+  lblimmsplit abs>rel bl) ,)
+  orr) r0 rdn) rTOP rm) ,)
+  lbldwrite abs>rel bl) ,) \ still have flags from immsplit
+  mov) rTOP rd) r1 rm) ,)
+  ( pc ) b) nz) ,)
+  xdrop, popret, exit,
 
-pc add) rSP rdn) 0 i) ,)
 xcode rs+, ( n -- )
   lbl[rcnt] r0 pc>reg,
   ldr) r1 rd) r0 rn) ,)
   add) r1 rdn) rTOP rm) ,)
   str) r1 rd) r0 rn) ,)
-  ( pc ) r0 pc@>reg, lblimmwr abs>rel b) ,)
+  mov) r1 rd) rSP i) ,) lbladdnwr abs>rel b) ,)
 
-pc add) rPSP rdn) 0 i) ,)
 xcode ps+, ( n -- )
-  ( pc ) r0 pc@>reg, lblimmwr abs>rel b) ,)
+  mov) r1 rd) rPSP i) ,) lbladdnwr abs>rel b) ,)
 
-pc add) rTOP rdn) 0 i) ,)
 xcode W+n, ( n -- )
-  ( pc ) r0 pc@>reg, lblimmwr abs>rel b) ,)
+  mov) r1 rd) rTOP i) ,) lbladdnwr abs>rel b) ,)
 
-pc add) rA rdn) 0 i) ,)
 xcode A+n, ( n -- )
-  ( pc ) r0 pc@>reg, lblimmwr abs>rel b) ,)
+  mov) r1 rd) rA i) ,) lbladdnwr abs>rel b) ,)
 
-pc mov) rTOP rd) 0 i) ,)
-xcode LIT>W, ( n -- )
-  pushret,
+pc mov) 0 i) ,)
+pc to lbllitwr ( n -- ) \ r0=Rd
+  pushret, r0 push,
   lblimmsplit abs>rel bl) ,)
   r1 ppush, ( rest imm+rotate )
-  ( pc ) r0 pc@>reg, L1 abs>rel bl) ,)
-  popret,
-  wjmp, W+n,
+  ( pc ) r3 pc@>reg,
+  orr) r0 rd) r3 rn) r0 rm) 12 lsl) ,) \ merge Rd in instr
+  L1 abs>rel bl) ,)
+  r1 pop, popret, \ r1=Rd
+  lbladdnwr abs>rel b) ,)
+
+pc to lblmemwr ( operand -- operand ) \ preserves r0
+  tst) rTOP rn) $10 i) ,)
+  return) z) ,) \ not a m) operand
+  r0 push,
+  xdup, lblhbank rTOP pc@>reg,
+  mov) r0 rd) r1 i) ,)
+  pushret, lbllitwr abs>rel bl) ,) popret, ( operand )
+  setrn0) rTOP rdn) ,)
+  orr) rTOP rdn) $10000 i) ,) \ Rn=r1
+  bic) rTOP rdn) $3f i) ,) \ clear offset+imm flags
+  r0 pop,
+  exit,
+
+xcode LIT>W, ( n -- )
+  mov) r0 rd) rTOP i) ,) lbllitwr abs>rel b) ,)
 
 pc mov) rA rd) rTOP rm) ,)
 xcode W>A, ( -- )


@@ 583,6 603,7 @@ pc to L3 ( operand -- ) \ r0=base instr r1=off
   L1 abs>rel b) ,)
 
 pc to L4 ( operand -- ) \ r0=base instr
+  pushret, lblmemwr abs>rel bl) ,) popret,
   tst) rTOP rn) $04000000 i) ,)
   L3 abs>rel b) z) ,)
   L2 abs>rel b) ,)


@@ 597,6 618,10 @@ xcode !, ( operand -- )
 
 pc add) 0 i) ,)
 xcode addr, ( operand -- )
+  lblhbank r0 pc@>reg,
+  tst) rTOP rn) $10 i) ,)
+  mov) nz) rTOP rd) r0 rm) ,)
+  xwordlbl LIT>W, abs>rel b) nz) ,) \ m) operand? same as LIT>W,
   ( pc ) r0 pc@>reg, L2 abs>rel b) ,)
 
 \ operand is 16b and ARM doesn't have a 16b SWP! LDR+STR+MOV...


@@ 611,6 636,7 @@ pc to L2 ( operand -- )
 
 pc swp) rTOP rd) rTOP rm) ,)
 xcode @!, ( operand -- )
+  pushret, lblmemwr abs>rel bl) ,) popret,
   tst) rTOP rn) $04000000 i) ,)
   L2 abs>rel b) z) ,)
   bic) rTOP rdn) $04000000 i) ,) \ remove 32b flag


@@ 624,6 650,7 @@ xcode @!, ( operand -- )
   L1 abs>rel b) ,)
 
 pc to L1 ( operand -- )
+  pushret, lblmemwr abs>rel bl) ,) popret,
   setrd0) rTOP rdn) ,)
   wjmp, @,
 


@@ 639,17 666,17 @@ xcode compare, ( operand -- )
   ( pc ) r0 pc@>reg,
   lbldwrite abs>rel b) ,)
 
-pc add) r0 rdn) 0 i) ,)
 xcode [+n], ( n operand -- )
   pushret,
+  lblmemwr abs>rel bl) ,)
   setrd0) rTOP rdn) ,)
   xdup, wcall, @,
-  ( pc ) r0 pc@>reg,
   swp) rTOP rd) rPSP rn) rTOP rm) ,) ( operand n )
-  lblimmwr abs>rel bl) ,)
+  mov) r1 rd) r0 i) ,) lbladdnwr abs>rel bl) ,)
   popret, wjmp, !,
 
 pc to L1 ( operand -- operand-rn=r0 )
+  pushret, lblmemwr abs>rel bl) ,) popret,
   xdup, setrd0) rTOP rdn) ,)
   pushret, wcall, 32b) wcall, @, popret,
   setrn0) rTOP rdn) ,)


@@ 840,7 867,7 @@ xcode runword ( str -- )
   pushret, wcall, parse popret,
   cmp) rTOP rn) 0 i) ,)
   xdrop,
-  mov) ne) rPC rd) rLR rm) ,) \ literal: nothing to do
+  return) ne) ,) \ literal: nothing to do
   pushret, L1 execute, popret,
   L2 abs>rel b) ,)
 

@@ 177,6 177,10 @@+,
 _to to!+ @!+ _@!+,
 : _addr, dup, addr, ; :16b dup, addr, ; :8b dup, addr, ;
 _to to' noop _addr,
+: _toexec ( a -- ) compiling if m) then toptr@ execute ;
+: value doer , immediate does> _toexec ;
+: here HERE _toexec ; immediate
+: alias ' code branch, drop ;
 
 : test ( n ) dup 1+ >r >r V1 emit V2 emit to1+ V2 V2 emit 2rdrop ;
 : test2 doer , does> @ emit ;