gdb/arm: Fix M-profile EXC_RETURN
authorLuis Machado <luis.machado@arm.com>
Wed, 26 Oct 2022 12:00:50 +0000 (13:00 +0100)
committerLuis Machado <luis.machado@arm.com>
Wed, 26 Oct 2022 12:00:50 +0000 (13:00 +0100)
Arm v8-M Architecture Reference Manual,
D1.2.95 EXC_RETURN, Exception Return Payload
describes ES bit:

"ES, bit [0]
     Exception Secure. The security domain the exception was taken to.
     The possible values of this bit are:
       0 Non-secure.
       1 Secure"

arm-tdep.c:3443, arm_m_exception_cache () function tests this bit:

  exception_domain_is_secure = (bit (lr, 0) == 0);

The test is negated!

Later on line 3553, the condition evaluates if an additional state
context is stacked:

  /* With the Security extension, the hardware saves R4..R11 too.  */
  if (tdep->have_sec_ext && secure_stack_used
      && (!default_callee_register_stacking || exception_domain_is_secure))

RM, B3.19 Exception entry, context stacking
reads:
RPLHM "In a PE with the Security Extension, on taking an exception,
the PE hardware:
  ...
  2. If exception entry requires a transition from Secure state to
     Non-secure state, the PE hardware extends the stack frame and also
     saves additional state context."

So we should test for !exception_domain_is_secure instead of non-negated
value!
These two bugs compensate each other so unstacking works correctly.

But another test of exception_domain_is_secure (negated due to the
first bug) prevents arm_unwind_secure_frames to work as expected:

  /* Unwinding from non-secure to secure can trip security
     measures.  In order to avoid the debugger being
     intrusive, rely on the user to configure the requested
     mode.  */
  if (secure_stack_used && !exception_domain_is_secure
      && !arm_unwind_secure_frames)

Test with GNU gdb (GDB) 13.0.50.20221016-git.
Stopped in a non-secure handler:

 (gdb) set arm unwind-secure-frames 0
 (gdb) bt
 #0  HAL_SYSTICK_Callback () at C:/dvl/stm32l5trustzone/GPIO_IOToggle_TrustZone/NonSecure/Src/nsmain.c:490
 #1  0x0804081c in SysTick_Handler ()
     at C:/dvl/stm32l5trustzone/GPIO_IOToggle_TrustZone/NonSecure/Src/nsstm32l5xx_it.c:134
 #2  <signal handler called>
 #3  HAL_GPIO_ReadPin (GPIOx=0x52020800, GPIO_Pin=8192)
     at C:/dvl/stm32l5trustzone/GPIO_IOToggle_TrustZone/Drivers/STM32L5xx_HAL_Driver/Src/stm32l5xx_hal_gpio.c:386
 #4  0x0c000338 in SECURE_Mode () at C:/dvl/stm32l5trustzone/GPIO_IOToggle_TrustZone/Secure/Src/main.c:86
 #5  0x080403f2 in main () at C:/dvl/stm32l5trustzone/GPIO_IOToggle_TrustZone/NonSecure/Src/nsmain.c:278
 Backtrace stopped: previous frame inner to this frame (corrupt stack?)

The frames #3 and #4 are secure. backtrace should stop before #3.

Stopped in a secure handler:

 (gdb) bt
 #0  HAL_SYSTICK_Callback () at C:/dvl/stm32l5trustzone/GPIO_IOToggle_TrustZone/Secure/Src/main.c:425
 #1  0x0c000b6a in SysTick_Handler ()
     at C:/dvl/stm32l5trustzone/GPIO_IOToggle_TrustZone/Secure/Src/stm32l5xx_it.c:234
 warning: Non-secure to secure stack unwinding disabled.
 #2  <signal handler called>

The exception from secure to secure erroneously stops unwinding. It should
continue as far as the security unlimited backtrace:

 (gdb) set arm unwind-secure-frames 1
 (gdb) si <-- used to rebuild frame cache after change of unwind-secure-frames
 0x0c0008e6      425       if (SecureTimingDelay != 0U)
 (gdb) bt
 #0  0x0c0008e6 in HAL_SYSTICK_Callback () at C:/dvl/stm32l5trustzone/GPIO_IOToggle_TrustZone/Secure/Src/main.c:425
 #1  0x0c000b6a in SysTick_Handler ()
     at C:/dvl/stm32l5trustzone/GPIO_IOToggle_TrustZone/Secure/Src/stm32l5xx_it.c:234
 #2  <signal handler called>
 #3  0x0c000328 in SECURE_Mode () at C:/dvl/stm32l5trustzone/GPIO_IOToggle_TrustZone/Secure/Src/main.c:88
 #4  0x080403f2 in main () at C:/dvl/stm32l5trustzone/GPIO_IOToggle_TrustZone/NonSecure/Src/nsmain.c:278

 Backtrace stopped: previous frame inner to this frame (corrupt stack?)

Set exception_domain_is_secure to the value expected by its name.
Fix exception_domain_is_secure usage in the additional state context
stacking condition.

Signed-off-by: Tomas Vanek <vanekt@fbl.cz>
gdb/arm-tdep.c

index 247e5522b8e417aa534ef4311189944c88602249..7cb3f5f3050757d8edef49dae7e4e63376006ced 100644 (file)
@@ -3489,7 +3489,7 @@ arm_m_exception_cache (frame_info_ptr this_frame)
        {
          secure_stack_used = (bit (lr, 6) != 0);
          default_callee_register_stacking = (bit (lr, 5) != 0);
-         exception_domain_is_secure = (bit (lr, 0) == 0);
+         exception_domain_is_secure = (bit (lr, 0) != 0);
 
          /* Unwinding from non-secure to secure can trip security
             measures.  In order to avoid the debugger being
@@ -3599,7 +3599,7 @@ arm_m_exception_cache (frame_info_ptr this_frame)
 
       /* With the Security extension, the hardware saves R4..R11 too.  */
       if (tdep->have_sec_ext && secure_stack_used
-         && (!default_callee_register_stacking || exception_domain_is_secure))
+         && (!default_callee_register_stacking || !exception_domain_is_secure))
        {
          /* Read R4..R11 from the integer callee registers.  */
          cache->saved_regs[4].set_addr (unwound_sp + 0x08);