实现 MMIO，LED 显示从 ecall 改为内存映射存储
cpu21_mmio.v（新增） - 在 MEM 级做地址译码，把外设寄存器映射进数据地址空间；目前实现 LED 数据 寄存器（地址由顶层 parameter LED_ADDR 指定，默认 0x0000_1000，位于 4 KB 数据 RAM 之外，不会与 RAM 冲突）； - 地址译码按“字”对齐：同一 32 位寄存器内任意字节偏移都算命中，具体修改 哪几个字节由 wstrb 决定，因此 sw 写全字、sb 只写单字节（与 RAM 字节写 语义一致）； - 读命中时由顶层用 rdata_o 取代 data_rdata_i，从而支持把 LED 值读回； - led_valid_o 在写入后拉高一拍，作为“本周期有 LED 写入”的指示。 cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v - 顶层参数新增 LED_ADDR；例化 cpu21_mmio 并新增访存读数据选择 mem_rdata = mmio_rdata_hit ? mmio_rdata : data_rdata_i（MEM/WB 捕获用它）； - 删除 ecall 驱动的 LED 逻辑（原 ex_led_event 与 led_data_q/led_valid_q 寄存器 移入 MMIO 模块），LED 输出端口改由 cpu21_mmio 驱动； - ecall 保留停机语义：a7==34 的历史“显示”调用保留为无操作，其余（如 a7=10） 仍置 halted_o。 测试资产 - tools/rv_asm.py：print 伪指令改为“lui t6,LED_ADDR>>12 + sw a0,0(t6)”（写 MMIO LED 寄存器，仍需两个字）；新增 sb 支持；文末说明同步更新； - testbench/programs/mmio_test.asm + mmio_test.expected（新增）：覆盖全字写、 读回、字节写三种情况； - isa_test.asm / lui_test.asm 迁移到 MMIO 输出方式； - 两个 testbench 的 RAM 模型处注明 MMIO 区域不属于 RAM。 验证（xsim，按提交后的正式路径生成 hex） - mmio_test：4 项输出全部匹配（12345678 / 12345678 / ffffffff / ffff7fff， 最后一项为 sb 覆盖 led[15:8] 后读回）； - isa_test：24 项输出与 isa_test.expected 逐项一致；lui_test：4 项输出正确； - 中断测试程序回归：IRQ1@cyc85、IRQ2@cyc266、IRQ3@cyc447 与改动前一致， FINAL 统计完全一致（stalls=11 bubbles=297 cond_taken=648 pred_ok=663 pred_fail=102，6003 周期）； - benchmark 长仿真回归：FINAL 统计与改动前完全一致（stalls=3195 bubbles=6955 cond_taken=8857 pred_ok=9455 pred_fail=1050，60000 周期），且 LED 输出次数为 0， 确认 ecall 已不再驱动 LED； - cpu21_mmio.v 已加入 Vivado 工程 sources_1。
This commit is contained in:
@@ -1,12 +1,13 @@
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# 指令扩展验证程序：每条被测指令的结果都通过 ecall(a7=34) 输出，最后用 halt 停机。
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# 指令扩展验证程序：每条被测指令的结果都通过 MMIO 写 LED 输出，最后用 halt 停机。
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# 期望输出顺序见每行注释（共 24 次输出），同时保存在同目录 isa_test.expected（每行一项 LED 值）。
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# 用法（在仓库根目录执行）：
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# python tools/rv_asm.py testbench/programs/isa_test.asm <仿真工作目录>/risc-v-benchmark_ccab.hex
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# 再用 testbench/tb_no_intr.v 仿真；hex 命名为 risc-v-benchmark_ccab.hex 时会被测试
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# 平台优先从仿真工作目录载入（参见 tb_no_intr.v 的 ROM 探测顺序）。
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# print / halt 是 tools/rv_asm.py 提供的双字伪指令：
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# print = addi a7,zero,34 + ecall；halt = addi a7,zero,10 + ecall。
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# print / halt 是 tools/rv_asm.py 提供的双字伪指令（print 会占用 t6）：
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# print = lui t6,0x1000>>12 + sw a0,0(t6)（写 MMIO 的 LED 寄存器）；
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# halt = addi a7,zero,10 + ecall（ecall 停机）。
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# ---- sltiu：立即数符号扩展后做无符号比较 ----
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addi t0, zero, 1
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@@ -1,26 +1,21 @@
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# LUI 指令测试：依次打印 lui 的结果，最后停机。
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# LUI 指令测试：依次把 lui 的结果写到 MMIO 的 LED 寄存器，最后停机。
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# 期望输出：12345000 / fffff000 / 80000000 / 12345678，随后停机（halted=1）。
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# 用法：python tools/rv_asm.py testbench/programs/lui_test.asm <仿真工作目录>/risc-v-benchmark_ccab.hex
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lui t0, 0x12345 # t0 = 0x12345000
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add a0, zero, t0
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addi a7, zero, 34
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ecall
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print # MMIO 写 LED -> 12345000
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lui t0, 0xfffff # t0 = 0xfffff000
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add a0, zero, t0
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addi a7, zero, 34
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ecall
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print # -> fffff000
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lui t0, 0x80000 # t0 = 0x80000000
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add a0, zero, t0
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addi a7, zero, 34
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ecall
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print # -> 80000000
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lui t0, 0x12345 # 常见用法 lui+addi：0x12345678
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addi t0, t0, 0x678
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add a0, zero, t0
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addi a7, zero, 34
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ecall
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print # -> 12345678
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addi a7, zero, 10 # a7=10 -> 停机
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ecall
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halt # 停机
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@@ -0,0 +1,24 @@
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# MMIO 验证程序：写 LED 寄存器（0x0000_1000）-> 读回 -> 字节写 -> 再读回。
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# 期望 LED 输出顺序（共 4 次，见同目录 mmio_test.expected）：
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# ① 12345678 sw 0x12345678
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# ② 12345678 lw 读回后再 print
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# ③ ffffffff sw 0xffffffff
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# ④ ffff7fff sb 0x7f 覆盖 led[15:8] 后读回
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# 用法：python tools/rv_asm.py testbench/programs/mmio_test.asm <仿真工作目录>/risc-v-benchmark_ccab.hex
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lui t0, 0x1 # t0 = LED_ADDR = 0x00001000
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lui t1, 0x12345
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addi t1, t1, 0x678 # t1 = 0x12345678
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sw t1, 0(t0) # ① MMIO 写 LED
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lw a0, 0(t0) # MMIO 读回
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print # ② 应为 12345678
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addi t2, zero, -1 # t2 = 0xffffffff
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sw t2, 0(t0) # ③ 应为 ffffffff
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addi t3, zero, 0x7f
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sb t3, 1(t0) # 字节写：led[15:8] = 0x7f
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lw a0, 0(t0) # 读回
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print # ④ 应为 ffff7fff
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halt
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@@ -0,0 +1,4 @@
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12345678
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12345678
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ffffffff
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ffff7fff
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@@ -152,7 +152,8 @@ module tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb #(
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if (data_addr_o[11:2] < RAM_WORDS) data_rdata_i = ram[data_addr_o[11:2]];
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end
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// 带字节使能的同步写模型。
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// 带字节使能的同步写模型。MMIO 区域（LED_ADDR=0x1000 起）不在本模型的
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// 译码范围（data_addr_o[11:2] < 1024）内，因此对 LED 的存储不会写进 RAM。
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always @(posedge clk) begin
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if (!reset && data_we_o && (data_addr_o[11:2] < RAM_WORDS)) begin
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if (data_wstrb_o[0]) ram[data_addr_o[11:2]][7:0] <= data_wdata_o[7:0];
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@@ -155,7 +155,8 @@ module tb_no_intr #(
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if (data_addr_o[11:2] < RAM_WORDS) data_rdata_i = ram[data_addr_o[11:2]];
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end
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// 带字节使能的同步写模型。
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// 带字节使能的同步写模型。MMIO 区域（LED_ADDR=0x1000 起）不在本模型的
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// 译码范围（data_addr_o[11:2] < 1024）内，因此对 LED 的存储不会写进 RAM。
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always @(posedge clk) begin
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if (!reset && data_we_o && (data_addr_o[11:2] < RAM_WORDS)) begin
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if (data_wstrb_o[0]) ram[data_addr_o[11:2]][7:0] <= data_wdata_o[7:0];
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