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。
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2026-09-13 16:30:57 +08:00
parent ccd1b917d0
commit 192e28795a
10 changed files with 190 additions and 42 deletions
+4
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@@ -0,0 +1,4 @@
12345678
12345678
ffffffff
ffff7fff