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:
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@@ -6,8 +6,9 @@
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支持:add/sub/and/or/xor/sll/srl/sra/slt/sltu、
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mul/mulh/mulhsu/mulhu、
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addi/slti/sltiu/xori/ori/andi、slli/srli/srai、
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lw/sw、beq/bne/blt/bge/bltu/bgeu、lui、jal/jalr、ecall、标签、# 注释
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伪指令:print(= addi a7,zero,34 + ecall)、halt(= addi a7,zero,10 + ecall),各占两个字。
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lw/sw/sb、beq/bne/blt/bge/bltu/bgeu、lui、jal/jalr、ecall、标签、# 注释
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伪指令:print(= lui t6,LED_ADDR>>12 + sw a0,0(t6),向 MMIO 的 LED 寄存器写入 a0)、
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halt(= addi a7,zero,10 + ecall),各占两个字。
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示例:python tools/rv_asm.py testbench/programs/isa_test.asm out.hex
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"""
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@@ -133,7 +134,10 @@ RTYPE = {
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ITYPE = {"addi": 0, "slti": 2, "sltiu": 3, "xori": 4, "ori": 6, "andi": 7}
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SHIFT = {"slli": 1, "srli": 5, "srai": 5}
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BTYPE = {"beq": 0, "bne": 1, "blt": 4, "bge": 5, "bltu": 6, "bgeu": 7}
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# 双字伪指令:print = addi a7,zero,34 + ecall;halt = addi a7,zero,10 + ecall
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# MMIO:LED 数据寄存器地址,需与 RTL 顶层 parameter LED_ADDR 保持一致
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LED_ADDR = 0x1000
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# 双字伪指令:print 向 MMIO 的 LED 写寄存器写入 a0;halt 停机
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PSEUDO_SIZE = {"print": 2, "halt": 2}
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@@ -172,7 +176,7 @@ def assemble(lines):
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w = enc_i(num(a[2]) & 0x1F, reg(a[1]), SHIFT[mn], reg(a[0]))
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elif mn == "lui":
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w = enc_u(num(a[1]), reg(a[0]))
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elif mn in ("lw", "sw"):
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elif mn in ("lw", "sw", "sb"):
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m = re.fullmatch(r"(-?\w+)\((\w+)\)", a[1])
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if not m:
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raise SystemExit("内存操作数格式应为 imm(rs1): " + line)
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@@ -181,8 +185,10 @@ def assemble(lines):
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raise SystemExit("访存偏移超出 12 位有符号范围: " + line)
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if mn == "lw":
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w = enc_i(im, reg(m.group(2)), 2, reg(a[0]), 0x03)
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else:
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elif mn == "sw":
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w = enc_s(im, reg(a[0]), reg(m.group(2)), 2)
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else: # sb
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w = enc_s(im, reg(a[0]), reg(m.group(2)), 0)
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elif mn in BTYPE:
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tgt = labels[a[2]] if a[2] in labels else num(a[2])
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w = enc_b(tgt - addr, reg(a[1]), reg(a[0]), BTYPE[mn])
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@@ -194,7 +200,11 @@ def assemble(lines):
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elif mn == "ecall":
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w = 0x00000073
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elif mn == "print":
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w = [enc_i(34, 0, 0, 17), 0x00000073]
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# 写 MMIO 的 LED 寄存器:lui t6, LED_ADDR>>12 ; sw a0, 0(t6)
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w = [
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enc_u(LED_ADDR >> 12, reg("t6")),
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enc_s(0, reg("a0"), reg("t6"), 2),
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]
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elif mn == "halt":
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w = [enc_i(10, 0, 0, 17), 0x00000073]
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else:
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