feat(board): 支持 PS/2 键盘（与鼠标共用板载 USB HID 口），并修好 PS/2 帧校验
一、修 PS/2 接收器的真 bug —— 这就是上板“鼠标毫无反应”的根因
鼠标和键盘两个接收模块原来是同一个写法错误：
* 帧用整体右移 {data, frame_q[10:1]}，判 frame_q[10] 时停止位还没移进来，判到的
其实是校验位；取数据 frame_q[8:1] 也因此整体错一位
* 校验位按“偶校验”判，而 PS/2 是“奇校验”
两者叠加让真设备发来的帧 100% 被丢掉（上板表现为 rx_count 恒为 0，看起来像硬件
或跳线问题）。现在按“位的下标”存帧（frame_q[i] = 第 i 位，所以字节 = frame_q[8:1]、
校验 = frame_q[9]），停止位直接在当前拍的 ps2_data 上判，校验按奇校验。
二、新增 PS/2 键盘解码 cpu21_ps2_kbd.v
扫描码集 2：E0 = 扩展前缀、F0 = 松开前缀，只对“按下”产生事件，并映射成与鼠标
完全相同的事件格式（↑↓←→ = dy/dx ±8，正好一格；Enter/空格 = 左键；左 Shift/F/C
= 右键 = 插旗），所以 saolei 的 C 代码一行都不用改；按住方向键 = 连续移动（用的是
键盘自己的重复码）。
三、顶层 cpu21_board_top：用 SW15 选设备
同一根 PS/2 线上只会插一个设备，但两个解码器都在听：键盘的扫描码会凑巧组成
“合法的鼠标包”，两路同时生效会让光标乱跳。因此新增端口 hid_sel(SW15)：
0 = 键盘（默认），1 = 鼠标；诊断 LED 改显示“当前选中设备”收到的字节数。
四、其它
* XDC：hid_sel -> V10（SW15），引脚号在官方母版里核对过
* tb_board_top 补 hid_sel 端口，避免悬空
* 新增自测 srcs/tb/tb_ps2_mouse.v / tb_ps2_kbd.v：含“故意发一个校验位错的帧，
必须丢帧”的用例，两个都 ALL PASS
* README / saolei/README：新增“PS/2 键鼠”一节（接线方式、SW15、LED 诊断口诀、
键位表），修正显存格式（每格 2 字节、0x2000-0x2FFF）、扫雷难度与验证状态、
修好 riscv 工具链 -Prefix 路径
This commit is contained in:
@@ -13,20 +13,20 @@ risc-v/
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├─ README.md 本文档
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├─ pipelined-cpu/ Vivado 工程目录（也是源文件所在地）
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│ ├─ create_project.tcl 一键重建工程的 Tcl 脚本
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│ ├─ srcs/rtl/*.v 处理器与外设 RTL（17 个文件，cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v 为处理器顶层）
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│ ├─ srcs/rtl/*.v 处理器与外设 RTL（18 个文件，cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v 为处理器顶层）
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│ │ 外设：cpu21_mmio.v（MMIO 中枢）、cpu21_vga.v（显示）、
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│ │ cpu21_seg7.v（数码管）、cpu21_pointer.v（按键当鼠标）、
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│ │ cpu21_ps2_mouse.v（可选 PS/2 鼠标）
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│ │ cpu21_ps2_mouse.v / cpu21_ps2_kbd.v（PS/2 鼠标、键盘接收）
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│ ├─ srcs/board/*.v|*.vh 板级顶层（时钟分频 + 片内 ROM/RAM + 引脚）；四份 ROM 初始化：
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│ │ cpu21_board_rom.vh / _fast.vh（跑马灯）、risc-v-intrupt-ccab.vh
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│ │ （课程中断综合测试程序）、cpu21_saolei_rom.vh（扫雷）
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│ ├─ srcs/constrs/*.xdc 引脚与分频时钟约束（+ Nexys4DDR 母版）
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│ ├─ srcs/tb/*.v 三个测试平台
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│ ├─ srcs/tb/*.v 七个测试平台（含 PS/2 鼠标/键盘的单独自测 tb_ps2_mouse.v / tb_ps2_kbd.v）
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│ ├─ srcs/rom/*.hex 测试平台加载的 ROM 镜像
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│ ├─ tools/ rv_asm.py（迷你汇编器）、hex2vh.py（hex → ROM 初始化）、
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│ │ adapt_intrupt_ccab.py（课程中断程序 → 上板 ROM）、
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│ │ run_regress.ps1（一键回归）、check_rtl_text.ps1（RTL 文本体检）、
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│ │ rars_f0c874c.jar（课程提供的 RARS 汇编器）
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│ │ rars_f0c874c.jar（课程提供的 RARS 汇编器）、play_saolei.tcl（命令行玩扫雷）
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│ └─ programs/ 汇编源程序与期望值：跑马灯 demo、指令集/MMIO 测试、课程原始
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│ 资产（risc-v-benchmark_ccab、真值表），以及中断综合测试程序
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│ risc-v-intrupt-ccab.asm / .hex
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@@ -97,7 +97,7 @@ risc-v/
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| `0x0000_1004` | 七段数码管 | `sw`/`sb` 写 8 位十六进制数（低 4 位 = 最右边那个数码管） | `lw` 读回 |
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| `0x0000_1100`+ | 鼠标寄存器组 | STATUS / DATA / ACK / CTRL / INPUT / TIME / FRAME / EVCNT / LEVEL / MAGIC | 同左（DATA 读无副作用） |
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| `0x0000_1140`+ | 显示控制器 | CTRL（光标可见、背景色）/ CURSOR（列、行） | 同左（另含 MAGIC 自检值） |
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| `0x0000_2000`–`0x27FF` | 显存 | 40 列 × 30 行、每格 1 字节（字形 + 颜色），写端口接到板级顶层的双口 RAM | `lw` 组合读回 |
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| `0x0000_2000`–`0x2FFF` | 显存 | 40 列 × 30 行、每格 2 字节（低字节 = 字形[5:0]、高字节 = 颜色[2:0]，共 2400 字节），写端口接到板级顶层的双口 RAM | `lw` 组合读回 |
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其中 `LEVEL`（`0x1120`）是一个**软件中断**寄存器：写 1 会拉起 `irq_i[1]`，用来让程序
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"跳到关卡入口"；`MAGIC`（`0xCAFE0001`/`0xCAFE0002`）可以读来自检 MMIO 是否活着。
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@@ -165,14 +165,19 @@ risc-v/
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| `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_vga.v` | `cpu21_vga` | 640x480@60 显示控制器：按"格子"扫描，8x8 字模放大 2 倍填满 16x16 的格子 |
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| `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_seg7.v` | `cpu21_seg7` | 板载 8 位数码管动态扫描驱动（共阳极，位选/段选低有效） |
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| `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_pointer.v` | `cpu21_pointer` | 把 5 向按键变成"鼠标"事件（去抖 + 事件排队，单位 1/8 格） |
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| `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_ps2_mouse.v` | `cpu21_ps2_mouse` | 可选的真鼠标：PS/2 接收（11 位帧 + 奇校验 + 3 字节包解析），只实现接收 |
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| `pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_top.v` | `cpu21_board_top` | 板级顶层：时钟分频、复位同步、片内 ROM/RAM、显存双口 RAM、VGA/数码管/鼠标/中断连线 |
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| `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_ps2_mouse.v` | `cpu21_ps2_mouse` | 可选的真鼠标：PS/2 接收（11 位帧按位下标对齐 + **奇校验** + 3 字节包解析），只实现接收 |
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| `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_ps2_kbd.v` | `cpu21_ps2_kbd` | 可选的真键盘：扫描码集 2 解码（`F0` 断码 / `E0` 扩展前缀），把按键映射成与鼠标同格式的事件 |
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| `pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_top.v` | `cpu21_board_top` | 板级顶层：时钟分频、复位同步、片内 ROM/RAM、显存双口 RAM、VGA/数码管、PS/2 键鼠选择（SW15）、中断连线 |
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| `pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_saolei_rom.vh` | — | 扫雷程序的 ROM 初始化（由`saolei/tools/build.ps1` 生成） |
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| `pipelined-cpu/srcs/constrs/cpu21_board_top.xdc` | — | Nexys4DDR 引脚约束 + 分频时钟（`create_generated_clock`） |
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| `pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_rom.vh` | — | 片内 ROM 内容（生成文件，`rom[i] = 32'h…;`） |
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| `pipelined-cpu/srcs/tb/tb_board_top.v` | `tb_board_top` | 板级顶层的 RTL 仿真（观察 LED 跑马灯与写入指示） |
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| `pipelined-cpu/srcs/tb/tb_no_intr.v` | `tb_no_intr` | 无中断测试平台（指令集/MMIO 测试，默认加载 benchmark 镜像） |
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| `pipelined-cpu/srcs/tb/tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v` | `tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb` | 中断与分支预测测试平台（默认加载中断测试镜像） |
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| `pipelined-cpu/srcs/tb/tb_saolei.v` | `tb_saolei` | 扫雷自动打完一局并 dump 出显存（配 `saolei/tools/fb2png.py` 渲染成 PNG） |
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| `pipelined-cpu/srcs/tb/tb_saolei_play.v` | `tb_saolei_play` | 命令行“边玩边截图”的测试平台（配 `tools/play_saolei.tcl`） |
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| `pipelined-cpu/srcs/tb/tb_ps2_mouse.v` | `tb_ps2_mouse` | PS/2 鼠标接收器自测：奇校验、3 字节包、按键位（几秒出结果） |
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| `pipelined-cpu/srcs/tb/tb_ps2_kbd.v` | `tb_ps2_kbd` | PS/2 键盘解码自测：方向键 / Enter / 左 Shift / 松开码不产生事件 |
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| `pipelined-cpu/tools/rv_asm.py` | — | 迷你汇编器：`.asm` → 机器码 hex（`.lst` 带反汇编清单） |
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| `pipelined-cpu/tools/hex2vh.py` | — | hex →`pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_rom.vh`（`rom[i] = 32'h…;` 初始化语句） |
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@@ -249,19 +254,29 @@ risc-v/
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队列 + 优先级选择器逐个上报（每拍最多一个事件，不丢键）。事件单位是 1/8 格，
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软件端只用整数加减就能换算成格（不需要除法）。
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- **`cpu21_ps2_mouse`**：可选的真鼠标，只实现接收：`ps2_clk` 下降沿把 11 位帧
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移位进来（起始位 + 8 数据 + 奇校验 + 停止位），校验后按 3 字节包解析出
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dx/dy/按键，产生 `ev_valid_o` 脉冲。
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**按位的下标**存进 `frame_q`（`frame_q[i]` = 第 i 位，所以字节 = `frame_q[8:1]`、
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校验 = `frame_q[9]`、停止 = `frame_q[10]`），停下来后判“停止位 = 1 + 奇校验”，
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再按 3 字节包解析出 dx/dy/按键，产生 `ev_valid_o` 脉冲。这里两个细节曾经写错过，
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导致真设备的数据**全被丢掉**（上板表现为 `rx_count` 恒定 0）：
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① 原来用整体右移 `{data, frame_q[10:1]}`，判 `frame_q[10]` 时停止位还没移进来，
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判到的是校验位，字节也整体错了一位；② 原来按**偶**校验判，而 PS/2 是**奇**校验。
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- **`cpu21_ps2_kbd`**：可选的真键盘，扫描码集 2：`0xE0` = 扩展键前缀、`0xF0` = 松开
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前缀，只有**按下**才产生事件（松开码丢弃），所以按住方向键时键盘自己的重复码正好
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变成“连续移动”。产出的事件格式与鼠标**完全一致**（↑/↓/←/→ = dy/dx ±8，
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一格；Enter/空格 = 左键；左 Shift/F/C = 右键），因此 `saolei.c`/`isr.c` 一行都不用改。
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### 板级
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- **`cpu21_board_top`**：把这些接起来并裁到 23 个引脚。内含参数化分频器
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- **`cpu21_board_top`**：把这些接起来，只引出板上真正需要的引脚。内含参数化分频器
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（`CLK_DIV` / `CLK_DIV_INTRUPT`）、复位同步器（异步置位 + 同步释放）、片内
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ROM（组合读、`nop` 填充、`ifdef` 链选程序）与 RAM（字节写使能 + 组合读、
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只响应 4 KB 以内地址，避免和 MMIO 别名）、显存双口 RAM（CPU 写口 + VGA 读口
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同处一个时钟域，用像素使能而不是第二时钟）、数码管、VGA、鼠标源选择
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（`USE_PS2_MOUSE`）、中断连线（SW0/1/2 分别与鼠标事件/关卡软件中断相或）、
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同处一个时钟域，用像素使能而不是第二时钟）、数码管、VGA、PS/2 键鼠（同一根
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PS/2 线上同时挂鼠标与键盘两个解码器，用 `hid_sel`(SW15) 选哪个生效，板载 5 向
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按键始终有效）、中断连线（SW0/1/2 分别与鼠标事件/关卡软件中断相或）、
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锁存式中断指示 LED（请求上升沿置位、对应级别的 ISR 执行 `uret` 后熄灭）和
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`led_we` 写入指示。
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`led_we` 写入指示；另有一个“PS/2 诊断”模式把收到的字节数/时钟活动/线电平
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摆到 LED 高位（`DEBUG_PS2_RX_LED`，见下文“PS/2 键鼠”）。
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## 上板（Nexys4DDR + Vivado）
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@@ -282,9 +297,56 @@ BPB/中断观测值）。如果直接把它设为实现顶层，这些端口会
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| `rst_n` | C12 | 按键 CPU_RESETN（低有效） | 异步置位、与 CPU 时钟同步释放 |
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| `go` | N17 | 按键 BTNC | 对应原电路“继续运行”（`ecall` 停机后恢复执行） |
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| `irq_sw[2:0]` | J15/L16/M13 | 拨码开关 SW0–SW2 | 三路中断源，拨动即触发（内部同步并锁存） |
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| `led[15:0]` | H17…V11 | LED0–LED15 | `LED[2:0]` = 三路中断指示（锁存，ISR 返回后熄灭），`LED[15:3]` 熄灭 |
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| `hid_sel` | V10 | 拨码开关 SW15 | 选 PS/2 设备：0 = 键盘（默认），1 = 鼠标（见下文“PS/2 键鼠”） |
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| `sw_flag` | R15 | 拨码开关 SW3 | 扫雷的插旗模式（软件读 INPUT 寄存器；自动鼠标右键同样能插旗） |
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| `led[15:0]` | H17…V11 | LED0–LED15 | `LED[2:0]` = 三路中断指示（锁存，ISR 返回后熄灭）；`LED[15:3]` 平时熄灭，`DEBUG_PS2_RX_LED=1` 时是 PS/2 诊断（见下文） |
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| `led_we` | R12 | LED16_B | MMIO 写入指示，每写一次拉长约 0.34 s @50 MHz |
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### PS/2 键鼠（板载 USB HID 口，也可改接 Pmod JA）
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Nexys4DDR 右上角那个 **USB HOST** 口不是给 FPGA 直连的 USB：板上有一颗 USB↔PS/2
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桥接芯片，它把自己当 USB 主机，把键盘/鼠标当 PS/2 设备，输出的是 PS/2 的两根线
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（官方母版标明 `ps2_clk = F4`、`ps2_data = B2`）。所以 FPGA 侧只需要一个 PS/2
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接收器，**不用写 USB 协议栈**。
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| 接线方式 | 能不能用 | 说明 |
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| ------------------------------------- | -------- | ---------------------------------------------------------------- |
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| 键鼠用**有线模式**插 USB HOST | 最推荐 | Type-C/PS2-USB 转换都用它的有线模式 |
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| 2.4G USB 接收器 | 可以试 | 部分复合设备桥接芯片不转发 |
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| 蓝牙 | 不行 | 桥接芯片不支持蓝牙，键盘的蓝牙链路它根本看不见 |
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| Pmod PS/2（JA）+ 真 PS/2 键鼠 | 保底 | 直接进 FPGA，只需把 XDC 改回 `ps2_clk = C17`、`ps2_data = D18` |
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**键盘/鼠标不动时一个字节都不发**，所以插上不动时诊断 LED 不跳是正常的：要一边按
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键/移鼠标一边看。
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**选设备：SW15 拨下（0）= PS/2 键盘，拨上（1）= PS/2 鼠标**（默认键盘）。两个
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解码器挂在同一根线上，但只有选中的那一路事件会送给 CPU —— 不能让两路同时生效：
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键盘的扫描码会凑巧组成“合法的鼠标包”，会让光标乱跳。
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诊断 LED（`DEBUG_PS2_RX_LED = 1`，默认开）：
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| LED | 含义 |
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| ------------------ | ---------------------------------------------------------- |
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| `LED[15:6]` | 当前选中设备**收到的字节数**低 10 位（按键时数字跳 = 通了） |
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| `LED[5]` | `ps2_clk` 有边沿活动（时钟在动就快速翻转） |
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| `LED[4]` / `LED[3]` | `ps2_data` / `ps2_clk` 当前电平（静态，判断线有没有被拉死） |
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| `LED[2:0]` | 三路中断指示（和其它模式一样） |
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排查口诀：**LED[5] 在跳但字节数不动** = 桥接芯片在发数据、我们的解码没认（帧格式/
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校验不匹配，先怀疑奇偶校验）；**LED[5] 也不跳** = 桥接芯片根本没转发这个设备
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（换有线模式，或改走 Pmod JA）。
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| 操作 | 键盘 | 鼠标 |
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| ---------------- | --------------------------------- | ---------- |
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| 移动光标 | `↑` `↓` `←` `→` | 移动 |
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| 左键（开始/开格） | `Enter`、空格 | 左键 |
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| 右键（插旗） | 左键 `Shift`、`F`、`C` | 右键 |
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按住方向键 = 连续移动（用的是键盘自己的重复码）。**C 程序一行都不用改**：键盘产出的
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事件与 `cpu21_pointer`、`cpu21_ps2_mouse` 格式完全相同（±8 = 一格），一样从 IRQ2
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进 `saolei/sw/isr.c`。不想要 PS/2 就把顶层参数 `USE_PS2_MOUSE` 设为 0（只剩板载
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5 向按键）；PS/2 接收器的帧格式/校验有专门的几秒钟自测（见下文“回归测试”）。
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### 时钟：分频比怎么选（`CLK_DIV` / `CLK_DIV_INTRUPT`）
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乘除法原本是 ALU 里的组合运算（`a*b`、`a%b`），实测关键路径约 94 ns（325 级逻辑、
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@@ -546,7 +608,7 @@ CPU 时钟 6.25 MHz → 50 MHz（快 8 倍），并且乘除法不再位于关
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# 1) 生成扫雷的 ROM 镜像（改了 saolei/sw/*.c 之后必须重跑这一步）
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cd saolei
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powershell -ExecutionPolicy Bypass -File tools\build.ps1 `
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-Prefix 'C:\Users\29653\tools\risc-v\xpack-riscv-none-elf-gcc-15.2.0-1\bin\risc-none-elf-'
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-Prefix 'C:\Users\29653\tools\riscv\xpack-riscv-none-elf-gcc-15.2.0-1\bin\riscv-none-elf-'
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# 2) 一键建"扫雷专用"工程（先清掉旧的同名工程再重建；sources_1 和 sim_1 都固定定义 SAOLEI_ROM）
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cd ..\pipelined-cpu
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@@ -564,6 +626,9 @@ cd ..\pipelined-cpu
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| BTNU / BTND / BTNL / BTNR | 光标 上 / 下 / 左 / 右 |
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| BTNC | 左键：开始界面确认 / 关卡里开格 |
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| SW3 拨上 + BTNC | 插旗 / 取消旗 |
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| SW15 = 1 | 改用 PS/2 鼠标（默认 SW15 = 0 = PS/2 键盘，见上文“PS/2 键鼠”） |
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| 键盘 `↑↓←→` / `Enter`·空格 / 左`Shift`·`F`·`C` | 移动 / 左键 / 右键（插旗）—— 需 SW15 = 0 |
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| 鼠标 移动 / 左键 / 右键 | 移动 / 左键 / 右键（插旗）—— 需 SW15 = 1 |
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| SW0 / SW1 / SW2 | **别动**，它们会 OR 进外部中断线，一拨就可能触发中断 |
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开始界面的光标默认停在 START 按钮上，按 BTNC 进关卡；关卡里把光标移到盘面**左上角那个黄格**
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@@ -571,7 +636,8 @@ cd ..\pipelined-cpu
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### 扫雷：没有 VGA 显示器怎么玩（命令行仿真 + 每步截图）
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显存是内存映射的（`0x2000` 起，40×30 字节，每格 1 字节 = 字形[3:0] + 颜色[6:4]），
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显存是内存映射的（`0x2000` 起，40×30 格、每格 2 字节：低字节 = 字形[5:0]、
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高字节 = 颜色[2:0]，共 2400 字节 = 600 字），
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所以仿真里可以把整屏 dump 出来，再按 `cpu21_vga.v` 的字库/调色板还原成 PNG —— 等价于给 VGA 截图。
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`tools/play_saolei.tcl` 更进一步：用 `cmd.txt` 往仿真里"喂"按键，每按一步自动存一张 PNG。
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@@ -592,7 +658,7 @@ $rtl = (Get-ChildItem "$p\srcs\rtl\*.v").FullName
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到 `xsim%` 提示符后（**`source` 要带 `-encoding utf-8`**，否则 xsim 按 GBK 读脚本会乱码）：
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```text
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source -encoding utf-8 <仓库路径>/pipelined-cpu/tools/play_saolei.tcl
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source -encoding utf-8 D:/Desktop/risc-v-cpu/pipelined-cpu/tools/play_saolei.tcl
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k c 左键点击（进关卡用这个）
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k u/d/l/r 光标 上/下/左/右（也认 w/s/a/d）
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@@ -638,6 +704,27 @@ powershell -ExecutionPolicy Bypass -File tools\run_regress.ps1
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| tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb（中断，6003 周期） | `stalls=963 bubbles=1205 cond_taken=547 uncond=28 pred_ok=557 pred_fail=87` |
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| 板级（快速 ROM） | 跑马灯`0001 → … → 8000` 循环，每步约 2.6 µs |
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PS/2 接收器不在上面这个脚本里（它跟板载芯片/真设备有关，不属于纯 RTL 回归），
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但解码逻辑（帧对齐、奇校验、包解析、键位映射）值得单独盯，两个自测各几秒钟：
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```powershell
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cd pipelined-cpu
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$p = 'D:\Desktop\risc-v-cpu\pipelined-cpu'
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# 鼠标接收器
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& 'C:\Xilinx\Vivado\2020.2\bin\xvlog.bat' "$p\srcs\rtl\cpu21_ps2_mouse.v" "$p\srcs\tb\tb_ps2_mouse.v"
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& 'C:\Xilinx\Vivado\2020.2\bin\xelab.bat' -top tb_ps2_mouse -snapshot ps2m
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& 'C:\Xilinx\Vivado\2020.2\bin\xsim.bat' ps2m -R # 期望 ALL PASS
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# 键盘解码（把 mouse 换成 kbd）
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& 'C:\Xilinx\Vivado\2020.2\bin\xvlog.bat' "$p\srcs\rtl\cpu21_ps2_kbd.v" "$p\srcs\tb\tb_ps2_kbd.v"
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& 'C:\Xilinx\Vivado\2020.2\bin\xelab.bat' -top tb_ps2_kbd -snapshot ps2k
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& 'C:\Xilinx\Vivado\2020.2\bin\xsim.bat' ps2k -R # 期望 ALL PASS
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```
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两个自测都会：发几个帧 → 检查事件内容是否正确；**故意发一个校验位错的帧** →
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必须整帧丢掉（不计数、不产生事件）；键盘那个还会检查“松开码（F0 xx）不产生事件”。
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## 工程分享（Tcl 一键重建）
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`pipelined-cpu/` 已整理成“自包含 + 可直接分享”的工程目录，设计文件都在里面，
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