Anccend/risc-v-cpu
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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

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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
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2026-09-23 22:35:50 +08:00
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commit 9dfff16794
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pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_top.v
+47 -10
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@@ -15,6 +15,8 @@
// rst_n (C12) -> 复位按键 CPU_RESETN，低有效，经复位同步器
// go (N17) -> 按键 BTNC：ecall 停机后按下继续运行
// irq_sw[2:0] -> 拨码开关 SW[2:0]：3 路中断源
// hid_sel (V10) -> 拨码开关 SW[15]：选 PS/2 设备（0 = 键盘，1 = 鼠标）
// sw_flag (R15) -> 拨码开关 SW[3]：插旗模式（软件读 INPUT 寄存器）
// led[15:0] -> 板载 LED[15:0]：LED[2:0] = 三路中断指示，从该路中断
// 请求出现开始点亮，一直到它的 ISR 执行 uret 返回后才熄灭；
// LED[15:3] 熄灭
@@ -52,10 +54,13 @@ module cpu21_board_top #(
// 取大于 2 的值只是把实际时钟变慢，XDC 的 cpu_clk 仍按最坏情况 50 MHz 约束，
// 所以不会掩盖时序违例（约束偏严）。
parameter integer CLK_DIV_INTRUPT = 32,
// 鼠标事件源：0 = 板上 5 向按键（免外设，默认）；1 = PS/2 鼠标（Pmod JA）
parameter integer USE_PS2_MOUSE = 1, // 1 = 启用板载 USB HID 口（PS/2 键鼠），板载按键同时有效
// PS/2 输入（板载 USB HID 口，也可改接 Pmod JA）：0 = 关闭（只剩板上 5 向按键）；
// 1 = 开启。开启后同时例化鼠标与键盘两个解码器（它们共用同一根 PS/2 线），
// 用 SW[15]（端口 hid_sel）选哪个生效：0 = 键盘（默认），1 = 鼠标。
// 不能两个同时生效：键盘的扫描码会凑巧组成合法的鼠标包，让光标乱跳。
parameter integer USE_PS2_MOUSE = 1,
// 调试：1 = 用 LED 高位显示 PS/2 诊断信息：
// LED[15:6] = PS/2 收到的字节数低 10 位（一动鼠标就跳 = 收发都通了）
// LED[15:6] = 当前选中设备收到的字节数低 10 位（按一下键/动一下鼠标就跳 = 收发都通）
// LED[5] = ps2_clk 有边沿活动（时钟在动就快速翻转）
// LED[4] = ps2_data 当前电平
// LED[3] = ps2_clk 当前电平
@@ -74,6 +79,7 @@ module cpu21_board_top #(
input wire btnl, // P17：光标左
input wire btnr, // M17：光标右
input wire sw_flag, // R15：SW[3]，插旗模式（软件读 INPUT 寄存器）
input wire hid_sel, // V10：SW[15]，选 PS/2 设备（0 = 键盘，1 = 鼠标）
output wire [15:0] led, // LED[15:0]
output wire led_we, // LED16_B：MMIO 写入指示
// 七段数码管（共阳极：位选/段选都是低有效）
@@ -167,7 +173,8 @@ module cpu21_board_top #(
wire [31:0] data_wdata;
wire [ 3:0] data_wstrb;
wire data_we;
wire [15:0] ps2_rx_count; // PS/2 收到的字节数（用于 LED 调试显示）
wire [15:0] ps2_rx_count; // PS/2 鼠标收到的字节数（用于 LED 调试显示）
wire [15:0] kbd_rx_count; // PS/2 键盘收到的字节数（先声明：LED 调试段要用）
wire [31:0] led_data; // LED_ADDR 写入值，同时作为七段数码管显示数据
wire led_valid;
// 扫雷扩展外设的连线（先声明，例化在下面）
@@ -366,9 +373,12 @@ module cpu21_board_top #(
end
end
// 当前选中的 PS/2 设备收到的字节数（SW[15] 选谁就显示谁）
wire [15:0] hid_rx_sel = hid_sel ? ps2_rx_count : kbd_rx_count;
// LED[15:3] 平时熄灭；DEBUG_PS2_RX_LED=1 时显示 PS/2 诊断信息（含义见参数注释）
assign led = (DEBUG_PS2_RX_LED != 0)
? {ps2_rx_count[9:0], ps2_edge_cnt[0], ps2_data_s2, ps2_clk_s2, irq_led_q}
? {hid_rx_sel[9:0], ps2_edge_cnt[0], ps2_data_s2, ps2_clk_s2, irq_led_q}
: {{13{1'b0}}, irq_led_q};
reg [23:0] led_we_cnt;
@@ -477,6 +487,12 @@ module cpu21_board_top #(
wire [7:0] ps2_dx, ps2_dy;
wire [4:0] ps2_btn;
// PS/2 键盘：与鼠标共用同一根 PS/2 线（板上只有一个 USB HID 口）。
// 线上只有一个设备在说话，"是哪一个"用 SW[15] 告诉硬件（hid_sel）。
wire kbd_valid;
wire [7:0] kbd_dx, kbd_dy;
wire [4:0] kbd_btn;
generate
if (USE_PS2_MOUSE != 0) begin : g_ps2
cpu21_ps2_mouse u_ps2 (
@@ -492,20 +508,41 @@ module cpu21_board_top #(
.ev_btn_o (ps2_btn),
.rx_count_o (ps2_rx_count)
);
cpu21_ps2_kbd u_kbd (
.clk (clk_cpu),
.reset (reset),
.ps2_clk_i (ps2_clk),
.ps2_data_i (ps2_data),
.ev_valid_o (kbd_valid),
.ev_dx_o (kbd_dx),
.ev_dy_o (kbd_dy),
.ev_btn_o (kbd_btn),
.rx_count_o (kbd_rx_count)
);
end else begin : g_no_ps2
assign ps2_valid = 1'b0;
assign ps2_dx = 8'd0;
assign ps2_dy = 8'd0;
assign ps2_btn = 5'd0;
assign ps2_rx_count = 16'd0;
assign kbd_valid = 1'b0;
assign kbd_dx = 8'd0;
assign kbd_dy = 8'd0;
assign kbd_btn = 5'd0;
assign kbd_rx_count = 16'd0;
end
endgenerate
// 3) 合并：同一拍只有一方产生事件（两个源相互独立），优先 PS/2
assign ev_valid = ps2_valid | ptr_valid;
assign ev_dx = ps2_valid ? ps2_dx : ptr_dx;
assign ev_dy = ps2_valid ? ps2_dy : ptr_dy;
assign ev_btn = ps2_valid ? ps2_btn : ptr_btn;
// 3) 只放行 SW[15] 选中的那一路 PS/2 设备（另一个解码器虽然也在听，但事件被挡住）
wire m_valid = ps2_valid & hid_sel; // SW[15] = 1 -> PS/2 鼠标
wire k_valid = kbd_valid & ~hid_sel; // SW[15] = 0 -> PS/2 键盘
// 4) 合并：三个源相互独立，同一拍只会有一方产生事件；优先 PS/2
assign ev_valid = m_valid | k_valid | ptr_valid;
assign ev_dx = m_valid ? ps2_dx : k_valid ? kbd_dx : ptr_dx;
assign ev_dy = m_valid ? ps2_dy : k_valid ? kbd_dy : ptr_dy;
assign ev_btn = m_valid ? ps2_btn : k_valid ? kbd_btn : ptr_btn;
endmodule