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/rtl/cpu21_ps2_kbd.v
+142
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@@ -0,0 +1,142 @@
`timescale 1ns / 1ps
// =============================================================================
// cpu21_ps2_kbd —— PS/2 键盘接收（扫描码集 2），把按键映射成"鼠标事件"
//
// 为什么映射成鼠标事件：saolei.c / isr.c 早就是按鼠标事件 {btn, dy, dx} 写的，
// 键盘只要产出**同样格式**的事件，软件一行都不用改。
//
// ↑ ↓ ← → 光标移动（dx/dy = ±8，恰好是软件里的"一格"）
// Enter / 空格 左键（开格）
// 左 Shift / F / C 右键（软件里右键 = 插旗）
//
// PS/2 键盘发扫描码（集 2）：
// 0xF0 前缀 -> 下一个码是"松开"（break）；0xE0 前缀 -> 下一个码是扩展键
// 方向键是扩展键：↑ = E0 75、↓ = E0 72、← = E0 6B、→ = E0 74
// 所以只对"按下"（make）产生事件。按住不动时键盘自己会发重复码，
// 于是按住方向键正好变成"连续移动"。
//
// 与 cpu21_ps2_mouse 共用同一根 PS/2 线：两个接收器都挂在线上，只有插着的那个
// 设备会产生有效数据，所以顶层把两者的事件一起 OR 起来即可，不用二选一。
// =============================================================================
module cpu21_ps2_kbd (
input wire clk,
input wire reset,
input wire ps2_clk_i,
input wire ps2_data_i,
output reg ev_valid_o, // 单周期脉冲
output reg [7:0] ev_dx_o, // 有符号，1/8 格（±8 = 一格）
output reg [7:0] ev_dy_o,
output reg [4:0] ev_btn_o, // bit0 = 左键, bit1 = 右键
output reg [15:0] rx_count_o // 收到的字节数（调试观察用）
);
// ---- 两级同步 ----
reg ps2_clk_s1, ps2_clk_s2, ps2_data_s1, ps2_data_s2;
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
ps2_clk_s1 <= 1'b1;
ps2_clk_s2 <= 1'b1;
ps2_data_s1 <= 1'b1;
ps2_data_s2 <= 1'b1;
end
else begin
ps2_clk_s1 <= ps2_clk_i;
ps2_clk_s2 <= ps2_clk_s1;
ps2_data_s1 <= ps2_data_i;
ps2_data_s2 <= ps2_data_s1;
end
end
wire clk_fall = ~ps2_clk_s1 & ps2_clk_s2;
reg [3:0] bit_cnt_q;
reg [10:0] frame_q;
reg brk_q; // 刚收到 0xF0：下一个码是松开
reg ext_q; // 刚收到 0xE0：下一个码是扩展键
// 11 位里 data + parity 共 9 位，PS/2 是**奇校验**：1 的个数应为奇数
function automatic parity_ok(input [8:0] dp); // dp = {parity, d7..d0}
parity_ok = ^dp;
endfunction
// 处理一个扫描码（按下才产生事件）
task handle_code;
input [7:0] sc;
reg pressed;
begin
rx_count_o <= rx_count_o + 16'd1;
pressed = (brk_q == 1'b0); // 0xF0 之后的码是"松开"
brk_q <= 1'b0;
if (sc == 8'hE0)
ext_q <= 1'b1; // 扩展前缀
else if (sc == 8'hF0)
brk_q <= 1'b1; // 断码前缀
else if (pressed) begin
if (ext_q) begin
case (sc)
8'h75: begin ev_dx_o <= 8'd0; ev_dy_o <= 8'd248; ev_btn_o <= 5'd0; ev_valid_o <= 1'b1; end // ↑
8'h72: begin ev_dx_o <= 8'd0; ev_dy_o <= 8'd8; ev_btn_o <= 5'd0; ev_valid_o <= 1'b1; end // ↓
8'h6B: begin ev_dx_o <= 8'd248; ev_dy_o <= 8'd0; ev_btn_o <= 5'd0; ev_valid_o <= 1'b1; end // ←
8'h74: begin ev_dx_o <= 8'd8; ev_dy_o <= 8'd0; ev_btn_o <= 5'd0; ev_valid_o <= 1'b1; end // →
default: ;
endcase
end
else begin
case (sc)
8'h5A: begin ev_dx_o <= 8'd0; ev_dy_o <= 8'd0; ev_btn_o <= 5'b00001; ev_valid_o <= 1'b1; end // Enter
8'h29: begin ev_dx_o <= 8'd0; ev_dy_o <= 8'd0; ev_btn_o <= 5'b00001; ev_valid_o <= 1'b1; end // 空格
8'h12: begin ev_dx_o <= 8'd0; ev_dy_o <= 8'd0; ev_btn_o <= 5'b00010; ev_valid_o <= 1'b1; end // 左 Shift
8'h2B: begin ev_dx_o <= 8'd0; ev_dy_o <= 8'd0; ev_btn_o <= 5'b00010; ev_valid_o <= 1'b1; end // F
8'h2E: begin ev_dx_o <= 8'd0; ev_dy_o <= 8'd0; ev_btn_o <= 5'b00010; ev_valid_o <= 1'b1; end // C
default: ;
endcase
end
end
// 一次前缀组合处理完，清掉扩展标志（松开码 E0 F0 xx 也走这里）
if ((sc != 8'hE0) && (sc != 8'hF0))
ext_q <= 1'b0;
end
endtask
always @(posedge clk or posedge reset) begin
if (reset) begin
bit_cnt_q <= 4'd0;
frame_q <= 11'd0;
brk_q <= 1'b0;
ext_q <= 1'b0;
ev_valid_o <= 1'b0;
ev_dx_o <= 8'd0;
ev_dy_o <= 8'd0;
ev_btn_o <= 5'd0;
rx_count_o <= 16'd0;
end
else begin
ev_valid_o <= 1'b0;
if (clk_fall) begin
// frame_q[i] = 这一帧的第 i 位：0 = 起始，1..8 = 数据 d0..d7（LSB 先），
// 9 = 校验，10 = 停止。按”位的下标“存，不要再整体右移：
// 右移的话停止位还没进来就先去判 frame_q[10]，判到的是校验位。
if (bit_cnt_q == 4'd0) begin
if (ps2_data_s2 == 1'b0) // 起始位有效，开始收
bit_cnt_q <= 4'd1;
end
else begin
frame_q[bit_cnt_q] <= ps2_data_s2;
if (bit_cnt_q == 4'd10) begin
bit_cnt_q <= 4'd0;
// 停止位就是刚采到的这一位（frame_q[10] 本拍还没更新到），
// 校验位查 data + parity 的奇校验
if ((ps2_data_s2 == 1'b1) && parity_ok(frame_q[9:1]))
handle_code(frame_q[8:1]);
end
else
bit_cnt_q <= bit_cnt_q + 4'd1;
end
end
end
end
endmodule