feat(board): 新增课程新版中断测试上板（多级中断 + 附加 SLL/SB/BLTU）
- programs/risc-v-intrupt-sllsb.asm/.hex: 课程原始程序（344 字，hex 已去掉 Logisim
的 v2.0 raw 头），保留原文件以便追溯
- tools/adapt_intrupt_sllsb.py: 把它适配到本 CPU 上板（只改 ROM 内容，地址不变）
- 课程用 addi a7,zero,34 + ecall 显示，本 CPU 里那是空操作 -> 每条显示点原地换成
一次调用：主程序 jal ra,DISP_DLY；ISR 用 add a7,a0,zero + jal a0,DISP_DLY_ISR
（三个 ISR 都没保存 ra，所以 ISR 版把链接寄存器放 a0、显示值放 a7）
- DISP_DLY / DISP_DLY_ISR 各 8 条，追加在 uret 之后，中断入口 0x0AC/0x240/0x3E8 不变
- 返回地址存 sp+256（越过 ISR 最多 192 字节的栈区），嵌套中断也破坏不了
- 脚本自带跳转目标自检（曾发现 ISR 侧 jal 偏移少算一条指令的问题）
- srcs/board/cpu21_board_top.v: 新增 RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM 分支（ROM 选择、
CPU 分频用 CLK_DIV_INTRUPT、中断向量 0x0AC/0x240/0x3E8）
- srcs/board/risc-v-intrupt-sllsb.vh: 生成的 ROM 初始化（1024 字，程序 360 字）
- create_project.tcl: 新增 use_intrupt_sllsb 开关（默认 1，已把 ccab 置 0）
实测：Vivado 2020.2 建工程 + 综合通过（sources_1 verilog_define =
RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM，synth_design Complete! 100%）
This commit is contained in:
@@ -71,9 +71,14 @@ add_files -norecurse -fileset sources_1 [list \
|
||||
set_property file_type {Verilog Header} \
|
||||
[get_files "$origin_dir/srcs/board/cpu21_board_rom.vh"]
|
||||
|
||||
# 默认跑哪个内置程序：中断测试程序优先，其次是扫雷，最后是走马灯 demo。
|
||||
# 修改下面两个开关即可切换板上程序；同一时间只应启用一个。
|
||||
set use_intrupt_ccab 1
|
||||
# 默认跑哪个内置程序（同一时间只应启用一个）：
|
||||
# use_intrupt_sllsb = 1 -> 课程新版「多级中断测试 + 附加 SLL/SB/BLTU」
|
||||
# （programs/risc-v-intrupt-sllsb.asm / .hex）
|
||||
# use_intrupt_ccab = 1 -> 上一版中断测试（programs/risc-v-intrupt-ccab.*）
|
||||
# use_saolei = 1 -> 扫雷（saolei/tools/build.ps1 生成）
|
||||
# 三个都为 0 -> 走马灯 demo
|
||||
set use_intrupt_sllsb 1
|
||||
set use_intrupt_ccab 0
|
||||
set use_saolei 0
|
||||
|
||||
# 中断测试程序的 ROM 初始化。
|
||||
@@ -85,6 +90,15 @@ if {[file exists $intrupt_ccab_rom]} {
|
||||
puts "NOTE: 还没有 $intrupt_ccab_rom"
|
||||
}
|
||||
|
||||
# 课程新版中断测试（附加 SLL/SB/BLTU）的 ROM 初始化。
|
||||
set intrupt_sllsb_rom "$origin_dir/srcs/board/risc-v-intrupt-sllsb.vh"
|
||||
if {[file exists $intrupt_sllsb_rom]} {
|
||||
add_files -norecurse -fileset sources_1 [list $intrupt_sllsb_rom]
|
||||
set_property file_type {Verilog Header} [get_files $intrupt_sllsb_rom]
|
||||
} else {
|
||||
puts "NOTE: 还没有 $intrupt_sllsb_rom（用 tools/hex2vh.py 生成）"
|
||||
}
|
||||
|
||||
# 扫雷程序的 ROM 初始化（由 saolei/tools/build.ps1 生成，可能还不存在）。
|
||||
# 综合/仿真时定义宏 SAOLEI_ROM 就会用它替换上面的跑马灯 ROM。
|
||||
set saolei_rom "$origin_dir/srcs/board/cpu21_saolei_rom.vh"
|
||||
@@ -95,9 +109,12 @@ if {[file exists $saolei_rom]} {
|
||||
puts "NOTE: 还没有 $saolei_rom —— 需要先跑 saolei/tools/build.ps1 生成"
|
||||
}
|
||||
|
||||
# 关键：sources_1 定义 SAOLEI_ROM，cpu21_board_top.v 里的 `ifdef 链才会用扫雷 ROM
|
||||
# （该宏只影响综合用的 sources_1，仿真 fileset 仍各自用 tb 自带的 ROM）
|
||||
if {$use_intrupt_ccab && [file exists $intrupt_ccab_rom]} {
|
||||
# 关键：sources_1 里定义对应宏，cpu21_board_top.v 的 `ifdef 链才会选中那个 ROM
|
||||
# （宏只影响综合用的 sources_1；仿真 fileset 仍各自用 tb 自带的 ROM）
|
||||
if {$use_intrupt_sllsb && [file exists $intrupt_sllsb_rom]} {
|
||||
set_property verilog_define {RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM} [get_filesets sources_1]
|
||||
puts "NOTE: sources_1 已定义 RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM —— 上板跑「中断测试 + SLL/SB/BLTU」"
|
||||
} elseif {$use_intrupt_ccab && [file exists $intrupt_ccab_rom]} {
|
||||
set_property verilog_define {RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM} [get_filesets sources_1]
|
||||
puts "NOTE: sources_1 已定义 RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM —— 上板跑 risc-v-intrupt-ccab"
|
||||
} elseif {$use_saolei && [file exists $saolei_rom]} {
|
||||
@@ -142,7 +159,9 @@ foreach fs {sim_1 sim_2} {
|
||||
# ---------------------------------------------------------------- 结果汇总
|
||||
puts "工程已创建：$origin_dir/$proj_name.xpr"
|
||||
puts " sources_1 顶层 = cpu21_board_top（上板：时钟分频 + 片内 ROM/RAM + 引脚）"
|
||||
if {$use_intrupt_ccab && [file exists $intrupt_ccab_rom]} {
|
||||
if {$use_intrupt_sllsb && [file exists $intrupt_sllsb_rom]} {
|
||||
set selected_program {risc-v-intrupt-sllsb (RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM) 中断+SLL/SB/BLTU}
|
||||
} elseif {$use_intrupt_ccab && [file exists $intrupt_ccab_rom]} {
|
||||
set selected_program {risc-v-intrupt-ccab (RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM)}
|
||||
} elseif {$use_saolei && [file exists $saolei_rom]} {
|
||||
set selected_program {扫雷 (SAOLEI_ROM)}
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,477 @@
|
||||
.text
|
||||
addi sp, zero, 2000 #�ڴ��ջ��ʼ��
|
||||
|
||||
#############################################################
|
||||
#�����Ʋ�?,����addi,andi,slli,srli,srai,or,ori,nor,ecall LED�������Ʒ�ʽ������ʾ����
|
||||
#############################################################
|
||||
|
||||
.text
|
||||
START:
|
||||
|
||||
addi s0,zero,1
|
||||
slli s3, s0, 31 # s3=0x80000000
|
||||
srai s3, s3, 31 # s3=0xFFFFFFFF
|
||||
add s0,zero,zero # s0=0
|
||||
addi s2,zero,12
|
||||
|
||||
addi s6,zero,8 #�����Ƽ���
|
||||
zmd_loop:
|
||||
|
||||
addi s0, s0, 1 #������һ�������Ƶ���
|
||||
andi s0, s0, 15
|
||||
|
||||
#######################################
|
||||
addi t0,zero,8
|
||||
addi t1,zero,1
|
||||
left:
|
||||
|
||||
slli s3, s3, 4 #����������
|
||||
or s3, s3, s0
|
||||
|
||||
add a0,zero,s3 # display s3
|
||||
addi a7,zero,34 # system call for LED display
|
||||
ecall # display
|
||||
|
||||
sub t0,t0,t1
|
||||
bne t0,zero,left
|
||||
#######################################
|
||||
|
||||
addi s0, s0, 1 #������һ�������Ƶ���
|
||||
addi t6,zero,15
|
||||
and s0, s0, t6
|
||||
slli s0, s0, 28
|
||||
|
||||
addi t0,zero,8
|
||||
addi t1,zero,1
|
||||
|
||||
zmd_right:
|
||||
|
||||
srli s3, s3, 4 #����������
|
||||
or s3, s3, s0
|
||||
|
||||
add a0,zero,s3 # display s3
|
||||
addi a7,zero,34 # system call for LED display
|
||||
ecall # display
|
||||
|
||||
sub t0,t0,t1
|
||||
bne t0,zero,zmd_right
|
||||
srli s0, s0, 28
|
||||
#######################################
|
||||
|
||||
sub s6,s6,t1
|
||||
beq s6,zero, exit
|
||||
j zmd_loop
|
||||
|
||||
exit:
|
||||
|
||||
add t0,zero,zero
|
||||
xori t0,t0,-1 #test nor ori
|
||||
slli t0,t0,16
|
||||
ori t0,t0,-1
|
||||
|
||||
add a0,zero,t0 # display t0
|
||||
addi a7,zero,34 # system call for LED display
|
||||
ecall # display
|
||||
|
||||
j START # loop forever
|
||||
|
||||
|
||||
#InteruptProgram1:
|
||||
#############################################################################################
|
||||
# exceptoin 1
|
||||
# ʹ��?s6? s5?s4?s3?s0?a0?a7
|
||||
#############################################################################################
|
||||
|
||||
################# �����ֳ�
|
||||
InteruptProgram1:sw a7, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw a0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s3, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s4, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s5, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s6, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
|
||||
csrrsi s6,0x41,0 #s6=uepc
|
||||
sw s6, 0(sp) #uepcѹջ����
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
|
||||
|
||||
################# ���ж�
|
||||
sw t0,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t1,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t2,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t3,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t4,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t5,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t6,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw s1,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw s2,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
csrrsi zero,0x4,1 #ustatus.MIE=1
|
||||
|
||||
################# �жϷ���
|
||||
addi s6,zero,1 #�ж�?1,2,3 ��ͬ�жϺ���ʾֵ��һ��
|
||||
addi s4,zero,3 #ѭ��������ʼֵ
|
||||
addi s5,zero,1 #�������ۼ�ֵ
|
||||
|
||||
IntLoop1:
|
||||
add s0,zero,s6
|
||||
|
||||
IntLeftShift1:
|
||||
|
||||
slli s0, s0, 4
|
||||
or s3,s0,s4
|
||||
add a0,zero,s3 #display s0
|
||||
addi a7,zero,34 # display hex
|
||||
ecall
|
||||
|
||||
bne s0, zero, IntLeftShift1
|
||||
sub s4,s4,s5 #ѭ�������ݼ�
|
||||
bne s4, zero, IntLoop1
|
||||
|
||||
################# ���ж�
|
||||
csrrci zero,0x4,1 #ustatus.MIE=0
|
||||
############### ����ָ�� ����(SLL/SB/BLTU ֮һ) ###############
|
||||
addi t0,zero,1
|
||||
addi t1,zero,3
|
||||
addi s1,zero,0x8
|
||||
slli s1,s1,8
|
||||
addi s1,s1,0x76
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
addi a7,zero,34
|
||||
ecall
|
||||
addi t3,zero,8
|
||||
sll_branch:
|
||||
sll s1,s1,t0
|
||||
sll s1,s1,t1
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
addi a7,zero,34
|
||||
ecall
|
||||
addi t3,t3,-1
|
||||
bne t3,zero,sll_branch
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw s2,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw s1,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t6,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t5,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t4,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t3,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t2,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t1,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t0,0(sp)
|
||||
|
||||
################# �ָ��ֳ�
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s6, 0(sp)
|
||||
|
||||
csrrw zero,0x41,s6 #uepc=s6
|
||||
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s6, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s5, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s4, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s3, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw a0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw a7, 0(sp)
|
||||
|
||||
################ �жϷ���
|
||||
uret #ͬ�����жϣ�uepc-->pc
|
||||
|
||||
|
||||
#InteruptProgram2:
|
||||
#############################################################################################
|
||||
# exceptoin 2
|
||||
# ʹ��?s6? s5?s4?s3?s0?a0?a7
|
||||
#############################################################################################
|
||||
|
||||
################# �����ֳ�
|
||||
InteruptProgram2:sw a7, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw a0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s3, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s4, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s5, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s6, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
|
||||
csrrsi s6,0x41,0 #s6=uepc
|
||||
sw s6, 0(sp) #uepcѹջ����
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
|
||||
|
||||
################# ���ж�
|
||||
sw t0,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t1,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t2,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t3,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t4,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t5,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t6,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw s1,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw s2,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
csrrsi zero,0x4,1 #ustatus.MIE=1
|
||||
|
||||
################# �жϷ���
|
||||
|
||||
addi s6,zero,2 #�ж�?1,2,3 ��ͬ�жϺ���ʾֵ��һ��
|
||||
|
||||
addi s4,zero,3 #ѭ��������ʼֵ
|
||||
addi s5,zero,1 #�������ۼ�ֵ
|
||||
|
||||
IntLoop2:
|
||||
add s0,zero,s6
|
||||
|
||||
IntLeftShift2:
|
||||
|
||||
|
||||
slli s0, s0, 4
|
||||
or s3,s0,s4
|
||||
add a0,zero,s3 #display s0
|
||||
addi a7,zero,34 # display hex
|
||||
ecall
|
||||
|
||||
bne s0, zero, IntLeftShift2
|
||||
sub s4,s4,s5 #ѭ�������ݼ�
|
||||
bne s4, zero, IntLoop2
|
||||
|
||||
################# ���ж�
|
||||
csrrci zero,0x4,1 #ustatus.MIE=0
|
||||
############### ����ָ�� ����(SLL/SB/BLTU ֮һ) ###############
|
||||
addi t1,zero,0
|
||||
addi t3,zero,32
|
||||
addi s1,zero,0x00
|
||||
addi s2,zero,0x01
|
||||
sb_store:
|
||||
sb s1,0(t1)
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
addi a7,zero,34
|
||||
ecall
|
||||
add s1,s1,s2
|
||||
addi t1,t1,1
|
||||
addi t3,t3,-1
|
||||
bne t3,zero,sb_store
|
||||
addi t3,zero,8
|
||||
addi t1,zero,0
|
||||
sb_branch:
|
||||
lw s1,0(t1)
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
addi a7,zero,34
|
||||
ecall
|
||||
addi t1,t1,4
|
||||
addi t3,t3,-1
|
||||
bne t3,zero,sb_branch
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw s2,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw s1,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t6,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t5,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t4,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t3,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t2,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t1,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t0,0(sp)
|
||||
|
||||
################# �ָ��ֳ�
|
||||
|
||||
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s6, 0(sp)
|
||||
csrrw zero,0x41,s6 #uepc=s6
|
||||
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s6, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s5, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s4, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s3, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw a0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw a7, 0(sp)
|
||||
|
||||
################ �жϷ���
|
||||
uret #ͬ�����жϣ�uepc-->pc
|
||||
|
||||
|
||||
#InteruptProgram3:
|
||||
#############################################################################################
|
||||
# exceptoin 3
|
||||
# ʹ��?s6? s5?s4?s3?s0?a0?a7
|
||||
#############################################################################################
|
||||
|
||||
|
||||
################# �����ֳ�
|
||||
InteruptProgram3:sw a7, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw a0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s3, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s4, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s5, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s6, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
|
||||
csrrsi s6,0x41,0 #s6=uepc
|
||||
sw s6, 0(sp) #uepcѹջ����
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
|
||||
|
||||
################# ���ж�
|
||||
sw t0,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t1,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t2,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t3,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t4,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t5,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw t6,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw s1,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
sw s2,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,4
|
||||
csrrsi zero,0x4,1 #ustatus.MIE=1
|
||||
|
||||
################# �жϷ���
|
||||
addi s6,zero,3 #�ж�?1,2,3 ��ͬ�жϺ���ʾֵ��һ��
|
||||
addi s4,zero,3 #ѭ��������ʼֵ
|
||||
addi s5,zero,1 #�������ۼ�ֵ
|
||||
|
||||
IntLoop3:
|
||||
add s0,zero,s6
|
||||
|
||||
IntLeftShift3:
|
||||
|
||||
slli s0, s0, 4
|
||||
or s3,s0,s4
|
||||
add a0,zero,s3 #display s0
|
||||
addi a7,zero,34 # display hex
|
||||
ecall
|
||||
|
||||
bne s0, zero, IntLeftShift3
|
||||
sub s4,s4,s5 #ѭ�������ݼ�
|
||||
bne s4, zero, IntLoop3
|
||||
|
||||
################# ���ж�
|
||||
csrrci zero,0x4,1 #ustatus.MIE=0
|
||||
############### ����ָ�� ����(SLL/SB/BLTU ֮һ) ###############
|
||||
addi s1,zero,-15
|
||||
bltu_branch:
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
addi a7,zero,34
|
||||
ecall
|
||||
addi s1,s1,1
|
||||
bltu zero,s1,bltu_branch
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
addi a7,zero,34
|
||||
ecall
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw s2,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw s1,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t6,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t5,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t4,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t3,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t2,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t1,0(sp)
|
||||
addi sp,sp,-4
|
||||
lw t0,0(sp)
|
||||
|
||||
################# �ָ��ֳ�
|
||||
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s6, 0(sp)
|
||||
csrrw zero,0x41,s6 #uepc=s6
|
||||
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s6, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s5, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s4, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s3, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw a0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw a7, 0(sp)
|
||||
|
||||
################ �жϷ���
|
||||
uret #ͬ�����жϣ�uepc-->pc
|
||||
|
||||
@@ -0,0 +1,344 @@
|
||||
7d000113
|
||||
00100413
|
||||
01f41993
|
||||
41f9d993
|
||||
00000433
|
||||
00c00913
|
||||
00800b13
|
||||
00140413
|
||||
00f47413
|
||||
00800293
|
||||
00100313
|
||||
00499993
|
||||
0089e9b3
|
||||
01300533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
406282b3
|
||||
fe0294e3
|
||||
00140413
|
||||
00f00f93
|
||||
01f47433
|
||||
01c41413
|
||||
00800293
|
||||
00100313
|
||||
0049d993
|
||||
0089e9b3
|
||||
01300533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
406282b3
|
||||
fe0294e3
|
||||
01c45413
|
||||
406b0b33
|
||||
000b0463
|
||||
f95ff06f
|
||||
000002b3
|
||||
fff2c293
|
||||
01029293
|
||||
fff2e293
|
||||
00500533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
f5dff06f
|
||||
01112023
|
||||
00410113
|
||||
00a12023
|
||||
00410113
|
||||
00812023
|
||||
00410113
|
||||
01312023
|
||||
00410113
|
||||
01412023
|
||||
00410113
|
||||
01512023
|
||||
00410113
|
||||
01612023
|
||||
00410113
|
||||
04106b73
|
||||
01612023
|
||||
00410113
|
||||
00512023
|
||||
00410113
|
||||
00612023
|
||||
00410113
|
||||
00712023
|
||||
00410113
|
||||
01c12023
|
||||
00410113
|
||||
01d12023
|
||||
00410113
|
||||
01e12023
|
||||
00410113
|
||||
01f12023
|
||||
00410113
|
||||
00912023
|
||||
00410113
|
||||
01212023
|
||||
00410113
|
||||
0040e073
|
||||
00100b13
|
||||
00300a13
|
||||
00100a93
|
||||
01600433
|
||||
00441413
|
||||
014469b3
|
||||
01300533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
fe0416e3
|
||||
415a0a33
|
||||
fe0a10e3
|
||||
0040f073
|
||||
00100293
|
||||
00300313
|
||||
00800493
|
||||
00849493
|
||||
07648493
|
||||
00900533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
00800e13
|
||||
005494b3
|
||||
006494b3
|
||||
00900533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
fffe0e13
|
||||
fe0e14e3
|
||||
ffc10113
|
||||
00012903
|
||||
ffc10113
|
||||
00012483
|
||||
ffc10113
|
||||
00012f83
|
||||
ffc10113
|
||||
00012f03
|
||||
ffc10113
|
||||
00012e83
|
||||
ffc10113
|
||||
00012e03
|
||||
ffc10113
|
||||
00012383
|
||||
ffc10113
|
||||
00012303
|
||||
ffc10113
|
||||
00012283
|
||||
ffc10113
|
||||
00012b03
|
||||
041b1073
|
||||
ffc10113
|
||||
00012b03
|
||||
ffc10113
|
||||
00012a83
|
||||
ffc10113
|
||||
00012a03
|
||||
ffc10113
|
||||
00012983
|
||||
ffc10113
|
||||
00012403
|
||||
ffc10113
|
||||
00012503
|
||||
ffc10113
|
||||
00012883
|
||||
00200073
|
||||
01112023
|
||||
00410113
|
||||
00a12023
|
||||
00410113
|
||||
00812023
|
||||
00410113
|
||||
01312023
|
||||
00410113
|
||||
01412023
|
||||
00410113
|
||||
01512023
|
||||
00410113
|
||||
01612023
|
||||
00410113
|
||||
04106b73
|
||||
01612023
|
||||
00410113
|
||||
00512023
|
||||
00410113
|
||||
00612023
|
||||
00410113
|
||||
00712023
|
||||
00410113
|
||||
01c12023
|
||||
00410113
|
||||
01d12023
|
||||
00410113
|
||||
01e12023
|
||||
00410113
|
||||
01f12023
|
||||
00410113
|
||||
00912023
|
||||
00410113
|
||||
01212023
|
||||
00410113
|
||||
0040e073
|
||||
00200b13
|
||||
00300a13
|
||||
00100a93
|
||||
01600433
|
||||
00441413
|
||||
014469b3
|
||||
01300533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
fe0416e3
|
||||
415a0a33
|
||||
fe0a10e3
|
||||
0040f073
|
||||
00000313
|
||||
02000e13
|
||||
00000493
|
||||
00100913
|
||||
00930023
|
||||
00900533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
012484b3
|
||||
00130313
|
||||
fffe0e13
|
||||
fe0e12e3
|
||||
00800e13
|
||||
00000313
|
||||
00032483
|
||||
00900533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
00430313
|
||||
fffe0e13
|
||||
fe0e14e3
|
||||
ffc10113
|
||||
00012903
|
||||
ffc10113
|
||||
00012483
|
||||
ffc10113
|
||||
00012f83
|
||||
ffc10113
|
||||
00012f03
|
||||
ffc10113
|
||||
00012e83
|
||||
ffc10113
|
||||
00012e03
|
||||
ffc10113
|
||||
00012383
|
||||
ffc10113
|
||||
00012303
|
||||
ffc10113
|
||||
00012283
|
||||
ffc10113
|
||||
00012b03
|
||||
041b1073
|
||||
ffc10113
|
||||
00012b03
|
||||
ffc10113
|
||||
00012a83
|
||||
ffc10113
|
||||
00012a03
|
||||
ffc10113
|
||||
00012983
|
||||
ffc10113
|
||||
00012403
|
||||
ffc10113
|
||||
00012503
|
||||
ffc10113
|
||||
00012883
|
||||
00200073
|
||||
01112023
|
||||
00410113
|
||||
00a12023
|
||||
00410113
|
||||
00812023
|
||||
00410113
|
||||
01312023
|
||||
00410113
|
||||
01412023
|
||||
00410113
|
||||
01512023
|
||||
00410113
|
||||
01612023
|
||||
00410113
|
||||
04106b73
|
||||
01612023
|
||||
00410113
|
||||
00512023
|
||||
00410113
|
||||
00612023
|
||||
00410113
|
||||
00712023
|
||||
00410113
|
||||
01c12023
|
||||
00410113
|
||||
01d12023
|
||||
00410113
|
||||
01e12023
|
||||
00410113
|
||||
01f12023
|
||||
00410113
|
||||
00912023
|
||||
00410113
|
||||
01212023
|
||||
00410113
|
||||
0040e073
|
||||
00300b13
|
||||
00300a13
|
||||
00100a93
|
||||
01600433
|
||||
00441413
|
||||
014469b3
|
||||
01300533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
fe0416e3
|
||||
415a0a33
|
||||
fe0a10e3
|
||||
0040f073
|
||||
ff100493
|
||||
00900533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
00148493
|
||||
fe9068e3
|
||||
00900533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
ffc10113
|
||||
00012903
|
||||
ffc10113
|
||||
00012483
|
||||
ffc10113
|
||||
00012f83
|
||||
ffc10113
|
||||
00012f03
|
||||
ffc10113
|
||||
00012e83
|
||||
ffc10113
|
||||
00012e03
|
||||
ffc10113
|
||||
00012383
|
||||
ffc10113
|
||||
00012303
|
||||
ffc10113
|
||||
00012283
|
||||
ffc10113
|
||||
00012b03
|
||||
041b1073
|
||||
ffc10113
|
||||
00012b03
|
||||
ffc10113
|
||||
00012a83
|
||||
ffc10113
|
||||
00012a03
|
||||
ffc10113
|
||||
00012983
|
||||
ffc10113
|
||||
00012403
|
||||
ffc10113
|
||||
00012503
|
||||
ffc10113
|
||||
00012883
|
||||
00200073
|
||||
@@ -31,405 +31,438 @@
|
||||
// 注意：ROM_WORDS / RAM_WORDS 需为 2 的幂（默认 1024，对应地址位 [11:2]）。
|
||||
// -----------------------------------------------------------------------------
|
||||
module cpu21_board_top #(
|
||||
parameter [31:0] LED_ADDR = 32'h0000_1000,
|
||||
parameter ROM_WORDS = 8192,
|
||||
parameter RAM_WORDS = 1024,
|
||||
parameter [31:0] USTATUS_INIT = 32'h0000_0001,
|
||||
// 板载 100 MHz 的分频比（1 = 直用 100 MHz，2 = 50 MHz，…）。
|
||||
// 乘除法改成多周期单元后，原来 ~94 ns 的组合乘法/除法已经不在关键路径上，
|
||||
// 实测（xc7a100tcsg324-1）：
|
||||
// CLK_DIV=1（100 MHz）：WNS = -1.1 ns，违例路径是 EX 级的
|
||||
// 分支判决/中断保存 → BPB 更新，与乘除法无关（逻辑只占 ~3 ns，
|
||||
// 7~8 ns 都是布线）；
|
||||
// CLK_DIV=2（ 50 MHz）：WNS ≈ +8 ns，余量充足。
|
||||
// 因此默认取 2，既比原来的 16 分频快 8 倍，又能保证时序收敛。
|
||||
parameter integer CLK_DIV = 2,
|
||||
// 中断综合测试程序（RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM）专用的 CPU 分频比。
|
||||
// 该程序每次显示之间的延时常量是按 50 MHz 调的：50 MHz 下每个数值只停留
|
||||
// 约 10 ms，数码管上根本读不出来。停留时间与分频比成正比，例如：
|
||||
// 8 → 12.5 MHz（每个数值约 40 ms）、16 → 6.25 MHz（约 80 ms）、
|
||||
// 32 → 3.125 MHz（约 160 ms）、64 → 1.5625 MHz（约 320 ms）。
|
||||
// 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 = 0
|
||||
) (
|
||||
input wire clk100, // E3
|
||||
input wire rst_n, // C12：CPU_RESETN，低有效
|
||||
input wire go, // N17：BTNC（同时用作鼠标左键）
|
||||
input wire [ 2:0] irq_sw, // SW[2:0]：原来的 3 路中断源（保持兼容）
|
||||
input wire btnu, // M18：光标上
|
||||
input wire btnd, // P18：光标下
|
||||
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）
|
||||
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）
|
||||
output wire [ 7:0] an,
|
||||
output wire [ 6:0] seg,
|
||||
output wire dp,
|
||||
// VGA
|
||||
output wire [ 3:0] vga_r,
|
||||
output wire [ 3:0] vga_g,
|
||||
output wire [ 3:0] vga_b,
|
||||
output wire vga_hs,
|
||||
output wire vga_vs,
|
||||
// PS/2（只有 USE_PS2_MOUSE=1 时才用）
|
||||
input wire ps2_clk,
|
||||
input wire ps2_data
|
||||
);
|
||||
localparam ROM_AW = $clog2(ROM_WORDS);
|
||||
localparam RAM_AW = $clog2(RAM_WORDS);
|
||||
parameter [31:0] LED_ADDR = 32'h0000_1000,
|
||||
parameter ROM_WORDS = 8192,
|
||||
parameter RAM_WORDS = 1024,
|
||||
parameter [31:0] USTATUS_INIT = 32'h0000_0001,
|
||||
// 板载 100 MHz 的分频比（1 = 直用 100 MHz，2 = 50 MHz，…）。
|
||||
// 乘除法改成多周期单元后，原来 ~94 ns 的组合乘法/除法已经不在关键路径上，
|
||||
// 实测（xc7a100tcsg324-1）：
|
||||
// CLK_DIV=1（100 MHz）：WNS = -1.1 ns，违例路径是 EX 级的
|
||||
// 分支判决/中断保存 → BPB 更新，与乘除法无关（逻辑只占 ~3 ns，
|
||||
// 7~8 ns 都是布线）；
|
||||
// CLK_DIV=2（ 50 MHz）：WNS ≈ +8 ns，余量充足。
|
||||
// 因此默认取 2，既比原来的 16 分频快 8 倍，又能保证时序收敛。
|
||||
parameter integer CLK_DIV = 2,
|
||||
// 中断综合测试程序（RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM）专用的 CPU 分频比。
|
||||
// 该程序每次显示之间的延时常量是按 50 MHz 调的：50 MHz 下每个数值只停留
|
||||
// 约 10 ms，数码管上根本读不出来。停留时间与分频比成正比，例如：
|
||||
// 8 → 12.5 MHz（每个数值约 40 ms）、16 → 6.25 MHz（约 80 ms）、
|
||||
// 32 → 3.125 MHz（约 160 ms）、64 → 1.5625 MHz（约 320 ms）。
|
||||
// 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 = 0
|
||||
) (
|
||||
input wire clk100, // E3
|
||||
input wire rst_n, // C12：CPU_RESETN，低有效
|
||||
input wire go, // N17：BTNC（同时用作鼠标左键）
|
||||
input wire [ 2:0] irq_sw, // SW[2:0]：原来的 3 路中断源（保持兼容）
|
||||
input wire btnu, // M18：光标上
|
||||
input wire btnd, // P18：光标下
|
||||
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）
|
||||
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）
|
||||
output wire [ 7:0] an,
|
||||
output wire [ 6:0] seg,
|
||||
output wire dp,
|
||||
// VGA
|
||||
output wire [ 3:0] vga_r,
|
||||
output wire [ 3:0] vga_g,
|
||||
output wire [ 3:0] vga_b,
|
||||
output wire vga_hs,
|
||||
output wire vga_vs,
|
||||
// PS/2（只有 USE_PS2_MOUSE=1 时才用）
|
||||
input wire ps2_clk,
|
||||
input wire ps2_data
|
||||
);
|
||||
localparam ROM_AW = $clog2(ROM_WORDS);
|
||||
localparam RAM_AW = $clog2(RAM_WORDS);
|
||||
|
||||
// CPU 时钟实际用的分频比：中断综合测试程序用更慢的 CLK_DIV_INTRUPT，
|
||||
// 其余程序用 CLK_DIV。两者必须都是偶数（保证 50% 占空比）。
|
||||
// CPU 时钟实际用的分频比：中断综合测试程序用更慢的 CLK_DIV_INTRUPT，
|
||||
// 其余程序用 CLK_DIV。两者必须都是偶数（保证 50% 占空比）。
|
||||
`ifdef RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM
|
||||
localparam integer CPU_DIV = CLK_DIV_INTRUPT;
|
||||
|
||||
localparam integer CPU_DIV = CLK_DIV_INTRUPT;
|
||||
`elsif RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM
|
||||
localparam integer CPU_DIV = CLK_DIV_INTRUPT;
|
||||
`else
|
||||
localparam integer CPU_DIV = CLK_DIV;
|
||||
localparam integer CPU_DIV = CLK_DIV;
|
||||
`endif
|
||||
|
||||
// 数码管扫描分频：目标是“每位数码管约 125 Hz 刷新”（即每步 1 ms），与 CPU
|
||||
// 时钟频率无关。每步时间 = REFRESH_DIV / f_cpu，而 f_cpu = 100 MHz / CPU_DIV，
|
||||
// 所以 REFRESH_DIV = 1 ms × f_cpu = 100000 / CPU_DIV：
|
||||
// CPU_DIV = 2（ 50 MHz）-> 50000（每步 1 ms，每位数码管 125 Hz）
|
||||
// CPU_DIV = 8（12.5 MHz）-> 12500（同上）
|
||||
// 例：CPU_DIV = 32（3.125 MHz）-> 3125（每步仍是 1 ms）。
|
||||
// 不这样缩放的话，CPU 降频时扫描会按同样比例变慢，肉眼能看到闪烁。
|
||||
localparam integer SEG_REFRESH_DIV = 100000 / CPU_DIV;
|
||||
// 数码管扫描分频：目标是“每位数码管约 125 Hz 刷新”（即每步 1 ms），与 CPU
|
||||
// 时钟频率无关。每步时间 = REFRESH_DIV / f_cpu，而 f_cpu = 100 MHz / CPU_DIV，
|
||||
// 所以 REFRESH_DIV = 1 ms × f_cpu = 100000 / CPU_DIV：
|
||||
// CPU_DIV = 2（ 50 MHz）-> 50000（每步 1 ms，每位数码管 125 Hz）
|
||||
// CPU_DIV = 8（12.5 MHz）-> 12500（同上）
|
||||
// 例：CPU_DIV = 32（3.125 MHz）-> 3125（每步仍是 1 ms）。
|
||||
// 不这样缩放的话，CPU 降频时扫描会按同样比例变慢，肉眼能看到闪烁。
|
||||
localparam integer SEG_REFRESH_DIV = 100000 / CPU_DIV;
|
||||
|
||||
wire arst = ~rst_n; // 异步复位（高有效）
|
||||
wire arst = ~rst_n; // 异步复位（高有效）
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 时钟：100 MHz / CPU_DIV 给 CPU。默认 50 MHz（CLK_DIV=2）；跑中断综合测试
|
||||
// 程序时用更慢的 CLK_DIV_INTRUPT（见该参数说明），让数码管上的数值停留更久。
|
||||
//
|
||||
// 乘除法已经是 cpu21_riscv_muldiv 里的多周期单元，关键路径上不再有组合的
|
||||
// 32x32 乘法/除法；剩下的违例路径是 EX 级“分支判决/中断保存 → BPB 更新”，
|
||||
// 与乘除法无关，实测 100 MHz 下 WNS = -1.1 ns，50 MHz 下余量约 +8 ns。
|
||||
// 分频后的时钟由 Vivado 自动插 BUFG；XDC 里用 create_generated_clock 声明。
|
||||
// XDC 按最坏情况固定成 -divide_by 2（50 MHz），所以这里把实际时钟变慢属于
|
||||
// “约束偏严”，不会掩盖时序违例。
|
||||
//
|
||||
// 中断综合测试程序会用更慢的 CPU_DIV（见 CLK_DIV_INTRUPT）：程序里的延时常量
|
||||
// 按 50 MHz 调好，50 MHz 下每个数值只停留约 10 ms，读数根本看不清；
|
||||
// 停留时间与分频比成正比，具体见 CLK_DIV_INTRUPT 的说明。
|
||||
// 注意：VGA 的 25 MHz 像素节拍也是从这个 CPU 时钟分频出来的，CPU 降频时
|
||||
// VGA 行场时序会跟着变慢（超出 VGA 规范）。中断测试程序不用 VGA，无影响。
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [15:0] clk_cnt;
|
||||
reg clk_div;
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 时钟：100 MHz / CPU_DIV 给 CPU。默认 50 MHz（CLK_DIV=2）；跑中断综合测试
|
||||
// 程序时用更慢的 CLK_DIV_INTRUPT（见该参数说明），让数码管上的数值停留更久。
|
||||
//
|
||||
// 乘除法已经是 cpu21_riscv_muldiv 里的多周期单元，关键路径上不再有组合的
|
||||
// 32x32 乘法/除法；剩下的违例路径是 EX 级“分支判决/中断保存 → BPB 更新”，
|
||||
// 与乘除法无关，实测 100 MHz 下 WNS = -1.1 ns，50 MHz 下余量约 +8 ns。
|
||||
// 分频后的时钟由 Vivado 自动插 BUFG；XDC 里用 create_generated_clock 声明。
|
||||
// XDC 按最坏情况固定成 -divide_by 2（50 MHz），所以这里把实际时钟变慢属于
|
||||
// “约束偏严”，不会掩盖时序违例。
|
||||
//
|
||||
// 中断综合测试程序会用更慢的 CPU_DIV（见 CLK_DIV_INTRUPT）：程序里的延时常量
|
||||
// 按 50 MHz 调好，50 MHz 下每个数值只停留约 10 ms，读数根本看不清；
|
||||
// 停留时间与分频比成正比，具体见 CLK_DIV_INTRUPT 的说明。
|
||||
// 注意：VGA 的 25 MHz 像素节拍也是从这个 CPU 时钟分频出来的，CPU 降频时
|
||||
// VGA 行场时序会跟着变慢（超出 VGA 规范）。中断测试程序不用 VGA，无影响。
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [15:0] clk_cnt;
|
||||
reg clk_div;
|
||||
|
||||
always @(posedge clk100 or posedge arst) begin
|
||||
if (arst) begin
|
||||
clk_cnt <= 16'd0;
|
||||
clk_div <= 1'b0;
|
||||
end else if (clk_cnt == (CPU_DIV / 2 - 1)) begin
|
||||
clk_cnt <= 16'd0;
|
||||
clk_div <= ~clk_div;
|
||||
end else begin
|
||||
clk_cnt <= clk_cnt + 16'd1;
|
||||
always @(posedge clk100 or posedge arst) begin
|
||||
if (arst) begin
|
||||
clk_cnt <= 16'd0;
|
||||
clk_div <= 1'b0;
|
||||
end
|
||||
else if (clk_cnt == (CPU_DIV / 2 - 1)) begin
|
||||
clk_cnt <= 16'd0;
|
||||
clk_div <= ~clk_div;
|
||||
end
|
||||
else begin
|
||||
clk_cnt <= clk_cnt + 16'd1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
wire clk_cpu = clk_div;
|
||||
wire clk_cpu = clk_div;
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 复位同步器：按键异步置位、释放与 CPU 时钟同步
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [2:0] rst_sync_q;
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 复位同步器：按键异步置位、释放与 CPU 时钟同步
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [2:0] rst_sync_q;
|
||||
|
||||
always @(posedge clk_cpu or posedge arst) begin
|
||||
if (arst) rst_sync_q <= 3'b111;
|
||||
else rst_sync_q <= {rst_sync_q[1:0], 1'b0};
|
||||
end
|
||||
always @(posedge clk_cpu or posedge arst) begin
|
||||
if (arst)
|
||||
rst_sync_q <= 3'b111;
|
||||
else
|
||||
rst_sync_q <= {rst_sync_q[1:0], 1'b0};
|
||||
end
|
||||
|
||||
wire reset = rst_sync_q[2];
|
||||
wire reset = rst_sync_q[2];
|
||||
|
||||
// CPU 接口连线（先声明：后面的 ROM/RAM 逻辑与例化都要用到）
|
||||
wire [31:0] instr_addr;
|
||||
wire [31:0] data_addr;
|
||||
wire [31:0] data_wdata;
|
||||
wire [ 3:0] data_wstrb;
|
||||
wire data_we;
|
||||
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）
|
||||
wire [31:0] disp_ctrl, disp_cursor; // 显示控制器（CPU 内部 MMIO 驱动）
|
||||
wire [31:0] seg_data; // 保留的独立数码管 MMIO 数据
|
||||
wire seg_valid;
|
||||
wire fb_we; // 显存写端口
|
||||
wire [ 9:0] fb_waddr;
|
||||
wire [31:0] fb_wdata;
|
||||
wire [ 3:0] fb_wstrb;
|
||||
wire [ 9:0] fb_raddr; // 显存读端口（VGA）
|
||||
wire mouse_irq, level_irq; // 鼠标事件中断 / 软件中断（关卡入口）
|
||||
wire [1:0] irq_level; // 当前正在服务的中断级别（0 = 不在中断里，1/2/3 = 在 ISR 里）
|
||||
wire frame_tick;
|
||||
wire [15:0] sw_vec = {12'b0, sw_flag, irq_sw};
|
||||
// 中断连线：SW0 与鼠标共用一个入口，SW1 与"关卡入口"共用一个入口。
|
||||
wire [2:0] irq_vec = {irq_sw[2], (level_irq | irq_sw[1]), (mouse_irq | irq_sw[0])};
|
||||
// CPU 接口连线（先声明：后面的 ROM/RAM 逻辑与例化都要用到）
|
||||
wire [31:0] instr_addr;
|
||||
wire [31:0] data_addr;
|
||||
wire [31:0] data_wdata;
|
||||
wire [ 3:0] data_wstrb;
|
||||
wire data_we;
|
||||
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）
|
||||
wire [31:0] disp_ctrl, disp_cursor; // 显示控制器（CPU 内部 MMIO 驱动）
|
||||
wire [31:0] seg_data; // 保留的独立数码管 MMIO 数据
|
||||
wire seg_valid;
|
||||
wire fb_we; // 显存写端口
|
||||
wire [ 9:0] fb_waddr;
|
||||
wire [31:0] fb_wdata;
|
||||
wire [ 3:0] fb_wstrb;
|
||||
wire [ 9:0] fb_raddr; // 显存读端口（VGA）
|
||||
wire mouse_irq, level_irq; // 鼠标事件中断 / 软件中断（关卡入口）
|
||||
wire [1:0] irq_level; // 当前正在服务的中断级别（0 = 不在中断里，1/2/3 = 在 ISR 里）
|
||||
wire frame_tick;
|
||||
wire [15:0] sw_vec = {12'b0, sw_flag, irq_sw};
|
||||
// 中断连线：SW0 与鼠标共用一个入口，SW1 与"关卡入口"共用一个入口。
|
||||
wire [2:0] irq_vec = {irq_sw[2], (level_irq | irq_sw[1]), (mouse_irq | irq_sw[0])};
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 指令 ROM：组合读（未用到的地址填 NOP）
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [31:0] rom[0:ROM_WORDS-1];
|
||||
integer i;
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 指令 ROM：组合读（未用到的地址填 NOP）
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [31:0] rom[0:ROM_WORDS-1];
|
||||
integer i;
|
||||
|
||||
initial begin
|
||||
for (i = 0; i < ROM_WORDS; i = i + 1) rom[i] = 32'h0000_0013; // NOP 填充
|
||||
initial begin
|
||||
for (i = 0; i < ROM_WORDS; i = i + 1)
|
||||
rom[i] = 32'h0000_0013; // NOP 填充
|
||||
`ifdef SAOLEI_ROM
|
||||
// 扫雷程序（由 saolei/tools/build.ps1 生成的 cpu21_saolei_rom.vh）。
|
||||
// 综合/仿真时定义宏 SAOLEI_ROM 即可切换到这个程序；不定义就是下面的跑马灯。
|
||||
`include "cpu21_saolei_rom.vh"
|
||||
`elsif RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM
|
||||
// 中断综合测试程序：三个中断入口由镜像中的实际标签位置决定。
|
||||
`include "risc-v-intrupt-ccab.vh"
|
||||
`elsif BOARD_ROM_FAST
|
||||
// 仿真专用：把演示程序的延时改小的版本（综合流程不会用到）
|
||||
`include "cpu21_board_rom_fast.vh"
|
||||
// 扫雷程序（由 saolei/tools/build.ps1 生成的 cpu21_saolei_rom.vh）。
|
||||
// 综合/仿真时定义宏 SAOLEI_ROM 即可切换到这个程序；不定义就是下面的跑马灯。
|
||||
`include "cpu21_saolei_rom.vh"
|
||||
`elsif RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM
|
||||
// 中断综合测试程序：三个中断入口由镜像中的实际标签位置决定。
|
||||
`include "risc-v-intrupt-ccab.vh"
|
||||
`elsif RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM
|
||||
// 课程新版中断测试（附加 SLL/SB/BLTU），ISR 入口 0x0AC / 0x240 / 0x3E8。
|
||||
`include "risc-v-intrupt-sllsb.vh"
|
||||
`elsif BOARD_ROM_FAST
|
||||
// 仿真专用：把演示程序的延时改小的版本（综合流程不会用到）
|
||||
`include "cpu21_board_rom_fast.vh"
|
||||
`else
|
||||
`include "cpu21_board_rom.vh"
|
||||
`include "cpu21_board_rom.vh"
|
||||
`endif
|
||||
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 数据 RAM：字节写使能 + 组合读
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [31:0] ram[0:RAM_WORDS-1];
|
||||
integer j;
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 数据 RAM：字节写使能 + 组合读
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [31:0] ram[0:RAM_WORDS-1];
|
||||
integer j;
|
||||
|
||||
initial begin
|
||||
for (j = 0; j < RAM_WORDS; j = j + 1) ram[j] = 32'b0;
|
||||
end
|
||||
|
||||
wire [ROM_AW+1:2] rom_index = instr_addr[ROM_AW+1:2];
|
||||
wire [RAM_AW+1:2] ram_index = data_addr[RAM_AW+1:2];
|
||||
wire ram_sel = (data_addr[31:RAM_AW+2] == 0);
|
||||
|
||||
wire [31:0] instr_word = rom[rom_index];
|
||||
wire [31:0] data_rdata = ram_sel ? ram[ram_index] : 32'b0;
|
||||
|
||||
always @(posedge clk_cpu) begin
|
||||
if (ram_sel && data_we) begin
|
||||
if (data_wstrb[0]) ram[ram_index][7:0] <= data_wdata[7:0];
|
||||
if (data_wstrb[1]) ram[ram_index][15:8] <= data_wdata[15:8];
|
||||
if (data_wstrb[2]) ram[ram_index][23:16] <= data_wdata[23:16];
|
||||
if (data_wstrb[3]) ram[ram_index][31:24] <= data_wdata[31:24];
|
||||
initial begin
|
||||
for (j = 0; j < RAM_WORDS; j = j + 1)
|
||||
ram[j] = 32'b0;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 处理器：只连接上板需要的端口，调试端口留空（不产生 I/O）
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
cpu21_riscv_redirect_int_bpb #(
|
||||
.LED_ADDR (LED_ADDR),
|
||||
.USTATUS_INIT(USTATUS_INIT),
|
||||
// 中断入口必须与所选 ROM 镜像中的 ISR 起点一致。
|
||||
wire [ROM_AW+1:2] rom_index = instr_addr[ROM_AW+1:2];
|
||||
wire [RAM_AW+1:2] ram_index = data_addr[RAM_AW+1:2];
|
||||
wire ram_sel = (data_addr[31:RAM_AW+2] == 0);
|
||||
|
||||
wire [31:0] instr_word = rom[rom_index];
|
||||
wire [31:0] data_rdata = ram_sel ? ram[ram_index] : 32'b0;
|
||||
|
||||
always @(posedge clk_cpu) begin
|
||||
if (ram_sel && data_we) begin
|
||||
if (data_wstrb[0])
|
||||
ram[ram_index][7:0] <= data_wdata[7:0];
|
||||
if (data_wstrb[1])
|
||||
ram[ram_index][15:8] <= data_wdata[15:8];
|
||||
if (data_wstrb[2])
|
||||
ram[ram_index][23:16] <= data_wdata[23:16];
|
||||
if (data_wstrb[3])
|
||||
ram[ram_index][31:24] <= data_wdata[31:24];
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 处理器：只连接上板需要的端口，调试端口留空（不产生 I/O）
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
cpu21_riscv_redirect_int_bpb #(
|
||||
.LED_ADDR (LED_ADDR),
|
||||
.USTATUS_INIT(USTATUS_INIT),
|
||||
// 中断入口必须与所选 ROM 镜像中的 ISR 起点一致。
|
||||
`ifdef RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM
|
||||
// risc-v-intrupt-ccab.hex：字 43/121/194
|
||||
.IRQ1_VECTOR (32'h0000_00AC),
|
||||
.IRQ2_VECTOR (32'h0000_01E4),
|
||||
.IRQ3_VECTOR (32'h0000_0308)
|
||||
// risc-v-intrupt-ccab.hex：字 43/121/194
|
||||
.IRQ1_VECTOR (32'h0000_00AC),
|
||||
.IRQ2_VECTOR (32'h0000_01E4),
|
||||
.IRQ3_VECTOR (32'h0000_0308)
|
||||
`elsif RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM
|
||||
// risc-v-intrupt-sllsb.hex：字 43/144/250（加了 SLL/SB/BLTU 后 ISR2/3 后移）
|
||||
.IRQ1_VECTOR (32'h0000_00AC),
|
||||
.IRQ2_VECTOR (32'h0000_0240),
|
||||
.IRQ3_VECTOR (32'h0000_03E8)
|
||||
`else
|
||||
// 扫雷程序：linker.ld 中固定的 0x100/0x200/0x300
|
||||
.IRQ1_VECTOR (32'h0000_0100),
|
||||
.IRQ2_VECTOR (32'h0000_0200),
|
||||
.IRQ3_VECTOR (32'h0000_0300)
|
||||
// 扫雷程序：linker.ld 中固定的 0x100/0x200/0x300
|
||||
.IRQ1_VECTOR (32'h0000_0100),
|
||||
.IRQ2_VECTOR (32'h0000_0200),
|
||||
.IRQ3_VECTOR (32'h0000_0300)
|
||||
`endif
|
||||
) u_cpu (
|
||||
.clk (clk_cpu),
|
||||
.reset (reset),
|
||||
.instr_i (instr_word),
|
||||
.data_rdata_i(data_rdata),
|
||||
.irq_i (irq_vec),
|
||||
.go_i (go),
|
||||
) u_cpu (
|
||||
.clk (clk_cpu),
|
||||
.reset (reset),
|
||||
.instr_i (instr_word),
|
||||
.data_rdata_i(data_rdata),
|
||||
.irq_i (irq_vec),
|
||||
.go_i (go),
|
||||
|
||||
.instr_addr_o(instr_addr),
|
||||
.data_addr_o (data_addr),
|
||||
.data_wdata_o(data_wdata),
|
||||
.data_wstrb_o(data_wstrb),
|
||||
.data_we_o (data_we),
|
||||
.instr_addr_o(instr_addr),
|
||||
.data_addr_o (data_addr),
|
||||
.data_wdata_o(data_wdata),
|
||||
.data_wstrb_o(data_wstrb),
|
||||
.data_we_o (data_we),
|
||||
|
||||
.led_data_o (led_data),
|
||||
.led_valid_o(led_valid),
|
||||
.led_data_o (led_data),
|
||||
.led_valid_o(led_valid),
|
||||
|
||||
// 扫雷扩展外设
|
||||
.seg_data_o (seg_data),
|
||||
.seg_valid_o (seg_valid),
|
||||
.fb_we_o (fb_we),
|
||||
.fb_waddr_o (fb_waddr),
|
||||
.fb_wdata_o (fb_wdata),
|
||||
.fb_wstrb_o (fb_wstrb),
|
||||
.fb_rdata_i (fb_rdata),
|
||||
.disp_ctrl_o (disp_ctrl),
|
||||
.disp_cursor_o (disp_cursor),
|
||||
.mouse_ev_valid_i (ev_valid),
|
||||
.mouse_dx_i (ev_dx),
|
||||
.mouse_dy_i (ev_dy),
|
||||
.mouse_btn_i (ev_btn),
|
||||
.sw_i (sw_vec),
|
||||
.frame_tick_i (frame_tick),
|
||||
.mouse_irq_o (mouse_irq),
|
||||
.level_irq_o (level_irq),
|
||||
// 中断服务级别，供板上的中断指示 LED 使用（见下面 LED 那一段）
|
||||
.irq_current_level_o(irq_level)
|
||||
);
|
||||
// 扫雷扩展外设
|
||||
.seg_data_o (seg_data),
|
||||
.seg_valid_o (seg_valid),
|
||||
.fb_we_o (fb_we),
|
||||
.fb_waddr_o (fb_waddr),
|
||||
.fb_wdata_o (fb_wdata),
|
||||
.fb_wstrb_o (fb_wstrb),
|
||||
.fb_rdata_i (fb_rdata),
|
||||
.disp_ctrl_o (disp_ctrl),
|
||||
.disp_cursor_o (disp_cursor),
|
||||
.mouse_ev_valid_i (ev_valid),
|
||||
.mouse_dx_i (ev_dx),
|
||||
.mouse_dy_i (ev_dy),
|
||||
.mouse_btn_i (ev_btn),
|
||||
.sw_i (sw_vec),
|
||||
.frame_tick_i (frame_tick),
|
||||
.mouse_irq_o (mouse_irq),
|
||||
.level_irq_o (level_irq),
|
||||
// 中断服务级别，供板上的中断指示 LED 使用（见下面 LED 那一段）
|
||||
.irq_current_level_o(irq_level)
|
||||
);
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 板载 LED：三路中断指示；十六进制数据改由七段数码管显示。
|
||||
//
|
||||
// 第 k 路中断从"请求出现"开始点亮，一直亮到它的 ISR 执行完 uret（中断返回）
|
||||
// 之后才熄灭：
|
||||
// 置位：irq_vec[k] 的上升沿。中断控制器内部也是按上升沿响应中断的
|
||||
// （cpu21_riscv_irq_ctrl 里的 irq_event），两者行为一致；开关一直
|
||||
// 接通不会重复点亮，只有新的上升沿才会重新置位。
|
||||
// 清零：服务级别 irq_level 从 k+1 **降下来**，说明第 k+1 级的中断已经返回。
|
||||
// 注意必须判断“下降”：级别从 1 升到 2 是深层中断抢占，此时第 1 级
|
||||
// 的中断还在服务中，LED 不能熄。中断可以嵌套，返回时按级别逐层降
|
||||
// 下来，因此每一路都在自己的 ISR 结束时熄灭。
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [2:0] irq_req_q; // 中断请求打一拍，用于取上升沿
|
||||
reg [1:0] irq_level_q; // 服务级别打一拍，用于检测"返回"
|
||||
reg [2:0] irq_led_q; // 三路中断指示
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 板载 LED：三路中断指示；十六进制数据改由七段数码管显示。
|
||||
//
|
||||
// 第 k 路中断从"请求出现"开始点亮，一直亮到它的 ISR 执行完 uret（中断返回）
|
||||
// 之后才熄灭：
|
||||
// 置位：irq_vec[k] 的上升沿。中断控制器内部也是按上升沿响应中断的
|
||||
// （cpu21_riscv_irq_ctrl 里的 irq_event），两者行为一致；开关一直
|
||||
// 接通不会重复点亮，只有新的上升沿才会重新置位。
|
||||
// 清零：服务级别 irq_level 从 k+1 **降下来**，说明第 k+1 级的中断已经返回。
|
||||
// 注意必须判断“下降”：级别从 1 升到 2 是深层中断抢占，此时第 1 级
|
||||
// 的中断还在服务中，LED 不能熄。中断可以嵌套，返回时按级别逐层降
|
||||
// 下来，因此每一路都在自己的 ISR 结束时熄灭。
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [2:0] irq_req_q; // 中断请求打一拍，用于取上升沿
|
||||
reg [1:0] irq_level_q; // 服务级别打一拍，用于检测"返回"
|
||||
reg [2:0] irq_led_q; // 三路中断指示
|
||||
|
||||
wire isr_ret0 = (irq_level_q == 2'd1) && (irq_level < irq_level_q);
|
||||
wire isr_ret1 = (irq_level_q == 2'd2) && (irq_level < irq_level_q);
|
||||
wire isr_ret2 = (irq_level_q == 2'd3) && (irq_level < irq_level_q);
|
||||
wire isr_ret0 = (irq_level_q == 2'd1) && (irq_level < irq_level_q);
|
||||
wire isr_ret1 = (irq_level_q == 2'd2) && (irq_level < irq_level_q);
|
||||
wire isr_ret2 = (irq_level_q == 2'd3) && (irq_level < irq_level_q);
|
||||
|
||||
always @(posedge clk_cpu or posedge arst) begin
|
||||
if (arst) begin
|
||||
irq_req_q <= 3'b000;
|
||||
irq_level_q <= 2'd0;
|
||||
irq_led_q <= 3'b000;
|
||||
end else begin
|
||||
irq_req_q <= irq_vec;
|
||||
irq_level_q <= irq_level;
|
||||
// 请求上升沿 -> 点亮；对应级别的 ISR 返回 -> 熄灭
|
||||
irq_led_q[0] <= (irq_vec[0] & ~irq_req_q[0]) | (irq_led_q[0] & ~isr_ret0);
|
||||
irq_led_q[1] <= (irq_vec[1] & ~irq_req_q[1]) | (irq_led_q[1] & ~isr_ret1);
|
||||
irq_led_q[2] <= (irq_vec[2] & ~irq_req_q[2]) | (irq_led_q[2] & ~isr_ret2);
|
||||
always @(posedge clk_cpu or posedge arst) begin
|
||||
if (arst) begin
|
||||
irq_req_q <= 3'b000;
|
||||
irq_level_q <= 2'd0;
|
||||
irq_led_q <= 3'b000;
|
||||
end
|
||||
else begin
|
||||
irq_req_q <= irq_vec;
|
||||
irq_level_q <= irq_level;
|
||||
// 请求上升沿 -> 点亮；对应级别的 ISR 返回 -> 熄灭
|
||||
irq_led_q[0] <= (irq_vec[0] & ~irq_req_q[0]) | (irq_led_q[0] & ~isr_ret0);
|
||||
irq_led_q[1] <= (irq_vec[1] & ~irq_req_q[1]) | (irq_led_q[1] & ~isr_ret1);
|
||||
irq_led_q[2] <= (irq_vec[2] & ~irq_req_q[2]) | (irq_led_q[2] & ~isr_ret2);
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
assign led = {{13{1'b0}}, irq_led_q};
|
||||
assign led = {{13{1'b0}}, irq_led_q};
|
||||
|
||||
reg [23:0] led_we_cnt;
|
||||
reg [23:0] led_we_cnt;
|
||||
|
||||
always @(posedge clk_cpu or posedge arst) begin
|
||||
if (arst) led_we_cnt <= 24'd0;
|
||||
else if (led_valid) led_we_cnt <= 24'hFF_FFFF; // 约 0.34 s @50 MHz
|
||||
// （12.5 MHz 下约 1.36 s）
|
||||
else if (led_we_cnt != 24'd0) led_we_cnt <= led_we_cnt - 24'd1;
|
||||
end
|
||||
|
||||
assign led_we = (led_we_cnt != 24'd0);
|
||||
|
||||
// ===========================================================================
|
||||
// 扫雷外设：显存 + VGA + 七段数码管 + 鼠标事件源 + 中断连线
|
||||
//
|
||||
// 显存是一块 1200 字节的双口 RAM（40x30 格，每格 1 字节）：CPU 通过 MMIO 的
|
||||
// fb_* 写端口写入，VGA 用另一个读端口组合读出。两者同处 clk_cpu 域（VGA 的
|
||||
// 25 MHz 像素节拍由使能信号产生，不是独立时钟），因此没有跨时钟域问题。
|
||||
// ===========================================================================
|
||||
localparam integer FB_WORDS = 300; // 300 字 = 1200 字节
|
||||
|
||||
|
||||
// ---- 显存 ----
|
||||
reg [31:0] fb[0:FB_WORDS-1];
|
||||
integer k;
|
||||
|
||||
initial begin
|
||||
for (k = 0; k < FB_WORDS; k = k + 1) fb[k] = 32'b0;
|
||||
end
|
||||
|
||||
always @(posedge clk_cpu) begin
|
||||
if (fb_we) begin
|
||||
if (fb_wstrb[0]) fb[fb_waddr][7:0] <= fb_wdata[7:0];
|
||||
if (fb_wstrb[1]) fb[fb_waddr][15:8] <= fb_wdata[15:8];
|
||||
if (fb_wstrb[2]) fb[fb_waddr][23:16] <= fb_wdata[23:16];
|
||||
if (fb_wstrb[3]) fb[fb_waddr][31:24] <= fb_wdata[31:24];
|
||||
always @(posedge clk_cpu or posedge arst) begin
|
||||
if (arst)
|
||||
led_we_cnt <= 24'd0;
|
||||
else if (led_valid)
|
||||
led_we_cnt <= 24'hFF_FFFF; // 约 0.34 s @50 MHz
|
||||
// （12.5 MHz 下约 1.36 s）
|
||||
else if (led_we_cnt != 24'd0)
|
||||
led_we_cnt <= led_we_cnt - 24'd1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
wire [31:0] fb_rdata = fb[fb_raddr];
|
||||
assign led_we = (led_we_cnt != 24'd0);
|
||||
|
||||
// ---- VGA 像素节拍：clk_cpu 二分频 => 25 MHz ----
|
||||
reg px_q;
|
||||
always @(posedge clk_cpu or posedge arst) begin
|
||||
if (arst) px_q <= 1'b0;
|
||||
else px_q <= ~px_q;
|
||||
end
|
||||
wire px_tick = ~px_q;
|
||||
// ===========================================================================
|
||||
// 扫雷外设：显存 + VGA + 七段数码管 + 鼠标事件源 + 中断连线
|
||||
//
|
||||
// 显存是一块 1200 字节的双口 RAM（40x30 格，每格 1 字节）：CPU 通过 MMIO 的
|
||||
// fb_* 写端口写入，VGA 用另一个读端口组合读出。两者同处 clk_cpu 域（VGA 的
|
||||
// 25 MHz 像素节拍由使能信号产生，不是独立时钟），因此没有跨时钟域问题。
|
||||
// ===========================================================================
|
||||
localparam integer FB_WORDS = 300; // 300 字 = 1200 字节
|
||||
|
||||
cpu21_vga u_vga (
|
||||
.clk (clk_cpu),
|
||||
.reset (reset),
|
||||
.tick (px_tick),
|
||||
.fb_raddr_o (fb_raddr),
|
||||
.fb_word_i (fb_rdata),
|
||||
.ctrl_i (disp_ctrl),
|
||||
.cursor_i (disp_cursor),
|
||||
.vga_r (vga_r),
|
||||
.vga_g (vga_g),
|
||||
.vga_b (vga_b),
|
||||
.vga_hs (vga_hs),
|
||||
.vga_vs (vga_vs),
|
||||
.frame_tick_o(frame_tick)
|
||||
);
|
||||
|
||||
// ---- 七段数码管（显示程序写入 LED_ADDR 的 8 位十六进制数）----
|
||||
// 扫描分频按 CPU 时钟频率缩放，保持每位数码管约 125 Hz 刷新（不闪烁）。
|
||||
cpu21_seg7 #(
|
||||
.REFRESH_DIV(SEG_REFRESH_DIV)
|
||||
) u_seg7 (
|
||||
.clk (clk_cpu),
|
||||
.reset (reset),
|
||||
.seg_data_i(led_data),
|
||||
.an_en_i (8'hFF),
|
||||
.an_o (an),
|
||||
.seg_o (seg),
|
||||
.dp_o (dp)
|
||||
);
|
||||
// ---- 显存 ----
|
||||
reg [31:0] fb[0:FB_WORDS-1];
|
||||
integer k;
|
||||
|
||||
// ---- 鼠标事件源 ----
|
||||
wire ev_valid;
|
||||
wire [7:0] ev_dx, ev_dy;
|
||||
wire [4:0] ev_btn;
|
||||
wire [4:0] btn_vec = {go, btnu, btnd, btnl, btnr}; // {BTNC, BTNU, BTND, BTNL, BTNR}
|
||||
|
||||
generate
|
||||
if (USE_PS2_MOUSE != 0) begin : g_ps2
|
||||
cpu21_ps2_mouse u_ps2 (
|
||||
.clk (clk_cpu),
|
||||
.reset (reset),
|
||||
.ps2_clk_i (ps2_clk),
|
||||
.ps2_clk_oe_o (),
|
||||
.ps2_data_i (ps2_data),
|
||||
.ps2_data_oe_o(),
|
||||
.ev_valid_o (ev_valid),
|
||||
.ev_dx_o (ev_dx),
|
||||
.ev_dy_o (ev_dy),
|
||||
.ev_btn_o (ev_btn),
|
||||
.rx_count_o ()
|
||||
);
|
||||
end else begin : g_btn
|
||||
cpu21_pointer #(
|
||||
.SAMPLE_DIV(50000)
|
||||
) u_ptr (
|
||||
.clk (clk_cpu),
|
||||
.reset (reset),
|
||||
.btn_i (btn_vec),
|
||||
.ev_valid_o(ev_valid),
|
||||
.ev_dx_o (ev_dx),
|
||||
.ev_dy_o (ev_dy),
|
||||
.ev_btn_o (ev_btn)
|
||||
);
|
||||
initial begin
|
||||
for (k = 0; k < FB_WORDS; k = k + 1)
|
||||
fb[k] = 32'b0;
|
||||
end
|
||||
endgenerate
|
||||
|
||||
always @(posedge clk_cpu) begin
|
||||
if (fb_we) begin
|
||||
if (fb_wstrb[0])
|
||||
fb[fb_waddr][7:0] <= fb_wdata[7:0];
|
||||
if (fb_wstrb[1])
|
||||
fb[fb_waddr][15:8] <= fb_wdata[15:8];
|
||||
if (fb_wstrb[2])
|
||||
fb[fb_waddr][23:16] <= fb_wdata[23:16];
|
||||
if (fb_wstrb[3])
|
||||
fb[fb_waddr][31:24] <= fb_wdata[31:24];
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
wire [31:0] fb_rdata = fb[fb_raddr];
|
||||
|
||||
// ---- VGA 像素节拍：clk_cpu 二分频 => 25 MHz ----
|
||||
reg px_q;
|
||||
always @(posedge clk_cpu or posedge arst) begin
|
||||
if (arst)
|
||||
px_q <= 1'b0;
|
||||
else
|
||||
px_q <= ~px_q;
|
||||
end
|
||||
wire px_tick = ~px_q;
|
||||
|
||||
cpu21_vga u_vga (
|
||||
.clk (clk_cpu),
|
||||
.reset (reset),
|
||||
.tick (px_tick),
|
||||
.fb_raddr_o (fb_raddr),
|
||||
.fb_word_i (fb_rdata),
|
||||
.ctrl_i (disp_ctrl),
|
||||
.cursor_i (disp_cursor),
|
||||
.vga_r (vga_r),
|
||||
.vga_g (vga_g),
|
||||
.vga_b (vga_b),
|
||||
.vga_hs (vga_hs),
|
||||
.vga_vs (vga_vs),
|
||||
.frame_tick_o(frame_tick)
|
||||
);
|
||||
|
||||
// ---- 七段数码管（显示程序写入 LED_ADDR 的 8 位十六进制数）----
|
||||
// 扫描分频按 CPU 时钟频率缩放，保持每位数码管约 125 Hz 刷新（不闪烁）。
|
||||
cpu21_seg7 #(
|
||||
.REFRESH_DIV(SEG_REFRESH_DIV)
|
||||
) u_seg7 (
|
||||
.clk (clk_cpu),
|
||||
.reset (reset),
|
||||
.seg_data_i(led_data),
|
||||
.an_en_i (8'hFF),
|
||||
.an_o (an),
|
||||
.seg_o (seg),
|
||||
.dp_o (dp)
|
||||
);
|
||||
|
||||
// ---- 鼠标事件源 ----
|
||||
wire ev_valid;
|
||||
wire [7:0] ev_dx, ev_dy;
|
||||
wire [4:0] ev_btn;
|
||||
wire [4:0] btn_vec = {go, btnu, btnd, btnl, btnr}; // {BTNC, BTNU, BTND, BTNL, BTNR}
|
||||
|
||||
generate
|
||||
if (USE_PS2_MOUSE != 0) begin : g_ps2
|
||||
cpu21_ps2_mouse u_ps2 (
|
||||
.clk (clk_cpu),
|
||||
.reset (reset),
|
||||
.ps2_clk_i (ps2_clk),
|
||||
.ps2_clk_oe_o (),
|
||||
.ps2_data_i (ps2_data),
|
||||
.ps2_data_oe_o(),
|
||||
.ev_valid_o (ev_valid),
|
||||
.ev_dx_o (ev_dx),
|
||||
.ev_dy_o (ev_dy),
|
||||
.ev_btn_o (ev_btn),
|
||||
.rx_count_o ()
|
||||
);
|
||||
end
|
||||
else begin : g_btn
|
||||
cpu21_pointer #(
|
||||
.SAMPLE_DIV(50000)
|
||||
) u_ptr (
|
||||
.clk (clk_cpu),
|
||||
.reset (reset),
|
||||
.btn_i (btn_vec),
|
||||
.ev_valid_o(ev_valid),
|
||||
.ev_dx_o (ev_dx),
|
||||
.ev_dy_o (ev_dy),
|
||||
.ev_btn_o (ev_btn)
|
||||
);
|
||||
end
|
||||
endgenerate
|
||||
|
||||
endmodule
|
||||
|
||||
|
||||
File diff suppressed because it is too large
Load Diff
@@ -0,0 +1,222 @@
|
||||
#!/usr/bin/env python3
|
||||
"""把课程新版中断测试（EPC 内存堆栈保护 + 附加 SLL/SB/BLTU）适配到本 CPU 上板运行。
|
||||
|
||||
输入：programs/risc-v-intrupt-sllsb.hex
|
||||
课程的原始镜像（344 字，已去掉 Logisim 的 "v2.0 raw" 头）
|
||||
输出：<输出.vh> 供 cpu21_board_top.v 里 `include 的 ROM 初始化（RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM）
|
||||
[输出_adapted.hex] 可选：适配后的镜像本身（方便人工对比/仿真）
|
||||
|
||||
只改 ROM 内容，不改 CPU 语义，**所有指令地址保持不变**，因此顶层的
|
||||
IRQ1/2/3_VECTOR = 0x0AC / 0x240 / 0x3E8 不用动。
|
||||
|
||||
改了什么
|
||||
--------
|
||||
课程程序用 "addi a7,zero,34" + "ecall" 显示（`ecall` 的服务号 34 是原 Logisim
|
||||
电路的历史"显示"调用；本 CPU 把它保留为空操作，LED/数码管不会有任何反应）。
|
||||
这里把每条显示点**原地换成一次调用**（仍然是 2 字换 2 字）：
|
||||
|
||||
* 主程序（字 0..42）： "jal ra,DISP_DLY" + "nop"
|
||||
* 三个 ISR（字 >= 43）： "add a7,a0,zero" + "jal a0,DISP_DLY_ISR"
|
||||
|
||||
两个显示例程（各 8 条）追加在程序末尾（最后一条 uret 之后），所以入口地址不变。
|
||||
|
||||
为什么 ISR 版不用 ra
|
||||
--------------------
|
||||
三个 ISR 的现场都保存/恢复 a7 与 a0，但**都没有保存 ra**（它们原来的显示是
|
||||
ecall，不需要 ra）。若 ISR 里用 `jal ra,...`，ra 会被写成 ISR 内部地址；恰好
|
||||
中断落在主程序 DISP_DLY 末尾的 `jalr zero,0(ra)` 上时，返回后会跳到 ISR 内部，
|
||||
一路执行到 ISR 结尾的 `csrrci zero,0x4,1`，把 MIE 永久清零（表现就是"跑一阵子
|
||||
之后拨开关再也不响应"）。所以 ISR 版把链接寄存器放 a0、显示值放 a7。
|
||||
|
||||
为什么返回地址存在 sp+256
|
||||
------------------------
|
||||
本程序的 ISR 是"先加 sp 再存"的向上增长栈，一层最多 48 字节，最多嵌套 4 层共
|
||||
192 字节，所以 [sp, sp+192) 是中断随时会写到的区域。返回地址放在 sp+256（越过
|
||||
这个区域）后，中断（含嵌套）打断显示延时也破坏不了它。
|
||||
|
||||
用法
|
||||
----
|
||||
py tools/adapt_intrupt_sllsb.py programs/risc-v-intrupt-sllsb.hex \
|
||||
srcs/board/risc-v-intrupt-sllsb.vh [programs/risc-v-intrupt-sllsb-adapted.hex]
|
||||
"""
|
||||
|
||||
import sys
|
||||
|
||||
NOP = 0x00000013
|
||||
ECALL = 0x00000073
|
||||
|
||||
ZERO, RA, SP, T2, A0, A7 = 0, 1, 2, 7, 10, 17
|
||||
|
||||
LED_ADDR_HI = 1 # lui a7, 1 -> a7 = 0x1000（LED_ADDR / 数码管）
|
||||
# 延时计数初值为负、向上数到 0（约 2 拍一轮）：
|
||||
# 0xFFFC0000 -> 0x40000 = 262144 轮 ≈ 52 万拍 ≈ 10 ms @50 MHz
|
||||
# @3.125 MHz（CLK_DIV_INTRUPT=32）时约 160 ms，肉眼看得很清楚
|
||||
DELAY_NEG_HI = 0xFFFC0
|
||||
|
||||
LINK_SLOT = 256 # 链接寄存器保存位置，必须 > ISR 最大栈用量（4x48=192）
|
||||
ISR1_WORD = 43 # 字 43 起是三个 ISR（主程序在它之前）
|
||||
ROM_WORDS = 1024 # 与 cpu21_board_top 的 hex2vh 约定一致（ROM 深度 8192 也够）
|
||||
|
||||
|
||||
# ---------------------------------------------------------------- 编码
|
||||
def enc_i(imm, rs1, f3, rd, op=0x13):
|
||||
return ((imm & 0xFFF) << 20) | (rs1 << 15) | (f3 << 12) | (rd << 7) | op
|
||||
|
||||
|
||||
def enc_s(imm, rs2, rs1, f3):
|
||||
imm &= 0xFFF
|
||||
return (((imm >> 5) << 25) | (rs2 << 20) | (rs1 << 15) | (f3 << 12)
|
||||
| ((imm & 0x1F) << 7) | 0x23)
|
||||
|
||||
|
||||
def enc_b(imm, rs2, rs1, f3):
|
||||
imm &= 0x1FFF
|
||||
return ((((imm >> 12) & 1) << 31) | (((imm >> 5) & 0x3F) << 25)
|
||||
| (rs2 << 20) | (rs1 << 15) | (f3 << 12)
|
||||
| (((imm >> 1) & 0xF) << 8) | (((imm >> 11) & 1) << 7) | 0x63)
|
||||
|
||||
|
||||
def enc_u(imm, rd):
|
||||
return ((imm & 0xFFFFF) << 12) | (rd << 7) | 0x37
|
||||
|
||||
|
||||
def enc_j(imm, rd):
|
||||
imm &= 0x1FFFFF
|
||||
return ((((imm >> 20) & 1) << 31) | (((imm >> 1) & 0x3FF) << 21)
|
||||
| (((imm >> 11) & 1) << 20) | (((imm >> 12) & 0xFF) << 12)
|
||||
| (rd << 7) | 0x6F)
|
||||
|
||||
|
||||
def enc_r(f7, rs2, rs1, f3, rd):
|
||||
return ((f7 << 25) | (rs2 << 20) | (rs1 << 15) | (f3 << 12)
|
||||
| (rd << 7) | 0x33)
|
||||
|
||||
|
||||
DISP_LUI = enc_u(LED_ADDR_HI, A7) # lui a7, 1
|
||||
DISP_SW = enc_s(0, A0, A7, 2) # sw a0, 0(a7)
|
||||
SHOW_SITE = enc_i(34, ZERO, 0, A7) # addi a7, zero, 34 <- 课程程序的"显示"点
|
||||
SW_A7_0SP = enc_s(0, A7, SP, 2) # sw a7, 0(sp) <- ISR 入口第一条
|
||||
|
||||
|
||||
def disp_dly():
|
||||
"""主程序用：显示 a0，延时约 10 ms，链接在 ra（8 条）。"""
|
||||
return [
|
||||
enc_s(LINK_SLOT, RA, SP, 2), # sw ra, 256(sp)
|
||||
DISP_LUI, # lui a7, 1
|
||||
DISP_SW, # sw a0, 0(a7)
|
||||
enc_u(DELAY_NEG_HI, T2), # lui t2, 0xFFFC0
|
||||
enc_i(1, T2, 0, T2), # addi t2, t2, 1
|
||||
enc_b(-4, ZERO, T2, 4), # blt t2, zero, -4
|
||||
enc_i(LINK_SLOT, SP, 2, RA, 0x03), # lw ra, 256(sp)
|
||||
enc_i(0, RA, 0, ZERO, 0x67), # jalr zero, ra, 0
|
||||
]
|
||||
|
||||
|
||||
def disp_dly_isr():
|
||||
"""ISR 用：显示 a7，链接在 a0，完全不碰 ra（8 条）。"""
|
||||
return [
|
||||
enc_s(LINK_SLOT, A0, SP, 2), # sw a0, 256(sp)
|
||||
enc_u(LED_ADDR_HI, A0), # lui a0, 1
|
||||
enc_s(0, A7, A0, 2), # sw a7, 0(a0)
|
||||
enc_u(DELAY_NEG_HI, T2), # lui t2, 0xFFFC0
|
||||
enc_i(1, T2, 0, T2), # addi t2, t2, 1
|
||||
enc_b(-4, ZERO, T2, 4), # blt t2, zero, -4
|
||||
enc_i(LINK_SLOT, SP, 2, A0, 0x03), # lw a0, 256(sp)
|
||||
enc_i(0, A0, 0, ZERO, 0x67), # jalr zero, a0, 0
|
||||
]
|
||||
|
||||
|
||||
def read_hex(path):
|
||||
words = []
|
||||
with open(path, encoding="ascii") as f:
|
||||
for line in f:
|
||||
line = line.split("//")[0].strip()
|
||||
if not line or line.lower().startswith("v2.0"):
|
||||
continue # 容忍 Logisim 的 "v2.0 raw" 头
|
||||
words.append(int(line, 16))
|
||||
return words
|
||||
|
||||
|
||||
def main():
|
||||
if len(sys.argv) < 3:
|
||||
raise SystemExit(__doc__)
|
||||
src, dst_vh = sys.argv[1], sys.argv[2]
|
||||
dst_hex = sys.argv[3] if len(sys.argv) > 3 else None
|
||||
|
||||
w = read_hex(src)
|
||||
print("源程序 %d 字" % len(w))
|
||||
|
||||
# ---- 自检：三个 ISR 入口必须还是 sw a7,0(sp) ----
|
||||
entries = [i for i, x in enumerate(w) if x == SW_A7_0SP]
|
||||
print("ISR 入口候选（sw a7,0(sp)）字号 = %s" % entries)
|
||||
if entries != [43, 144, 250]:
|
||||
print("警告：ISR 入口与预期 [43, 144, 250] 不一致，请核对顶层 IRQ_VECTOR！")
|
||||
|
||||
# ---- 例程地址（追加在程序末尾，入口地址因此不变）----
|
||||
n = len(w)
|
||||
dly_addr = n * 4
|
||||
dly_isr_addr = (n + 8) * 4
|
||||
|
||||
# ---- 逐条替换显示点 ----
|
||||
patched_main = patched_isr = 0
|
||||
i = 0
|
||||
while i < n - 1:
|
||||
if w[i] == SHOW_SITE and w[i + 1] == ECALL:
|
||||
if i < ISR1_WORD:
|
||||
w[i] = enc_j(dly_addr - i * 4, RA) # jal ra, DISP_DLY
|
||||
w[i + 1] = NOP
|
||||
patched_main += 1
|
||||
else:
|
||||
w[i] = enc_r(0, 0, A0, 0, A7) # add a7, a0, zero
|
||||
# 注意：jal 落在 w[i+1]，所以偏移必须按 (i+1) 算，否则会跳过例程首条
|
||||
w[i + 1] = enc_j(dly_isr_addr - (i + 1) * 4, A0) # jal a0, DISP_DLY_ISR
|
||||
patched_isr += 1
|
||||
i += 2
|
||||
else:
|
||||
i += 1
|
||||
print("显示点替换：主程序 %d 处、ISR %d 处" % (patched_main, patched_isr))
|
||||
|
||||
# ---- 自检：每个显示调用的跳转目标必须正好落在例程首字 ----
|
||||
def jal_target(word, addr):
|
||||
imm = (((word >> 31) & 1) << 20) | (((word >> 21) & 0x3FF) << 1) \
|
||||
| (((word >> 20) & 1) << 11) | (((word >> 12) & 0xFF) << 12)
|
||||
if imm & (1 << 20):
|
||||
imm -= (1 << 21)
|
||||
return addr + imm
|
||||
|
||||
bad = []
|
||||
for i in range(n - 1):
|
||||
if w[i] == enc_r(0, 0, A0, 0, A7) and (w[i + 1] & 0x7F) == 0x6F:
|
||||
if jal_target(w[i + 1], (i + 1) * 4) != dly_isr_addr:
|
||||
bad.append(i)
|
||||
if (w[i] & 0x7F) == 0x6F and ((w[i] >> 7) & 0x1F) == RA and w[i + 1] == NOP:
|
||||
if jal_target(w[i], i * 4) != dly_addr:
|
||||
bad.append(i)
|
||||
if bad:
|
||||
raise SystemExit("自检失败：字 %s 的跳转目标不对" % bad)
|
||||
print("自检通过：所有显示调用都精确跳到例程首字（DISP_DLY 0x%X / ISR 0x%X）"
|
||||
% (dly_addr, dly_isr_addr))
|
||||
|
||||
w += disp_dly() + disp_dly_isr()
|
||||
print("追加 DISP_DLY @字 %d (0x%X)、DISP_DLY_ISR @字 %d (0x%X)"
|
||||
% (n, dly_addr, n + 8, dly_isr_addr))
|
||||
|
||||
# ---- 写 .vh（与 tools/hex2vh.py 的格式一致）----
|
||||
if len(w) > ROM_WORDS:
|
||||
raise SystemExit("程序 %d 字，超过 %d 字上限" % (len(w), ROM_WORDS))
|
||||
with open(dst_vh, "w", encoding="utf-8") as f:
|
||||
f.write(" // generated by tools/adapt_intrupt_sllsb.py - do not edit by hand\n")
|
||||
f.write(" // source: %s (%d words, remaining entries filled with NOP)\n"
|
||||
% (src, len(w)))
|
||||
for a in range(ROM_WORDS):
|
||||
f.write(" rom[%d] = 32'h%08X;\n" % (a, w[a] if a < len(w) else NOP))
|
||||
print("已生成 %s（%d 个字）" % (dst_vh, ROM_WORDS))
|
||||
|
||||
if dst_hex:
|
||||
with open(dst_hex, "w", encoding="ascii") as f:
|
||||
for x in w:
|
||||
f.write("%08X\n" % x)
|
||||
print("已生成 %s（适配后的镜像）" % dst_hex)
|
||||
|
||||
|
||||
main()
|
||||
Reference in New Issue
Block a user