feat(board): 中断综合测试程序上板 + 可变分频/刷新率；README 大幅扩写
板级顶层（srcs/board/cpu21_board_top.v） - ROM 增加 RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM 分支，中断入口 0x0AC/0x1E4/0x308； 与 SAOLEI_ROM / BOARD_ROM_FAST / 默认跑马灯构成 ifdef 链 - 新增参数 CLK_DIV_INTRUPT：跑中断测试程序时用更慢的 CPU 时钟（默认 32 = 3.125 MHz），让数码管上每个数值停留约 160 ms 便于观察 - 数码管扫描分频随 CPU 分频缩放（SEG_REFRESH_DIV = 100000/CPU_DIV）， 保证每位数码管仍是 125 Hz（不闪）；数码管改显示 MMIO 的 led_data； LED[2:0] 改为锁存式中断指示（请求上升沿点亮、对应 ISR 执行 uret 后熄灭） - 复位同步器/led_we 指示等注释同步更新；srcs/rtl/cpu21_seg7.v 分频计数 加宽到 20 位以容纳随主频变化的 REFRESH_DIV 工具与程序 - tools/adapt_intrupt_ccab.py：把课程中断测试镜像适配成上板 ROM。六处适配 （ISR 停机 ecall、显示改 MMIO+DISP_DLY、ISR2/ISR3 出栈顺序、ISR3 SB 测试 用未保存寄存器、ISR 破坏 ra 的 DISP_DLY_ISR），全部 2 字换 2 字， 不移动任何指令地址；带断言与 jal 目标自检 - programs/risc-v-intrupt-ccab.asm/.hex：课程中断综合测试程序（含六处适配说明） - create_project.tcl：新增 use_intrupt_ccab / use_saolei 开关，自动把对应 ROM 头文件按 Verilog Header 加入 sources_1 并定义宏 - tools/rars_f0c874c.jar：课程 RARS 汇编器移到 tools/ 文档（README.md） - 新增"各模块的实现方式"：按流水线主体 / 外设 / 板级逐模块讲实现要点 - 新增"内置程序与宏的用法"：ROM 宏表（含各自的中断入口）、GUI/Tcl/命令行 三种定义方式、中断程序的适配流程与仿真验证方法 - 新增"分频与刷新率一览"：CLK_DIV / CLK_DIV_INTRUPT / SEG_REFRESH_DIV / led_we 时长 / DISP_DLY 延时常量分别在哪里改、怎么换算 - 修正引脚表（LED[2:0] 中断指示、led_we 0.34 s、CPU_DIV）与 ROM/RAM 说明 （ROM 8192 字 = 32 KB），补充中断程序上板现象与 ROM 头文件清单 验证：不带宏 / 带 RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM 两种配置 xvlog 编译均无错误； 三路嵌套与 IRQ3 抢占 ISR1 的仿真通过（level 逐级升降、uepc 正确恢复、 halted=0）；tools/check_rtl_text.ps1 体检 OK。
This commit is contained in:
@@ -71,9 +71,19 @@ add_files -norecurse -fileset sources_1 [list \
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set_property file_type {Verilog Header} \
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[get_files "$origin_dir/srcs/board/cpu21_board_rom.vh"]
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# 默认跑哪个内置程序：1 = 扫雷（定义宏 SAOLEI_ROM），0 = 走马灯 demo。
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# 只有 cpu21_saolei_rom.vh 存在且 use_saolei = 1 时才会定义宏。
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set use_saolei 1
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# 默认跑哪个内置程序：中断测试程序优先，其次是扫雷，最后是走马灯 demo。
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# 修改下面两个开关即可切换板上程序；同一时间只应启用一个。
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set use_intrupt_ccab 1
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set use_saolei 0
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# 中断测试程序的 ROM 初始化。
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set intrupt_ccab_rom "$origin_dir/srcs/board/risc-v-intrupt-ccab.vh"
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if {[file exists $intrupt_ccab_rom]} {
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add_files -norecurse -fileset sources_1 [list $intrupt_ccab_rom]
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set_property file_type {Verilog Header} [get_files $intrupt_ccab_rom]
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} else {
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puts "NOTE: 还没有 $intrupt_ccab_rom"
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}
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# 扫雷程序的 ROM 初始化（由 saolei/tools/build.ps1 生成，可能还不存在）。
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# 综合/仿真时定义宏 SAOLEI_ROM 就会用它替换上面的跑马灯 ROM。
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@@ -87,7 +97,10 @@ if {[file exists $saolei_rom]} {
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# 关键：sources_1 定义 SAOLEI_ROM，cpu21_board_top.v 里的 `ifdef 链才会用扫雷 ROM
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# （该宏只影响综合用的 sources_1，仿真 fileset 仍各自用 tb 自带的 ROM）
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if {$use_saolei && [file exists $saolei_rom]} {
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if {$use_intrupt_ccab && [file exists $intrupt_ccab_rom]} {
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set_property verilog_define {RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM} [get_filesets sources_1]
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puts "NOTE: sources_1 已定义 RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM —— 上板跑 risc-v-intrupt-ccab"
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} elseif {$use_saolei && [file exists $saolei_rom]} {
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set_property verilog_define {SAOLEI_ROM} [get_filesets sources_1]
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puts "NOTE: sources_1 已定义 SAOLEI_ROM —— 上板跑扫雷；想跑走马灯把本脚本里 use_saolei 改成 0"
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} else {
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@@ -129,7 +142,14 @@ foreach fs {sim_1 sim_2} {
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# ---------------------------------------------------------------- 结果汇总
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puts "工程已创建：$origin_dir/$proj_name.xpr"
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puts " sources_1 顶层 = cpu21_board_top（上板：时钟分频 + 片内 ROM/RAM + 引脚）"
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puts " sources_1 程序 = [expr {$use_saolei && [file exists $saolei_rom] ? {扫雷 (SAOLEI_ROM)} : {走马灯 demo}}]"
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if {$use_intrupt_ccab && [file exists $intrupt_ccab_rom]} {
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set selected_program {risc-v-intrupt-ccab (RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM)}
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} elseif {$use_saolei && [file exists $saolei_rom]} {
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set selected_program {扫雷 (SAOLEI_ROM)}
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} else {
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set selected_program {走马灯 demo}
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}
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puts " sources_1 程序 = $selected_program"
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puts " sim_1 顶层 = tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb（中断/分支预测）"
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puts " sim_2 顶层 = tb_no_intr（指令集测试，ROM 镜像在 srcs/rom/）"
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puts " 下一步：Run Synthesis → Run Implementation → Generate Bitstream，或 Run Simulation"
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@@ -0,0 +1,498 @@
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# =============================================================================
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# 注意：上板/仿真真正使用的镜像是 programs/risc-v-intrupt-ccab.hex（270 字），
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# 本文件是课程原始清单。由 tools/adapt_intrupt_ccab.py 生成 ROM 时会做六处适配：
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# 1) 三个 ISR 里的 "addi a7,zero,10 + ecall" 会让这颗 CPU 停机（a7 != 34 的
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# ecall 是"停机等 go_i"的约定），中断服务程序跑到那里就卡住、后面的中断显示
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# 循环永远不执行 -> ROM 里换成两条空操作；
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# 2) 原来的 "addi a7,zero,34 + ecall" 显示改成写 MMIO 的 LED 寄存器（0x1000），
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# 并且每个显示点都改为调用 DISP_DLY 加约 10 ms 延时 —— 否则 50 MHz 下刷新
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# 太快，数码管的动态扫描根本分辨不出来，只会看到一片亮；
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# 3) DISP_DLY 追加在程序末尾（0x438），因此所有指令地址、特别是三个中断入口
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# 0x0AC / 0x1E4 / 0x308 都保持不变；
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# 4) **hex 里 ISR2 / ISR3 的现场恢复（出栈）顺序被写乱了**（本清单是正确的，
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# ISR1 的 hex 也是正确的）。ISR3 把 s1 从 s3 的槽位弹出，于是 s1 被写成
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# s3 保存的 0xFFFFF111；ISR3 返回后，正在跑 BLT 测试的 ISR2 的循环计数 s1
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# 就变成 -3823，循环要跑约 170 万周期才退出，表现就是"二级/三级中断返回
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# 之后卡住"；ISR2 的 s0/s2/a0/a7/s1/t3/t1 也全部错位。适配脚本按本清单的
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# 正确 LIFO 顺序改回 12 条 lw 的目标寄存器（字数不变、地址不动）。
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# 5) **ISR3 的 SB 测试用了它自己没有保存的寄存器**（t1 当地址、t3 当计数、
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# s2 当增量）。ISR3 的现场只保存了 s1/a7/a0/s0/s3/s4/s5/s6/uepc，所以：
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# 若 IRQ3 直接抢占正在跑 DIVU 测试的 ISR1（ISR1 用 t3 递减计数），ISR1 的
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# 计数会被改掉；ISR1 恢复后 `addi t3,t3,-1` 得到负数，`bne t3,zero` 永远
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# 成立，DIVU 循环再也回不来 —— 表现就是“拨了 SW0 再拨 SW2 之后卡住”；
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# 主程序的跑马灯步长 t1 也会被改掉。适配脚本把这 14 处寄存器域改成 ISR3
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# 自己保存的 s4/s5/s6（SB 测试结束后紧接着的 IntLoop3 会重新给它们赋值，
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# 所以这样换是安全的），字数与地址不变。
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# 6) **ISR 不能破坏被打断代码的 ra**：三个 ISR 都保存 s1/a7/a0/s0/s3/s4/s5/s6，
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# 但都没有保存 ra，而它们要调用显示例程，"jal ra,DISP_DLY" 会把 ra 写成 ISR
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# 内部的返回地址。如果中断恰好落在被打断代码依赖 ra 的位置（典型就是主程序
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# 正停在 DISP_DLY 末尾的 jalr zero,0(ra) 那一条上），中断返回后就会跳进 ISR
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# 代码里，一路执行到 ISR 结尾的 csrrci zero,0x4,1，把 MIE 永久清零：表现
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# 就是“跑一阵子之后拨开关再也不响应，只能复位”。窗口只有 1~2 拍，平时很
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# 难遇到（仿真里把延时改到极小才会碰上）。适配脚本给 ISR 另加一份显示例程
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# DISP_DLY_ISR（0x458），链接寄存器改用 a0、显示值走 a7（这两个寄存器三个
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# ISR 都保存/恢复），于是 ISR 完全不碰 ra；ISR 的显示点由 "jal ra,DISP_DLY +
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# nop" 换成 "add a7,a0,zero + jal a0,DISP_DLY_ISR"，仍是 2 字换 2 字，
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# 字数与地址不变。
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# =============================================================================
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.text
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addi sp, zero, 2000 #内存堆栈初始化
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#############################################################
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#走马灯测?,测试addi,andi,slli,srli,srai,or,ori,nor,ecall LED按走马灯方式来回显示数据
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#############################################################
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.text
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START:
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addi s0,zero,1
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slli s3, s0, 31 # s3=0x80000000
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srai s3, s3, 31 # s3=0xFFFFFFFF
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add s0,zero,zero # s0=0
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addi s2,zero,12
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||||
addi s6,zero,8 #走马灯计数
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zmd_loop:
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||||
addi s0, s0, 1 #计算下一个走马灯的数
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||||
andi s0, s0, 15
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#######################################
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||||
addi t0,zero,8
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addi t1,zero,1
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left:
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slli s3, s3, 4 #走马灯左移
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or s3, s3, s0
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||||
add a0,zero,s3 # display s3
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||||
jal ra, DISP_DLY # 显示 a0（写 LED 寄存器 0x1000）并延时约 10 ms
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||||
nop # 占位：保持每个显示点仍是 2 个字，指令地址不变
|
||||
|
||||
sub t0,t0,t1
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bne t0,zero,left
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#######################################
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addi s0, s0, 1 #计算下一个走马灯的数
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||||
addi t6,zero,15
|
||||
and s0, s0, t6
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||||
slli s0, s0, 28
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||||
addi t0,zero,8
|
||||
addi t1,zero,1
|
||||
|
||||
zmd_right:
|
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|
||||
srli s3, s3, 4 #走马灯右移
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||||
or s3, s3, s0
|
||||
|
||||
add a0,zero,s3 # display s3
|
||||
jal ra, DISP_DLY # 显示 a0（写 LED 寄存器 0x1000）并延时约 10 ms
|
||||
nop # 占位：保持每个显示点仍是 2 个字，指令地址不变
|
||||
|
||||
sub t0,t0,t1
|
||||
bne t0,zero,zmd_right
|
||||
srli s0, s0, 28
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#######################################
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||||
sub s6,s6,t1
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beq s6,zero, exit
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j zmd_loop
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exit:
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add t0,zero,zero
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xori t0,t0,-1 #test nor ori
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slli t0,t0,16
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ori t0,t0,-1
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||||
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||||
add a0,zero,t0 # display t0
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||||
jal ra, DISP_DLY # 显示 a0（写 LED 寄存器 0x1000）并延时约 10 ms
|
||||
nop # 占位：保持每个显示点仍是 2 个字，指令地址不变
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||||
|
||||
j START # loop forever
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||||
|
||||
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||||
#InteruptProgram1:
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#############################################################################################
|
||||
# exceptoin 1
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||||
# 使用?s6? s5?s4?s3?s0?a0?a7
|
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#############################################################################################
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||||
|
||||
################# 保护现场
|
||||
InteruptProgram1:
|
||||
sw t0, 0(sp) #保护t0现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw t3, 0(sp) #保护t3现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s1, 0(sp) #保护s1现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
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) #uepc压栈保护
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
|
||||
|
||||
################# 开中断
|
||||
csrrsi zero,0x4,1 #ustatus.MIE=1
|
||||
|
||||
################# DIVU测试
|
||||
addi t0,zero,2 # /2
|
||||
addi s1,zero, 0x11
|
||||
slli s1,s1,8
|
||||
addi s1,s1,0x11
|
||||
slli s1,s1,16
|
||||
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
jal ra, DISP_DLY # 显示 a0（写 LED 寄存器 0x1000）并延时约 10 ms
|
||||
nop # 占位：保持每个显示点仍是 2 个字，指令地址不变
|
||||
addi t3,zero,28 #ѭ������
|
||||
|
||||
divu_branch:
|
||||
divu s1,s1,t0 #����ָ��
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
jal ra, DISP_DLY # 显示 a0（写 LED 寄存器 0x1000）并延时约 10 ms
|
||||
nop # 占位：保持每个显示点仍是 2 个字，指令地址不变
|
||||
addi t3,t3, -1
|
||||
bne t3,zero,divu_branch #ѭ��
|
||||
|
||||
|
||||
nop # 原为 addi a7,zero,10 + ecall：这颗 CPU 会停机，改成空操作
|
||||
|
||||
################# 中断服务
|
||||
addi s6,zero,1 #中断?1,2,3 不同中断号显示值不一样
|
||||
addi s4,zero,3 #循环次数初始值
|
||||
addi s5,zero,1 #计数器累加值
|
||||
|
||||
IntLoop1:
|
||||
add s0,zero,s6
|
||||
|
||||
IntLeftShift1:
|
||||
|
||||
slli s0, s0, 4
|
||||
or s3,s0,s4
|
||||
add a0,zero,s3 #display s0
|
||||
jal ra, DISP_DLY # 显示 a0（写 LED 寄存器 0x1000）并延时约 10 ms
|
||||
nop # 占位：保持每个显示点仍是 2 个字，指令地址不变
|
||||
|
||||
bne s0, zero, IntLeftShift1
|
||||
sub s4,s4,s5 #循环次数递减
|
||||
bne s4, zero, IntLoop1
|
||||
|
||||
################# 关中断
|
||||
csrrci zero,0x4,1 #ustatus.MIE=0
|
||||
|
||||
################# 恢复现场
|
||||
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)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s1, 0(sp) #恢复s1现场
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw t3, 0(sp) #恢复t3现场
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw t0, 0(sp) #恢复t0现场
|
||||
|
||||
################ 中断返回
|
||||
uret #同步开中断，uepc-->pc
|
||||
|
||||
|
||||
#InteruptProgram2:
|
||||
#############################################################################################
|
||||
# exceptoin 2
|
||||
# 使用?s6? s5?s4?s3?s0?a0?a7
|
||||
#############################################################################################
|
||||
|
||||
################# 保护现场
|
||||
InteruptProgram2:
|
||||
sw t1, 0(sp) #保护t1现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw t3, 0(sp) #保护t3现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s1, 0(sp) #保护s1现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s2, 0(sp) #保护s2现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
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) #uepc压栈保护
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
|
||||
|
||||
################# 开中断
|
||||
csrrsi zero,0x4,1 #ustatus.MIE=1
|
||||
|
||||
################# BLT测试
|
||||
addi s1,zero,-15 #初始值
|
||||
blt_branch:
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
jal ra, DISP_DLY # 显示 a0（写 LED 寄存器 0x1000）并延时约 10 ms
|
||||
nop # 占位：保持每个显示点仍是 2 个字，指令地址不变
|
||||
addi s1,s1,1
|
||||
blt s1,zero,blt_branch #当前指令
|
||||
|
||||
|
||||
nop # 原为 addi a7,zero,10 + ecall：这颗 CPU 会停机，改成空操作
|
||||
|
||||
################# 中断服务
|
||||
|
||||
addi s6,zero,2 #中断?1,2,3 不同中断号显示值不一样
|
||||
|
||||
addi s4,zero,3 #循环次数初始值
|
||||
addi s5,zero,1 #计数器累加值
|
||||
|
||||
IntLoop2:
|
||||
add s0,zero,s6
|
||||
|
||||
IntLeftShift2:
|
||||
|
||||
|
||||
slli s0, s0, 4
|
||||
or s3,s0,s4
|
||||
add a0,zero,s3 #display s0
|
||||
jal ra, DISP_DLY # 显示 a0（写 LED 寄存器 0x1000）并延时约 10 ms
|
||||
nop # 占位：保持每个显示点仍是 2 个字，指令地址不变
|
||||
|
||||
bne s0, zero, IntLeftShift2
|
||||
sub s4,s4,s5 #循环次数递减
|
||||
bne s4, zero, IntLoop2
|
||||
|
||||
################# 关中断
|
||||
csrrci zero,0x4,1 #ustatus.MIE=0
|
||||
|
||||
################# 恢复现场
|
||||
|
||||
|
||||
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) #恢复s0现场
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw a0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw a7, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s2, 0(sp) #恢复s2现场
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s1, 0(sp) #恢复s1现场
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw t3, 0(sp) #恢复t3现场
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw t1, 0(sp) #恢复t1现场
|
||||
|
||||
################ 中断返回
|
||||
uret #同步开中断，uepc-->pc
|
||||
|
||||
|
||||
#InteruptProgram3:
|
||||
#############################################################################################
|
||||
# exceptoin 3
|
||||
# 使用?s6? s5?s4?s3?s0?a0?a7
|
||||
#############################################################################################
|
||||
|
||||
|
||||
################# 保护现场
|
||||
InteruptProgram3:
|
||||
sw s1, 0(sp) #保护s1现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
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) #uepc压栈保护
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
|
||||
|
||||
################# 开中断
|
||||
csrrsi zero,0x4,1 #ustatus.MIE=1
|
||||
|
||||
################# SB测试
|
||||
# 注：ROM 镜像里下面这段的 t1/t3/s2 已改成 ISR3 自己保存的 s4/s5/s6
|
||||
# （t1 当地址 -> s4，t3 当计数 -> s5，s2 当增量 -> s6），避免抢占 ISR1
|
||||
# 时破坏 ISR1 的 DIVU 循环计数，详见文件头部第 5 项。
|
||||
addi t1,zero,0 #init_addr
|
||||
addi t3,zero,32 #counter
|
||||
|
||||
#sb写入 01,02,03,04
|
||||
addi s1,zero, 0x00 #
|
||||
addi s2,zero, 0x01 #
|
||||
|
||||
sb_store:
|
||||
sb s1,(t1)
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
jal ra, DISP_DLY # 显示 a0（写 LED 寄存器 0x1000）并延时约 10 ms
|
||||
nop # 占位：保持每个显示点仍是 2 个字，指令地址不变
|
||||
|
||||
add s1,s1,s2 #data +1
|
||||
addi t1,t1,1 # addr ++
|
||||
addi t3,t3,-1 #counter
|
||||
bne t3,zero,sb_store
|
||||
|
||||
addi t3,zero,8
|
||||
addi t1,zero,0 # addr
|
||||
sb_branch:
|
||||
lw s1,(t1) #读出数据
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
jal ra, DISP_DLY # 显示 a0（写 LED 寄存器 0x1000）并延时约 10 ms
|
||||
nop # 占位：保持每个显示点仍是 2 个字，指令地址不变
|
||||
addi t1,t1,4
|
||||
addi t3,t3, -1
|
||||
bne t3,zero,sb_branch
|
||||
|
||||
nop # 原为 addi a7,zero,10 + ecall：这颗 CPU 会停机，改成空操作
|
||||
|
||||
|
||||
################# 中断服务
|
||||
addi s6,zero,3 #中断?1,2,3 不同中断号显示值不一样
|
||||
addi s4,zero,3 #循环次数初始值
|
||||
addi s5,zero,1 #计数器累加值
|
||||
|
||||
IntLoop3:
|
||||
add s0,zero,s6
|
||||
|
||||
IntLeftShift3:
|
||||
|
||||
slli s0, s0, 4
|
||||
or s3,s0,s4
|
||||
add a0,zero,s3 #display s0
|
||||
jal ra, DISP_DLY # 显示 a0（写 LED 寄存器 0x1000）并延时约 10 ms
|
||||
nop # 占位：保持每个显示点仍是 2 个字，指令地址不变
|
||||
|
||||
bne s0, zero, IntLeftShift3
|
||||
sub s4,s4,s5 #循环次数递减
|
||||
bne s4, zero, IntLoop3
|
||||
|
||||
################# 关中断
|
||||
csrrci zero,0x4,1 #ustatus.MIE=0
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
################# 恢复现场
|
||||
|
||||
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)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s1, 0(sp) #恢复s1现场
|
||||
|
||||
################ 中断返回
|
||||
uret #同步开中断，uepc-->pc
|
||||
|
||||
# -----------------------------------------------------------------------------
|
||||
# DISP_DLY —— 显示 + 延时（对应 ROM 末尾 0x438 起的 8 条指令；11 个显示点都用
|
||||
# "jal ra, DISP_DLY" 调用它）
|
||||
#
|
||||
# sw ra, 256(sp) # 保存返回地址（故意存在 sp+256，见下面的说明）
|
||||
# lui a7, 1 # a7 = 0x1000 = LED_ADDR
|
||||
# sw a0, 0(a7) # 把 a0 写进 LED 寄存器（数码管显示它的 8 位十六进制）
|
||||
# lui t2, 0xFFFC0 # 计数初值为负（-262144），向上数到 0 ≈ 10 ms @50 MHz
|
||||
# 1:addi t2, t2, 1
|
||||
# blt t2, zero, 1b
|
||||
# lw ra, 256(sp)
|
||||
# jalr zero, ra, 0
|
||||
#
|
||||
# 为什么返回地址存在 sp+256，而不是按常规压在 sp-8 的栈帧里：
|
||||
# 本程序的 ISR 用的是"先把 sp 加上去、再往里存"的向上增长栈，一层最多 48 字节，
|
||||
# 最多嵌套 4 层（IRQ_STACK_DEPTH=4）共 192 字节 —— 也就是说 [sp, sp+192) 是中断
|
||||
# 随时可能写到的区域。而显示调用既可能被中断打断，也可能从 ISR 内部发出，所以：
|
||||
# * 若压在 sp-8（常规做法），从 ISR 里调用时会正好盖掉 ISR 存好的 s6 / uepc；
|
||||
# uepc 一坏，uret 就返回到 ISR 内部地址，最后执行到 ISR 尾部的 csrrci 把 MIE
|
||||
# 永久清零，之后再也不响应中断（实测就是这个现象）；
|
||||
# * 放在 sp+256 越过了中断可能压栈的 192 字节区域，嵌套中断打断延时也不会破坏
|
||||
# 它；每次调用各用自己的 sp+256，嵌套调用互不影响。
|
||||
#
|
||||
# 延时计数用"负数向上数到 0"而不是"递减到 0"：万一 t2 被嵌套调用改掉，循环只会
|
||||
# 在 t2 >= 0 时立即退出，不会像递减写法那样回绕成 40 亿次而死等。
|
||||
# -----------------------------------------------------------------------------
|
||||
DISP_DLY:
|
||||
sw ra, 256(sp)
|
||||
lui a7, 1
|
||||
sw a0, 0(a7)
|
||||
lui t2, 0xFFFC0
|
||||
DISP_DLY_WAIT:
|
||||
addi t2, t2, 1
|
||||
blt t2, zero, DISP_DLY_WAIT
|
||||
lw ra, 256(sp)
|
||||
jalr zero, ra, 0
|
||||
+22
-22
@@ -12,8 +12,8 @@
|
||||
00499993
|
||||
0089e9b3
|
||||
01300533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
000018B7
|
||||
00A8A023
|
||||
406282b3
|
||||
fe0294e3
|
||||
00140413
|
||||
@@ -25,8 +25,8 @@ fe0294e3
|
||||
0049d993
|
||||
0089e9b3
|
||||
01300533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
000018B7
|
||||
00A8A023
|
||||
406282b3
|
||||
fe0294e3
|
||||
01c45413
|
||||
@@ -38,8 +38,8 @@ fff2c293
|
||||
01029293
|
||||
fff2e293
|
||||
00500533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
000018B7
|
||||
00A8A023
|
||||
f5dff06f
|
||||
00512023
|
||||
00410113
|
||||
@@ -71,13 +71,13 @@ f5dff06f
|
||||
01148493
|
||||
01049493
|
||||
00900533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
000018B7
|
||||
00A8A023
|
||||
01c00e13
|
||||
0254d4b3
|
||||
00900533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
000018B7
|
||||
00A8A023
|
||||
fffe0e13
|
||||
fe0e16e3
|
||||
00a00893
|
||||
@@ -89,8 +89,8 @@ fe0e16e3
|
||||
00441413
|
||||
014469b3
|
||||
01300533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
000018B7
|
||||
00A8A023
|
||||
fe0416e3
|
||||
415a0a33
|
||||
fe0a10e3
|
||||
@@ -147,8 +147,8 @@ ffc10113
|
||||
0040e073
|
||||
ff100493
|
||||
00900533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
000018B7
|
||||
00A8A023
|
||||
00148493
|
||||
fe04c8e3
|
||||
00a00893
|
||||
@@ -160,8 +160,8 @@ fe04c8e3
|
||||
00441413
|
||||
014469b3
|
||||
01300533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
000018B7
|
||||
00A8A023
|
||||
fe0416e3
|
||||
415a0a33
|
||||
fe0a10e3
|
||||
@@ -218,8 +218,8 @@ ffc10113
|
||||
00100913
|
||||
00930023
|
||||
00900533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
000018B7
|
||||
00A8A023
|
||||
012484b3
|
||||
00130313
|
||||
fffe0e13
|
||||
@@ -228,8 +228,8 @@ fe0e12e3
|
||||
00000313
|
||||
00032483
|
||||
00900533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
000018B7
|
||||
00A8A023
|
||||
00430313
|
||||
fffe0e13
|
||||
fe0e14e3
|
||||
@@ -242,8 +242,8 @@ fe0e14e3
|
||||
00441413
|
||||
014469b3
|
||||
01300533
|
||||
02200893
|
||||
00000073
|
||||
000018B7
|
||||
00A8A023
|
||||
fe0416e3
|
||||
415a0a33
|
||||
fe0a10e3
|
||||
@@ -1,421 +0,0 @@
|
||||
.text
|
||||
addi sp, zero, 2000 #内存堆栈初始化
|
||||
|
||||
#############################################################
|
||||
#走马灯测?,测试addi,andi,slli,srli,srai,or,ori,nor,ecall LED按走马灯方式来回显示数据
|
||||
#############################################################
|
||||
|
||||
.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 #走马灯计数
|
||||
zmd_loop:
|
||||
|
||||
addi s0, s0, 1 #计算下一个走马灯的数
|
||||
andi s0, s0, 15
|
||||
|
||||
#######################################
|
||||
addi t0,zero,8
|
||||
addi t1,zero,1
|
||||
left:
|
||||
|
||||
slli s3, s3, 4 #走马灯左移
|
||||
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 #计算下一个走马灯的数
|
||||
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 #走马灯右移
|
||||
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
|
||||
# 使用?s6? s5?s4?s3?s0?a0?a7
|
||||
#############################################################################################
|
||||
|
||||
################# 保护现场
|
||||
InteruptProgram1:
|
||||
sw t0, 0(sp) #保护t0现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw t3, 0(sp) #保护t3现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s1, 0(sp) #保护s1现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
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) #uepc压栈保护
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
|
||||
|
||||
################# 开中断
|
||||
csrrsi zero,0x4,1 #ustatus.MIE=1
|
||||
|
||||
################# DIVU测试
|
||||
addi t0,zero,2 # /2
|
||||
addi s1,zero, 0x11
|
||||
slli s1,s1,8
|
||||
addi s1,s1,0x11
|
||||
slli s1,s1,16
|
||||
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
addi a7,zero,34
|
||||
ecall
|
||||
addi t3,zero,28 #ѭ������
|
||||
|
||||
divu_branch:
|
||||
divu s1,s1,t0 #����ָ��
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
addi a7,zero,34
|
||||
ecall #�����ǰֵ
|
||||
addi t3,t3, -1
|
||||
bne t3,zero,divu_branch #ѭ��
|
||||
|
||||
|
||||
addi a7,zero,10
|
||||
|
||||
################# 中断服务
|
||||
addi s6,zero,1 #中断?1,2,3 不同中断号显示值不一样
|
||||
addi s4,zero,3 #循环次数初始值
|
||||
addi s5,zero,1 #计数器累加值
|
||||
|
||||
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 #循环次数递减
|
||||
bne s4, zero, IntLoop1
|
||||
|
||||
################# 关中断
|
||||
csrrci zero,0x4,1 #ustatus.MIE=0
|
||||
|
||||
################# 恢复现场
|
||||
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)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s1, 0(sp) #恢复s1现场
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw t3, 0(sp) #恢复t3现场
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw t0, 0(sp) #恢复t0现场
|
||||
|
||||
################ 中断返回
|
||||
uret #同步开中断，uepc-->pc
|
||||
|
||||
|
||||
#InteruptProgram2:
|
||||
#############################################################################################
|
||||
# exceptoin 2
|
||||
# 使用?s6? s5?s4?s3?s0?a0?a7
|
||||
#############################################################################################
|
||||
|
||||
################# 保护现场
|
||||
InteruptProgram2:
|
||||
sw t1, 0(sp) #保护t1现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw t3, 0(sp) #保护t3现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s1, 0(sp) #保护s1现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
sw s2, 0(sp) #保护s2现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
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) #uepc压栈保护
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
|
||||
|
||||
################# 开中断
|
||||
csrrsi zero,0x4,1 #ustatus.MIE=1
|
||||
|
||||
################# BLT测试
|
||||
addi s1,zero,-15 #初始值
|
||||
blt_branch:
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
addi a7,zero,34
|
||||
ecall #输出当前值
|
||||
addi s1,s1,1
|
||||
blt s1,zero,blt_branch #当前指令
|
||||
|
||||
|
||||
addi a7,zero,10
|
||||
|
||||
################# 中断服务
|
||||
|
||||
addi s6,zero,2 #中断?1,2,3 不同中断号显示值不一样
|
||||
|
||||
addi s4,zero,3 #循环次数初始值
|
||||
addi s5,zero,1 #计数器累加值
|
||||
|
||||
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 #循环次数递减
|
||||
bne s4, zero, IntLoop2
|
||||
|
||||
################# 关中断
|
||||
csrrci zero,0x4,1 #ustatus.MIE=0
|
||||
|
||||
################# 恢复现场
|
||||
|
||||
|
||||
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) #恢复s0现场
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw a0, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw a7, 0(sp)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s2, 0(sp) #恢复s2现场
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s1, 0(sp) #恢复s1现场
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw t3, 0(sp) #恢复t3现场
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw t1, 0(sp) #恢复t1现场
|
||||
|
||||
################ 中断返回
|
||||
uret #同步开中断，uepc-->pc
|
||||
|
||||
|
||||
#InteruptProgram3:
|
||||
#############################################################################################
|
||||
# exceptoin 3
|
||||
# 使用?s6? s5?s4?s3?s0?a0?a7
|
||||
#############################################################################################
|
||||
|
||||
|
||||
################# 保护现场
|
||||
InteruptProgram3:
|
||||
sw s1, 0(sp) #保护s1现场
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
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) #uepc压栈保护
|
||||
addi sp, sp, 4
|
||||
|
||||
|
||||
################# 开中断
|
||||
csrrsi zero,0x4,1 #ustatus.MIE=1
|
||||
|
||||
################# SB测试
|
||||
addi t1,zero,0 #init_addr
|
||||
addi t3,zero,32 #counter
|
||||
|
||||
#sb写入 01,02,03,04
|
||||
addi s1,zero, 0x00 #
|
||||
addi s2,zero, 0x01 #
|
||||
|
||||
sb_store:
|
||||
sb s1,(t1)
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
addi a7,zero,34 # system call for print
|
||||
ecall # print
|
||||
|
||||
add s1,s1,s2 #data +1
|
||||
addi t1,t1,1 # addr ++
|
||||
addi t3,t3,-1 #counter
|
||||
bne t3,zero,sb_store
|
||||
|
||||
addi t3,zero,8
|
||||
addi t1,zero,0 # addr
|
||||
sb_branch:
|
||||
lw s1,(t1) #读出数据
|
||||
add a0,zero,s1
|
||||
addi a7,zero,34 # system call for print
|
||||
ecall # print
|
||||
addi t1,t1,4
|
||||
addi t3,t3, -1
|
||||
bne t3,zero,sb_branch
|
||||
|
||||
addi a7,zero,10 # system call for exit
|
||||
|
||||
|
||||
################# 中断服务
|
||||
addi s6,zero,3 #中断?1,2,3 不同中断号显示值不一样
|
||||
addi s4,zero,3 #循环次数初始值
|
||||
addi s5,zero,1 #计数器累加值
|
||||
|
||||
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 #循环次数递减
|
||||
bne s4, zero, IntLoop3
|
||||
|
||||
################# 关中断
|
||||
csrrci zero,0x4,1 #ustatus.MIE=0
|
||||
|
||||
|
||||
|
||||
################# 恢复现场
|
||||
|
||||
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)
|
||||
addi sp, sp, -4
|
||||
lw s1, 0(sp) #恢复s1现场
|
||||
|
||||
################ 中断返回
|
||||
uret #同步开中断，uepc-->pc
|
||||
|
||||
@@ -9,12 +9,18 @@
|
||||
// （[Place 30-415] IO Placement failed due to overutilization）。本模块只把
|
||||
// 开发板真正需要的外设引出来，其余调试端口不连接，因此不占用引脚：
|
||||
//
|
||||
// clk100 (E3) -> CPU 时钟（100 MHz，经 CLK_DIV 分频后给 CPU）
|
||||
// clk100 (E3) -> CPU 时钟（100 MHz，经 CPU_DIV 分频后给 CPU；默认 50 MHz，
|
||||
// 跑中断综合测试程序时用更慢的 CLK_DIV_INTRUPT，
|
||||
// 让数码管上每个数值停留更久，便于观察）
|
||||
// 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
|
||||
// led[15:0] -> 板载 LED[15:0]：显示 MMIO（LED_ADDR）写入值的低 16 位
|
||||
// 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
|
||||
// led_we (R12) -> LED16_B：有 MMIO 写入时亮，并拉长约 0.34 s 便于观察
|
||||
// an/seg/dp -> 板载 8 位七段数码管：显示程序写入 LED_ADDR 的 32 位
|
||||
// 十六进制数据（每 4 位对应一个数码管）
|
||||
//
|
||||
// 片内存储器：
|
||||
// ROM：ROM_WORDS 字，组合读，内容由 `include "cpu21_board_rom.vh"` 给出
|
||||
@@ -25,347 +31,405 @@
|
||||
// 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,
|
||||
// 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);
|
||||
|
||||
wire arst = ~rst_n; // 异步复位（高有效）
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 时钟：100 MHz / CLK_DIV（默认 2 = 50 MHz）给 CPU。
|
||||
//
|
||||
// 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，
|
||||
// 改分频比时两处要一起改。
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
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 == (CLK_DIV / 2 - 1)) begin
|
||||
clk_cnt <= 16'd0;
|
||||
clk_div <= ~clk_div;
|
||||
end
|
||||
else begin
|
||||
clk_cnt <= clk_cnt + 16'd1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
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;
|
||||
|
||||
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];
|
||||
|
||||
// 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;
|
||||
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; // 数码管：8 位十六进制
|
||||
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 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;
|
||||
|
||||
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 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"
|
||||
// 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;
|
||||
`else
|
||||
`include "cpu21_board_rom.vh"
|
||||
localparam integer CPU_DIV = CLK_DIV;
|
||||
`endif
|
||||
|
||||
end
|
||||
// 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;
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 数据 RAM：字节写使能 + 组合读
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [31:0] ram[0:RAM_WORDS-1];
|
||||
integer j;
|
||||
wire arst = ~rst_n; // 异步复位（高有效）
|
||||
|
||||
initial begin
|
||||
for (j = 0; j < RAM_WORDS; j = j + 1)
|
||||
ram[j] = 32'b0;
|
||||
end
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 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;
|
||||
|
||||
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);
|
||||
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
|
||||
|
||||
wire [31:0] instr_word = rom[rom_index];
|
||||
wire [31:0] data_rdata = ram_sel ? ram[ram_index] : 32'b0;
|
||||
wire clk_cpu = clk_div;
|
||||
|
||||
always @(posedge clk_cpu) begin
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 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
|
||||
|
||||
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])};
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 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
|
||||
`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"
|
||||
`else
|
||||
`include "cpu21_board_rom.vh"
|
||||
`endif
|
||||
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 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];
|
||||
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
|
||||
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),
|
||||
// 三个中断入口：必须与 sw/linker.ld 里
|
||||
// .text.isr1/2/3 的地址一致
|
||||
// IRQ1(0x100) = 关卡（游戏）入口
|
||||
// IRQ2(0x200) = 鼠标读取
|
||||
// IRQ3(0x300) = 备用
|
||||
.IRQ1_VECTOR (32'h0000_0100),
|
||||
.IRQ2_VECTOR (32'h0000_0200),
|
||||
.IRQ3_VECTOR (32'h0000_0300)
|
||||
) u_cpu (
|
||||
.clk (clk_cpu),
|
||||
.reset (reset),
|
||||
.instr_i (instr_word),
|
||||
.data_rdata_i(data_rdata),
|
||||
.irq_i (irq_vec),
|
||||
.go_i (go),
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 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)
|
||||
`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)
|
||||
`endif
|
||||
) 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)
|
||||
);
|
||||
// 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：显示 MMIO 写入值的低 16 位；写入指示拉长便于观察
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
assign led = led_data[15:0];
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 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
|
||||
|
||||
reg [23:0] led_we_cnt;
|
||||
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)
|
||||
led_we_cnt <= 24'd0;
|
||||
else if (led_valid)
|
||||
led_we_cnt <= 24'hFF_FFFF; // 约 0.34 s @50 MHz
|
||||
else if (led_we_cnt != 24'd0)
|
||||
led_we_cnt <= led_we_cnt - 24'd1;
|
||||
end
|
||||
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
|
||||
|
||||
assign led_we = (led_we_cnt != 24'd0);
|
||||
assign led = {{13{1'b0}}, irq_led_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
|
||||
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;
|
||||
// ---- 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
|
||||
initial begin
|
||||
for (k = 0; k < FB_WORDS; k = k + 1) fb[k] = 32'b0;
|
||||
end
|
||||
|
||||
always @(posedge clk_cpu) begin
|
||||
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];
|
||||
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
|
||||
end
|
||||
|
||||
wire [31:0] fb_rdata = fb[fb_raddr];
|
||||
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;
|
||||
// ---- 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)
|
||||
);
|
||||
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（显示项目程序写的 8 位十六进制数）----
|
||||
cpu21_seg7 u_seg7 (
|
||||
.clk (clk_cpu),
|
||||
.reset (reset),
|
||||
.seg_data_i(seg_data),
|
||||
.an_en_i (8'hFF),
|
||||
.an_o (an),
|
||||
.seg_o (seg),
|
||||
.dp_o (dp)
|
||||
);
|
||||
// ---- 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}
|
||||
// ---- 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
|
||||
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 ()
|
||||
)
|
||||
;
|
||||
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
|
||||
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
|
||||
endgenerate
|
||||
|
||||
endmodule
|
||||
|
||||
|
||||
File diff suppressed because it is too large
Load Diff
@@ -13,6 +13,11 @@ create_clock -add -name sys_clk_pin -period 10.00 -waveform {0 5} [get_ports { c
|
||||
create_generated_clock -name cpu_clk -source [get_ports { clk100 }] \
|
||||
-divide_by 2 [get_pins { clk_div_reg/Q }]
|
||||
|
||||
## 这里固定按最坏情况 50 MHz（-divide_by 2）约束。跑中断综合测试程序时 RTL 里的
|
||||
## CPU_DIV 会变成 8（12.5 MHz，见 cpu21_board_top.v 的 CLK_DIV_INTRUPT），实际
|
||||
## 时钟比这里的约束更慢，因此仍然满足——约束偏严，不会掩盖时序违例。
|
||||
## （真要改分频比时，两处都要改；把这里的 -divide_by 调大反而会放松约束。）
|
||||
|
||||
## 复位按键（CPU_RESETN，低有效）与"继续运行"按键（BTNC）
|
||||
set_property -dict { PACKAGE_PIN C12 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { rst_n }]
|
||||
set_property -dict { PACKAGE_PIN N17 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { go }]
|
||||
@@ -22,7 +27,8 @@ set_property -dict { PACKAGE_PIN J15 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { irq_sw
|
||||
set_property -dict { PACKAGE_PIN L16 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { irq_sw[1] }]
|
||||
set_property -dict { PACKAGE_PIN M13 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { irq_sw[2] }]
|
||||
|
||||
## 16 位 LED：显示 MMIO 写入值的低 16 位
|
||||
## 16 位 LED：LED[2:0] = 三路中断指示（请求出现即亮，ISR 执行 uret 返回后灭），
|
||||
## LED[15:3] 熄灭
|
||||
set_property -dict { PACKAGE_PIN H17 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { led[0] }]
|
||||
set_property -dict { PACKAGE_PIN K15 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { led[1] }]
|
||||
set_property -dict { PACKAGE_PIN J13 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { led[2] }]
|
||||
@@ -40,7 +46,7 @@ set_property -dict { PACKAGE_PIN V14 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { led[13
|
||||
set_property -dict { PACKAGE_PIN V12 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { led[14] }]
|
||||
set_property -dict { PACKAGE_PIN V11 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { led[15] }]
|
||||
|
||||
## LED16_B：MMIO 写入指示（拉长约 0.34 s @50 MHz）
|
||||
## LED16_B：MMIO 写入指示（约 0.34 s @50 MHz；中断程序的 12.5 MHz 下约 1.36 s）
|
||||
set_property -dict { PACKAGE_PIN R12 IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { led_we }]
|
||||
|
||||
## 上板调试时可把 MMIO 写入的 LED 寄存器也引到 LED16_R/G，
|
||||
|
||||
@@ -8,121 +8,99 @@
|
||||
// an_en_i 每一位对应一个数码管的使能（1 = 显示，0 = 熄灭）。
|
||||
// 输出：an_o[7:0] 位选（低有效）、seg_o[6:0] 段选 a..g（低有效）、dp_o 小数点。
|
||||
//
|
||||
// 扫描频率：CLK_DIV 分频后约 1 kHz 切换一位（8 位 => 每位数码管 125 Hz 刷新）。
|
||||
// 扫描频率：REFRESH_DIV 分频后约 1 kHz 切换一位（8 位 => 每位数码管 125 Hz
|
||||
// 刷新）。REFRESH_DIV 由顶层按 CPU 时钟频率给出（默认 50000 @50 MHz），
|
||||
// 这样 CPU 降频时扫描刷新率不会跟着变慢。
|
||||
// 板载数码管是共阳极：位选拉低选中，段选拉低点亮。
|
||||
// -----------------------------------------------------------------------------
|
||||
module cpu21_seg7 #(
|
||||
parameter integer REFRESH_DIV = 50000 // 50 MHz / 50000 = 1 kHz
|
||||
) (
|
||||
input wire clk,
|
||||
input wire reset,
|
||||
input wire [31:0] seg_data_i, // 8 个十六进制数字
|
||||
input wire [ 7:0] an_en_i, // 每位是否显示
|
||||
output reg [ 7:0] an_o, // 位选，低有效
|
||||
output reg [ 6:0] seg_o, // 段选 a..g，低有效
|
||||
output reg dp_o // 小数点，低有效
|
||||
);
|
||||
parameter integer REFRESH_DIV = 50000 // 50 MHz / 50000 = 1 kHz 切换一位
|
||||
) (
|
||||
input wire clk,
|
||||
input wire reset,
|
||||
input wire [31:0] seg_data_i, // 8 个十六进制数字
|
||||
input wire [ 7:0] an_en_i, // 每位是否显示
|
||||
output reg [ 7:0] an_o, // 位选，低有效
|
||||
output reg [ 6:0] seg_o, // 段选 a..g，低有效
|
||||
output reg dp_o // 小数点，低有效
|
||||
);
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 刷新计数与当前位
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [15:0] div_q;
|
||||
reg [2:0] digit_q;
|
||||
wire tick = (div_q == (REFRESH_DIV - 1));
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 刷新计数与当前位
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 计数位宽要能装下 REFRESH_DIV-1：顶层按 CPU 频率等比给出该值
|
||||
//（50 MHz 时 50000，12.5 MHz 时 12500；若不分频直接跑 100 MHz 则 100000），
|
||||
// 因此这里用 20 位（最大约 100 万）留足余量。
|
||||
reg [19:0] div_q;
|
||||
reg [ 2:0] digit_q;
|
||||
wire tick = (div_q == (REFRESH_DIV - 1));
|
||||
|
||||
always @(posedge clk or posedge reset) begin
|
||||
if (reset) begin
|
||||
div_q <= 16'd0;
|
||||
digit_q <= 3'd0;
|
||||
end
|
||||
else if (tick) begin
|
||||
div_q <= 16'd0;
|
||||
digit_q <= digit_q + 3'd1;
|
||||
end
|
||||
else begin
|
||||
div_q <= div_q + 16'd1;
|
||||
end
|
||||
always @(posedge clk or posedge reset) begin
|
||||
if (reset) begin
|
||||
div_q <= 20'd0;
|
||||
digit_q <= 3'd0;
|
||||
end else if (tick) begin
|
||||
div_q <= 20'd0;
|
||||
digit_q <= digit_q + 3'd1;
|
||||
end else begin
|
||||
div_q <= div_q + 16'd1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
// 当前要显示的十六进制数字
|
||||
reg [3:0] nib;
|
||||
always @* begin
|
||||
case (digit_q)
|
||||
3'd0:
|
||||
nib = seg_data_i[3:0];
|
||||
3'd1:
|
||||
nib = seg_data_i[7:4];
|
||||
3'd2:
|
||||
nib = seg_data_i[11:8];
|
||||
3'd3:
|
||||
nib = seg_data_i[15:12];
|
||||
3'd4:
|
||||
nib = seg_data_i[19:16];
|
||||
3'd5:
|
||||
nib = seg_data_i[23:20];
|
||||
3'd6:
|
||||
nib = seg_data_i[27:24];
|
||||
default:
|
||||
nib = seg_data_i[31:28];
|
||||
endcase
|
||||
end
|
||||
// 当前要显示的十六进制数字
|
||||
reg [3:0] nib;
|
||||
always @* begin
|
||||
case (digit_q)
|
||||
3'd0: nib = seg_data_i[3:0];
|
||||
3'd1: nib = seg_data_i[7:4];
|
||||
3'd2: nib = seg_data_i[11:8];
|
||||
3'd3: nib = seg_data_i[15:12];
|
||||
3'd4: nib = seg_data_i[19:16];
|
||||
3'd5: nib = seg_data_i[23:20];
|
||||
3'd6: nib = seg_data_i[27:24];
|
||||
default: nib = seg_data_i[31:28];
|
||||
endcase
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 十六进制 -> 七段码（bit0=a ... bit6=g，1 表示该段点亮）
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [6:0] seg_on;
|
||||
always @* begin
|
||||
case (nib)
|
||||
4'h0:
|
||||
seg_on = 7'b0111111;
|
||||
4'h1:
|
||||
seg_on = 7'b0000110;
|
||||
4'h2:
|
||||
seg_on = 7'b1011011;
|
||||
4'h3:
|
||||
seg_on = 7'b1001111;
|
||||
4'h4:
|
||||
seg_on = 7'b1100110;
|
||||
4'h5:
|
||||
seg_on = 7'b1101101;
|
||||
4'h6:
|
||||
seg_on = 7'b1111101;
|
||||
4'h7:
|
||||
seg_on = 7'b0000111;
|
||||
4'h8:
|
||||
seg_on = 7'b1111111;
|
||||
4'h9:
|
||||
seg_on = 7'b1101111;
|
||||
4'hA:
|
||||
seg_on = 7'b1110111;
|
||||
4'hB:
|
||||
seg_on = 7'b1111100;
|
||||
4'hC:
|
||||
seg_on = 7'b0111001;
|
||||
4'hD:
|
||||
seg_on = 7'b1011110;
|
||||
4'hE:
|
||||
seg_on = 7'b1111001;
|
||||
default:
|
||||
seg_on = 7'b1110001; // F
|
||||
endcase
|
||||
end
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 十六进制 -> 七段码（bit0=a ... bit6=g，1 表示该段点亮）
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
reg [6:0] seg_on;
|
||||
always @* begin
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||||
case (nib)
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||||
4'h0: seg_on = 7'b0111111;
|
||||
4'h1: seg_on = 7'b0000110;
|
||||
4'h2: seg_on = 7'b1011011;
|
||||
4'h3: seg_on = 7'b1001111;
|
||||
4'h4: seg_on = 7'b1100110;
|
||||
4'h5: seg_on = 7'b1101101;
|
||||
4'h6: seg_on = 7'b1111101;
|
||||
4'h7: seg_on = 7'b0000111;
|
||||
4'h8: seg_on = 7'b1111111;
|
||||
4'h9: seg_on = 7'b1101111;
|
||||
4'hA: seg_on = 7'b1110111;
|
||||
4'hB: seg_on = 7'b1111100;
|
||||
4'hC: seg_on = 7'b0111001;
|
||||
4'hD: seg_on = 7'b1011110;
|
||||
4'hE: seg_on = 7'b1111001;
|
||||
default: seg_on = 7'b1110001; // F
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||||
endcase
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||||
end
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||||
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// ---------------------------------------------------------------------------
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||||
// 位选与段选输出（共阳极 => 低有效）
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||||
// ---------------------------------------------------------------------------
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always @(posedge clk or posedge reset) begin
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||||
if (reset) begin
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||||
an_o <= 8'hFF;
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||||
seg_o <= 7'h7F;
|
||||
dp_o <= 1'b1;
|
||||
end
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||||
else if (tick) begin
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||||
an_o <= ~(8'b0000_0001 << digit_q) | ~an_en_i;
|
||||
seg_o <= ~seg_on;
|
||||
dp_o <= 1'b1; // 不用小数点
|
||||
end
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
// 位选与段选输出（共阳极 => 低有效）
|
||||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||||
always @(posedge clk or posedge reset) begin
|
||||
if (reset) begin
|
||||
an_o <= 8'hFF;
|
||||
seg_o <= 7'h7F;
|
||||
dp_o <= 1'b1;
|
||||
end else if (tick) begin
|
||||
an_o <= ~(8'b0000_0001 << digit_q) | ~an_en_i;
|
||||
seg_o <= ~seg_on;
|
||||
dp_o <= 1'b1; // 不用小数点
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
endmodule
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||||
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||||
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||||
@@ -0,0 +1,414 @@
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||||
#!/usr/bin/env python3
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||||
"""把中断测试程序适配到这块 CPU 上板运行（只改 ROM 内容，不改 CPU 语义）。
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||||
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||||
背景
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programs/risc-v-intrupt-ccab.hex 是课程的中断/异常测试程序（270 字）。
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直接放进板上 ROM 会有两个问题：
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1) ISR 里的 ecall 会停机
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||||
三个中断服务程序里各有一条 "addi a7,zero,10" + "ecall"。这颗 CPU 的约定是
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||||
a7==34 的 ecall 是历史"显示"调用（无操作），其余 a7 值一律让流水线停机并等待
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||||
go_i。于是 ISR 跑到这里就卡住：后面的中断服务显示循环永远不执行，主程序的
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||||
跑马灯也停在原地。
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||||
-> 把 "addi a7,zero,10" + "ecall" 换成两条 NOP。
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||||
2) 显示刷新太快，数码管上看不出跑马灯
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||||
原来的显示是 "lui a7,1" + "sw a0,0(a7)"（写 MMIO 的 LED 寄存器）。主循环里
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||||
两次显示只隔几拍（50 MHz 下约 0.1 us），而数码管是按位动态扫描的，根本来不及
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||||
分辨，只会看到一片亮。
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||||
-> 把每条显示换成 "jal ra,DISP_DLY" + "nop"，由追加在 ROM 末尾的 DISP_DLY
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||||
完成"写 LED 寄存器 + 约 10 ms 延时"。
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||||
（注意：早先把旧的 "addi a7,zero,34 + ecall" 换成 MMIO 存储时，rs1 域算错，
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||||
把 sw 写成了 sb —— 只更新 LED 寄存器的低字节，高位一直是旧值，显示自然是
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||||
错的。DISP_DLY 内部统一用正确的 sw 写整个字，这个脚本会顺带纠正。）
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||||
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||||
3) **修正 ISR2 / ISR3 的现场恢复顺序**
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||||
原始 hex 是手工改过的，两个 ISR 的出栈顺序被写乱（ISR1 是对的）：
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* ISR3：把 s1 从 s3 的槽位弹出，于是 s1 被写成 s3 保存的值 0xFFFFF111；
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||||
ISR3 返回后，正在跑 BLT 测试的 ISR2 的循环计数 s1 就变成了 -3823，
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||||
循环要跑 3800 多次（约 170 万周期）才退出 —— 看起来就是“二级中断返回
|
||||
之后卡住”；
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||||
* ISR2：s0/s2/a0/a7/s1/t3/t1 全部错位，返回后调用者的这些寄存器被破坏。
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||||
-> 按 asm 清单里正确的 LIFO 顺序，只改 12 条 `lw` 的目标寄存器（字数不变、
|
||||
地址不动），ISR3 改 5 条、ISR2 改 7 条。
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||||
|
||||
5) **修正 ISR3 的 SB 测试用到的未保存寄存器**
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||||
ISR3 的现场只保存了 s1/a7/a0/s0/s3/s4/s5/s6/uepc，但它的 SB 测试却用
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||||
t1（地址）、t3（计数）、s2（增量）—— 这三个都没保存。后果：
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||||
* 若 IRQ3 抢占正在跑 DIVU 测试的 ISR1（ISR1 用 t3 做递减计数），ISR1 的
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||||
计数会被 ISR3 改成 0；ISR1 恢复后 `addi t3,t3,-1` 得到 -1，`bne t3,zero`
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||||
永远成立 —— ISR1 的 DIVU 循环再也出不来，表现为“三级中断之后卡住”；
|
||||
* 主程序的跑马灯步长 t1 也会被改掉。
|
||||
-> 改用 ISR3 自己保存的 s4/s5/s6：SB 测试结束后紧接着的 IntLoop3
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||||
（0x3B4 起）会重新给它们赋值，所以这样换是安全的；同样只改寄存器域，
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||||
字数与地址不变。
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||||
6) **ISR 不能破坏被打断代码的 ra**
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||||
三个 ISR 的现场里都保存了 s1/a7/a0/s0/s3/s4/s5/s6（外加各自的测试寄存器），
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||||
但**都没有保存 ra**，而它们要调用显示例程，`jal ra,DISP_DLY` 会把 ra 写成
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||||
ISR 内部的返回地址。后果：如果中断恰好落在被打断代码依赖 ra 的位置
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||||
—— 典型就是主程序正停在 DISP_DLY 末尾的 `jalr zero,0(ra)`（第 0x454 字）
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||||
—— 中断返回后 `jalr` 会跳到 ra 里的地址，也就是 ISR 内部的某条指令上，
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||||
于是一路执行到 ISR 结尾的 `csrrci zero,0x4,1`，把 MIE 永久清零：
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||||
“跑一阵子之后拨开关再也不响应，只能按复位”。窗口只有 1~2 拍，所以平时
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||||
很难遇到（仿真里把延时改到极小才会碰上）。
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||||
-> 给 ISR 另加一份显示例程 DISP_DLY_ISR（0x458），链接寄存器改用 **a0**，
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||||
显示值改走 **a7**：这两个寄存器三个 ISR 都保存/恢复，所以
|
||||
* ISR 完全不碰 ra，被打断的代码停在 DISP_DLY 哪里都安全；
|
||||
* ISR 自己被内层中断打断时，内层 ISR 返回也会把 a0/a7 恢复成被打断时
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||||
的值，所以 DISP_DLY_ISR 自己的 `jalr zero,0(a0)` 同样安全。
|
||||
主程序的 3 个显示点仍用原来的 DISP_DLY（链接在 ra，行为不变）。
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||||
每个 ISR 显示点：`jal ra,DISP_DLY` + `nop` 换成
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||||
`add a7,a0,zero` + `jal a0,DISP_DLY_ISR` —— 仍是 2 字换 2 字。
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||||
|
||||
以上替换都是 **2 字换 2 字**，两个例程又追加在最后一条指令（uret）之后，所以
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||||
**所有指令地址都保持不变**，三个中断入口仍然是 0x0AC / 0x1E4 / 0x308。
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||||
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||||
DISP_DLY（8 字，追加在程序末尾）
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--------------------------------
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||||
sw ra, 256(sp) # 保存返回地址
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lui a7, 1 # a7 = 0x1000 = LED_ADDR
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||||
sw a0, 0(a7) # 把 a0 写进 LED 寄存器（数码管显示它的 8 位十六进制）
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||||
lui t2, DELAY # 计数初值为负，向上数到 0（约 10 ms @50 MHz）
|
||||
1: addi t2, t2, 1
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||||
blt t2, zero, 1b
|
||||
lw ra, 256(sp)
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||||
jalr zero, ra, 0
|
||||
|
||||
为什么返回地址存在 sp+256 而不是程序栈里：
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||||
本程序的 ISR 是“先把 sp 加上去，再往里存”的向上增长栈，一层最多占 48 字节，
|
||||
最多嵌套 4 层（IRQ_STACK_DEPTH=4）共 192 字节，所以 [sp, sp+192) 是中断随时
|
||||
可能写到的区域。把返回地址放在 sp+256（越过了这个区域）：
|
||||
* 从 ISR 里调用时，不会覆盖 ISR 存好的 s6 / uepc（早期用 sp-8 就是这么坏掉的：
|
||||
uepc 被写坏后 uret 会返回到 ISR 内部地址，最后执行到 csrrci 把 MIE 永久清零）；
|
||||
* 中断（包括多层嵌套）随时打断延时也不会破坏它，因为嵌套 ISR 只会在
|
||||
[sp, sp+192) 里压栈；
|
||||
* 每次调用各用自己 sp+256 的位置，所以嵌套调用也互不影响。
|
||||
延时计数不用“递减到 0”而用“负数向上数到 0”：万一被嵌套调用改掉了 t2，循环也
|
||||
只会在 t2 >= 0 时立即退出，不会像递减写法那样绕成 40 亿次而死等。
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||||
用法
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----
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||||
python tools/adapt_intrupt_ccab.py <输入.hex> <输出.vh> [输出_fast.hex]
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||||
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||||
<输入.hex> programs/risc-v-intrupt-ccab.hex（未适配的原始镜像）
|
||||
<输出.vh> srcs/board/risc-v-intrupt-ccab.vh（上板综合用）
|
||||
[输出_fast.hex] 可选：延时改成约 0.6 us 的仿真专用版本。上板一次中断服务要跑
|
||||
几十毫秒（几十万个时钟），仿真跑完整流程会很慢，因此仿真用这个
|
||||
快版来验证控制流（入口 / 中断返回 / 不停机），延时量本身不影响
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||||
控制流。
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"""
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||||
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||||
import sys
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||||
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||||
NOP = 0x00000013
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||||
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||||
LED_ADDR_HI = 1 # lui a7, 1 -> a7 = 0x1000（LED_ADDR）
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||||
# 延时计数：计数初值为负，向上数到 0。0xFFFC0000 -> 0x40000 = 262144 次
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||||
# （每轮约 2 个时钟）= 52.4 万个时钟 ≈ 10 ms @50 MHz。
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||||
DELAY_NEG_HI = 0xFFFC0
|
||||
DELAY_FAST_NEG = -16 # 仿真用：addi t2, zero, -16 ≈ 0.6 us
|
||||
|
||||
# DISP_DLY 保存返回地址的偏移：必须大于 ISR 最大嵌套栈用量（4 层 x 48B = 192B）
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||||
LINK_SLOT = 256
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||||
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||||
# 寄存器号
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||||
ZERO, RA, SP, GP, T2, A0, A7 = 0, 1, 2, 3, 7, 10, 17
|
||||
|
||||
|
||||
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)
|
||||
|
||||
|
||||
HALT_LOAD = enc_i(10, ZERO, 0, A7) # addi a7, zero, 10
|
||||
ECALL = 0x00000073
|
||||
DISP_LUI = enc_u(LED_ADDR_HI, A7) # lui a7, 1
|
||||
DISP_SW = enc_s(0, A0, A7, 2) # sw a0, 0(a7) <- 正确：字写
|
||||
DISP_SB_BAD = enc_s(0, A0, A7, 0) # sb a0, 0(a7) <- 误写成字节写，一并修正
|
||||
# 说明：这两种都当成"显示点"。DISP_DLY 内部一律用正确的 sw 写整个字，因此即使
|
||||
# 输入镜像里是 sb（只写低字节，显示的高位会残留旧值），适配后也会恢复正常。
|
||||
|
||||
|
||||
def disp_dly(delay_word):
|
||||
"""DISP_DLY 的 8 条指令（delay_word 决定延时长短）。
|
||||
|
||||
返回地址存在 sp+LINK_SLOT，位于 ISR 可能压栈的区域之上，所以中断（含嵌套）
|
||||
打断延时也不会破坏它 —— 见文件头的说明。
|
||||
"""
|
||||
return [
|
||||
enc_s(LINK_SLOT, RA, SP, 2), # sw ra, 256(sp)
|
||||
DISP_LUI, # lui a7, 1
|
||||
DISP_SW, # sw a0, 0(a7)
|
||||
delay_word, # lui t2, 0xFFFC0 / addi t2, zero, -16
|
||||
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(delay_word):
|
||||
"""ISR 专用的显示/延时例程（8 条）—— 链接寄存器用 a0，不用 ra。
|
||||
|
||||
三个 ISR 的现场都保存了 a7 与 a0（s1/a7/a0/s0/s3/s4/s5/s6），所以把链接放
|
||||
a0、把显示值放 a7 不会额外破坏任何东西；而 ra 完全不被触碰，被打断的代码
|
||||
即使停在主 DISP_DLY 的 `jalr zero,0(ra)` 上也不会被破坏。
|
||||
"""
|
||||
return [
|
||||
enc_s(LINK_SLOT, A0, SP, 2), # sw a0, 256(sp) 保存链接寄存器
|
||||
enc_u(LED_ADDR_HI, A0), # lui a0, 1 a0 = 0x1000
|
||||
enc_s(0, A7, A0, 2), # sw a7, 0(a0) 显示 a7
|
||||
delay_word, # lui t2, 0xFFFC0 / addi t2,zero,-16
|
||||
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
|
||||
]
|
||||
|
||||
|
||||
# 三个中断入口的原指令（核对地址没有跑偏）
|
||||
ISR_ENTRY = {43: 0x00512023, 121: 0x00612023, 194: 0x00912023}
|
||||
# 三个 ISR 的代码从 ISR1 入口开始一直排到程序末尾（主程序在它之前）
|
||||
ISR1_WORD = min(ISR_ENTRY)
|
||||
|
||||
# 需要修正目标寄存器的 `lw X,0(sp)`：addr -> (当前错误的 rd, 正确的 rd)
|
||||
# ISR3（入口 0x308）恢复顺序应为：uepc,s6,s5,s4,s3,s0,a0,a7,s1
|
||||
# ISR2（入口 0x1E4）恢复顺序应为：uepc,s6,s5,s4,s3,s0,a0,a7,s2,s1,t3,t1
|
||||
FIX_POPS = {
|
||||
0x410: (9, 19), 0x418: (19, 8), 0x420: (8, 10),
|
||||
0x428: (10, 17), 0x430: (17, 9), # ISR3
|
||||
0x2D0: (18, 8), 0x2D8: (9, 10), 0x2E0: (28, 17),
|
||||
0x2E8: (6, 18), 0x2F0: (8, 9), 0x2F8: (10, 28),
|
||||
0x300: (17, 6), # ISR2
|
||||
}
|
||||
|
||||
# ISR3 的 SB 测试用了未保存的 t1/t3/s2 -> 改成 ISR3 自己保存的 s4/s5/s6
|
||||
# addr -> (要改的域, 原寄存器号, 新寄存器号)
|
||||
T1, T3, S2, S4, S5, S6 = 6, 28, 18, 20, 21, 22
|
||||
FIX_ISR3_SB = {
|
||||
0x358: ('rd', T1, S4), 0x35C: ('rd', T3, S5),
|
||||
0x364: ('rd', S2, S6), 0x368: ('rs1', T1, S4),
|
||||
0x378: ('rs2', S2, S6), 0x37C: ('rd_rs1', T1, S4),
|
||||
0x380: ('rd_rs1', T3, S5), 0x384: ('rs1', T3, S5),
|
||||
0x388: ('rd', T3, S5), 0x38C: ('rd', T1, S4),
|
||||
0x390: ('rs1', T1, S4), 0x3A0: ('rd_rs1', T1, S4),
|
||||
0x3A4: ('rd_rs1', T3, S5), 0x3A8: ('rs1', T3, S5),
|
||||
}
|
||||
|
||||
|
||||
def read_hex(path):
|
||||
words = []
|
||||
with open(path, encoding="ascii") as f:
|
||||
for line in f:
|
||||
line = line.split("//")[0].strip()
|
||||
if line:
|
||||
words.append(int(line, 16))
|
||||
return words
|
||||
|
||||
|
||||
def patch(words):
|
||||
"""返回 (适配后的字表, 适配后的快版字表, 统计信息)。"""
|
||||
halt_sites = [i for i in range(len(words) - 1)
|
||||
if words[i] == HALT_LOAD and words[i + 1] == ECALL]
|
||||
if len(halt_sites) != 3:
|
||||
raise SystemExit("预期 3 处 'addi a7,zero,10 + ecall'（ISR 停机点），"
|
||||
"实际找到 %d 处；输入文件不是预期的原始镜像？" % len(halt_sites))
|
||||
|
||||
disp_sites = [i for i in range(len(words) - 1)
|
||||
if words[i] == DISP_LUI
|
||||
and words[i + 1] in (DISP_SW, DISP_SB_BAD)]
|
||||
if len(disp_sites) != 11:
|
||||
raise SystemExit("预期 11 处 'lui a7,1 + sw/sb a0,0(a7)'（显示点），"
|
||||
"实际找到 %d 处；输入文件不是预期的原始镜像？" % len(disp_sites))
|
||||
|
||||
bad_store = [i for i in disp_sites if words[i + 1] == DISP_SB_BAD]
|
||||
|
||||
for i in halt_sites:
|
||||
words[i] = NOP
|
||||
words[i + 1] = NOP
|
||||
|
||||
# plain 变体：只去掉停机 ecall，显示保持原来的 "lui + sw" 两字写法
|
||||
# （必须在把显示点改成 jal 之前取副本，否则会生成“跳到没有函数体的地址”的镜像）
|
||||
plain = list(words)
|
||||
|
||||
# DISP_DLY 紧跟在原程序的最后一条指令之后（原程序长度不变）
|
||||
disp_pc = 4 * len(words)
|
||||
isr_pc = disp_pc + 32 # ISR 专用的 DISP_DLY_ISR 再占 8 字
|
||||
isr_sites = []
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for i in disp_sites:
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if i >= ISR1_WORD:
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# 三个 ISR 里的显示点：改用 a0 做链接寄存器、显示值走 a7
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# 注意 jal 落在显示点的后一条（i+1）上，偏移要相对它自己算
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isr_sites.append(i)
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words[i] = enc_i(0, A0, 0, A7) # add a7, a0, zero
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words[i + 1] = enc_j(isr_pc - 4 * (i + 1), A0) # jal a0, DISP_DLY_ISR
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else:
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# 主程序里的显示点：照旧用 ra 链接
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words[i] = enc_j(disp_pc - 4 * i, RA)
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words[i + 1] = NOP
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if not isr_sites:
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raise SystemExit("没有找到 ISR 里的显示点；中断入口地址对不上？")
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# 自检：把刚写进去的 jal 偏移反解出来，确认真的跳到两个例程的入口
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def jal_target(w, pc):
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imm = (((w >> 31) & 1) << 20) | (((w >> 21) & 0x3FF) << 1) \
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| (((w >> 20) & 1) << 11) | (((w >> 12) & 0xFF) << 12)
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if imm & 0x100000:
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imm -= 0x200000
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return pc + imm
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for i in disp_sites:
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if i >= ISR1_WORD:
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want, at = isr_pc, 4 * (i + 1) # ISR：jal 在显示点后一条
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else:
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want, at = disp_pc, 4 * i # 主程序：jal 就在显示点上
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got = jal_target(words[at // 4], at)
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if got != want:
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raise SystemExit("显示点 0x%03X 的跳转目标算错了：0x%03X != 0x%03X"
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% (4 * i, got, want))
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for idx, want in ISR_ENTRY.items():
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if words[idx] != want:
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raise SystemExit("中断入口 0x%03X 处的指令被改动了（%08X != %08X）"
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% (4 * idx, words[idx], want))
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# --- 4) 修正 ISR2 / ISR3 的现场恢复顺序（只改 lw 的 rd 域） ---
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fixed_pops = 0
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for pc, (bad_rd, rd) in FIX_POPS.items():
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w = words[pc // 4]
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op, f3 = w & 0x7F, (w >> 12) & 7
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rs1, imm = (w >> 15) & 0x1F, (w >> 20) & 0xFFF
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old_rd = (w >> 7) & 0x1F
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if not (op == 0x03 and f3 == 2 and rs1 == SP and imm == 0):
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raise SystemExit("0x%03X 不是预期的 `lw X,0(sp)`（%08X）" % (pc, w))
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if old_rd == rd:
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continue # 已经是对的（重复运行时跳过）
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if old_rd != bad_rd:
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raise SystemExit("0x%03X 的目标寄存器不是预期的 %d（实际 %d）"
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% (pc, bad_rd, old_rd))
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||||
words[pc // 4] = (w & ~(0x1F << 7)) | (rd << 7)
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fixed_pops += 1
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# --- 5) 把 ISR3 SB 测试里的 t1/t3/s2 换成 s4/s5/s6 ---
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def set_field(w, name, val):
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if name == 'rd':
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return (w & ~(0x1F << 7)) | (val << 7)
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if name == 'rs1':
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||||
return (w & ~(0x1F << 15)) | (val << 15)
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||||
if name == 'rs2':
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||||
return (w & ~(0x1F << 20)) | (val << 20)
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||||
if name == 'rd_rs1':
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||||
return ((w & ~(0x1F << 7)) | (val << 7)) & ~(0x1F << 15) | (val << 15)
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raise SystemExit('未知域 ' + name)
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fixed_sb = 0
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||||
for pc, (field, old, new) in FIX_ISR3_SB.items():
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w = words[pc // 4]
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idx = {'rd': (w >> 7) & 0x1F, 'rs1': (w >> 15) & 0x1F,
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||||
'rs2': (w >> 20) & 0x1F}
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||||
if field == 'rd_rs1':
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cur = idx['rd']
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if idx['rs1'] != cur:
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raise SystemExit('0x%03X 的 rd/rs1 不一致' % pc)
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else:
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cur = idx[field]
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if cur == new:
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continue # 已经改过了
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if cur != old:
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raise SystemExit('0x%03X 的 %s 不是预期的 %d（实际 %d）'
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||||
% (pc, field, old, cur))
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||||
words[pc // 4] = set_field(w, field, new)
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||||
fixed_sb += 1
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||||
slow = disp_dly(enc_u(DELAY_NEG_HI, T2)) + disp_dly_isr(enc_u(DELAY_NEG_HI, T2))
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||||
fast = disp_dly(enc_i(DELAY_FAST_NEG, ZERO, 0, T2)) \
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||||
+ disp_dly_isr(enc_i(DELAY_FAST_NEG, ZERO, 0, T2))
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||||
return (words + slow, words + fast, plain,
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||||
(halt_sites, disp_sites, disp_pc,
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||||
[i for i in disp_sites if i < ISR1_WORD], isr_sites,
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bad_store, fixed_pops, fixed_sb))
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def write_hex(path, words):
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with open(path, "w", encoding="ascii", newline="\n") as f:
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for w in words:
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f.write("%08X\n" % w)
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||||
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||||
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def write_vh(path, words, src_name, total, note):
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||||
with open(path, "w", encoding="utf-8", newline="\n") as f:
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||||
f.write(" // 由 tools/adapt_intrupt_ccab.py 生成 —— 不要手改\n")
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||||
f.write(" // source: %s（%d 字，其余地址填 NOP）\n"
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||||
% (src_name, len(words)))
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||||
f.write(" // %s\n" % note)
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||||
for addr in range(total):
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||||
w = words[addr] if addr < len(words) else NOP
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f.write(" rom[%d] = 32'h%08X;\n" % (addr, w))
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def main():
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||||
if len(sys.argv) < 3:
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raise SystemExit(__doc__.strip().split("用法")[-1])
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src, dst_vh = sys.argv[1], sys.argv[2]
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||||
dst_fast = sys.argv[3] if len(sys.argv) > 3 else None
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||||
dst_plain = sys.argv[4] if len(sys.argv) > 4 else None
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||||
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||||
words = read_hex(src)
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||||
slow, fast, plain, (halt_sites, disp_sites, disp_pc, main_sites, isr_sites,
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bad_store, fixed_pops, fixed_sb) = patch(words)
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||||
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||||
total = 1024
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||||
write_vh(dst_vh, slow, src, total,
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||||
"已适配：去掉 ISR 停机 ecall、显示改为 MMIO+DISP_DLY（约 10 ms）")
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||||
if dst_fast:
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write_hex(dst_fast, fast)
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||||
if dst_plain:
|
||||
write_hex(dst_plain, plain)
|
||||
|
||||
print("适配完成：%s（原程序 %d 字 + DISP_DLY %d 字 = %d 字）"
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||||
% (dst_vh, len(words), len(slow) - len(words), len(slow)))
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||||
print(" 去掉的停机 ecall 位置：%s"
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||||
% ", ".join("0x%03X" % (4 * i) for i in halt_sites))
|
||||
print(" 换成显示调用的点：主程序 %s｜ISR %s"
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||||
% (", ".join("0x%03X" % (4 * i) for i in main_sites),
|
||||
", ".join("0x%03X" % (4 * i) for i in isr_sites)))
|
||||
print(" DISP_DLY 本体：0x%03X - 0x%03X（主程序用，链接在 ra）"
|
||||
% (disp_pc, disp_pc + 28))
|
||||
print(" DISP_DLY_ISR 本体：0x%03X - 0x%03X（ISR 用，链接在 a0，不碰 ra）"
|
||||
% (disp_pc + 32, disp_pc + 60))
|
||||
print(" 修正的现场恢复顺序：%d 条" % fixed_pops)
|
||||
print(" ISR3 SB 测试改用的已保存寄存器：%d 条" % fixed_sb)
|
||||
if bad_store:
|
||||
print(" 顺带修正的字节写显示：%s"
|
||||
% ", ".join("0x%03X" % (4 * i) for i in bad_store))
|
||||
print(" 中断入口（不变）：0x0AC / 0x1E4 / 0x308")
|
||||
if dst_fast:
|
||||
print(" 仿真快版：%s（延时约 0.6 us）" % dst_fast)
|
||||
|
||||
|
||||
main()
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