Anccend/risc-v-cpu
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feat/saolei-minesweeper
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Alpha 9dfff16794 feat(board): 支持 PS/2 键盘（与鼠标共用板载 USB HID 口），并修好 PS/2 帧校验 
一、修 PS/2 接收器的真 bug —— 这就是上板“鼠标毫无反应”的根因
  鼠标和键盘两个接收模块原来是同一个写法错误：
  * 帧用整体右移 {data, frame_q[10:1]}，判 frame_q[10] 时停止位还没移进来，判到的
    其实是校验位；取数据 frame_q[8:1] 也因此整体错一位
  * 校验位按“偶校验”判，而 PS/2 是“奇校验”
  两者叠加让真设备发来的帧 100% 被丢掉（上板表现为 rx_count 恒为 0，看起来像硬件
  或跳线问题）。现在按“位的下标”存帧（frame_q[i] = 第 i 位，所以字节 = frame_q[8:1]、
  校验 = frame_q[9]），停止位直接在当前拍的 ps2_data 上判，校验按奇校验。

二、新增 PS/2 键盘解码 cpu21_ps2_kbd.v
  扫描码集 2：E0 = 扩展前缀、F0 = 松开前缀，只对“按下”产生事件，并映射成与鼠标
  完全相同的事件格式（↑↓←→ = dy/dx ±8，正好一格；Enter/空格 = 左键；左 Shift/F/C
  = 右键 = 插旗），所以 saolei 的 C 代码一行都不用改；按住方向键 = 连续移动（用的是
  键盘自己的重复码）。

三、顶层 cpu21_board_top：用 SW15 选设备
  同一根 PS/2 线上只会插一个设备，但两个解码器都在听：键盘的扫描码会凑巧组成
  “合法的鼠标包”，两路同时生效会让光标乱跳。因此新增端口 hid_sel(SW15)：
  0 = 键盘（默认），1 = 鼠标；诊断 LED 改显示“当前选中设备”收到的字节数。

四、其它
  * XDC：hid_sel -> V10（SW15），引脚号在官方母版里核对过
  * tb_board_top 补 hid_sel 端口，避免悬空
  * 新增自测 srcs/tb/tb_ps2_mouse.v / tb_ps2_kbd.v：含“故意发一个校验位错的帧，
    必须丢帧”的用例，两个都 ALL PASS
  * README / saolei/README：新增“PS/2 键鼠”一节（接线方式、SW15、LED 诊断口诀、
    键位表），修正显存格式（每格 2 字节、0x2000-0x2FFF）、扫雷难度与验证状态、
    修好 riscv 工具链 -Prefix 路径
 2026-09-23 22:35:50 +08:00
Alpha 64428bdd85 feat(tools): 仿真调试台适配新版显存，并修好 xsim 里跑 python 的环境问题 
tb_saolei.v / tb_saolei_play.v：
- dump 从 1200 字节（1 字节/格）改成 2400 字节（每格 2 字节）
- 变量地址按新 ELF 更新（g_state 0x7AC、mine_bm 0x86C、g_ncells 0x8B4 ...）
- 已揭开格数直接读 opened_cnt（0x7B4），通关目标改成 g_ncells - g_mines

fb2png.py：
- 支持每格 2 字节（byte0 字形[5:0] / byte1 颜色[2:0]）
- 字库不再手工抄表，改成直接解析 cpu21_vga.v 的 font_row()，RTL 加字模会自动跟随
- 字形 16..41 显示成 A-Z

play_saolei.tcl：
- 用绝对路径找系统 Python：xsim 的环境里 py 会选中 Vivado 自带的 python3.8，
  报 SRE module mismatch
- 清掉 PYTHONHOME/PYTHONPATH，否则系统 python 也会去 Vivado 的 lib 找模块
- render/save_shot 补 global python

实测：hard 模式 30x16 棋盘在终端正常显示，点击展开的区域横跨屏幕第 13~22 行
（含中线以下的 8 行）-> 证实 FB_WORDS 那个"只能写前 15 行"的 bug 已修好
 2026-09-23 21:21:32 +08:00
Alpha 10d4836ad7 fix(saolei): 修 hard 模式光标到某一格就跳回最左边（列只有 5 位） 
现象：只看 hard 模式时，光标移到某一排的某个格子后再往右，会跳回最左边。

原因：光标的列字段只有 5 位。
- 软件 update_cursor_reg()：REG_CURSOR = (cur_c & 31u) | ...
- RTL cpu21_vga.v：cursor_here = (cursor_i[4:0] == ccol) && ...
hard 棋盘宽 30、左上角列 5，光标列能到 35，35 被掩成 3，于是画在第 3 列。
初级/中级列最大 25 以内，所以只有 hard 暴露出来；背景界面光标能走到列 39，
同样受影响。

改法：
- saolei.c：列掩码 31u -> 63u（6 位，覆盖 0..39）
- cpu21_vga.v：cursor_i[4:0] -> cursor_i[5:0]
 2026-09-23 21:13:35 +08:00
Alpha 7e13571744 fix(saolei): 修显示/难度/数字三处问题（只本地提交） 
1) 显示：VGA 的像素色 = 字模点 ? 字符色 : 背景色，而背景是黑的，所以 START 按钮上
   那几个 C_BLACK 字母的字形点和空白处全黑，整格看不见。改成黄色。
2) 难度：三档改成微软扫雷的真实尺寸 9x9/10、16x16/40、30x16/99（原来三档都是
   16x16，只有雷数不同）。棋盘尺寸由编译期常量改成运行期变量
   (g_bw/g_bh/g_board_r0/g_board_c0)，所有索引改用 mul/divu/remu（这颗核都有），
   棋盘自动居中；BFS 加 seen_bm 去重，避免重复入队把队列撑满丢格。
3) RTL：cpu21_riscv_redirect_int_bpb 例化 cpu21_mmio 时漏传 FB_WORDS，mmio 用默认
   300，fb_ok 把显存写卡在前 300 字（前 15 行），屏幕下半部分永远刷不出来。
   补上 .FB_WORDS(FB_WORDS) 并给顶层加参数，mmio 默认值也改成 600。

验证：
- build.ps1：编译 + check_isa 指令白名单全部通过（新增的 mul/divu/remu 都合法）
- 棋盘逻辑（PC 上 gcc 跑 _tmp/logic，不改仓库）：三档 x 40 局 x 全部格子，
  count_adj 与独立重算逐格一致，雷数、首点 3x3 安全区都正确
  -> 数字与雷位没有逻辑矛盾，看到的 3 旁边 4 个雷 应是显示层问题
 2026-09-23 20:54:28 +08:00
Anccend cfcf2f4923 feat(saolei): 显存扩成每格 2 字节 + 内置 A-Z 字模；开始界面加文字、难度选择和黑背景 
显示（RTL）
- cpu21_vga.v：显存从"每格 1 字节"改成"每格 2 字节"（第 1 字节是 6 位字形、
  第 2 字节是 3 位颜色），字地址由 cidx[10:2] 改为 cidx[10:1]（1 字 = 2 格）；
  字模表由 4 位扩到 6 位（0..63），新增 A-Z 大写字母（16..41），原 0..15 的
  数字/雷/旗/问号/横线/实心字形不变
- cpu21_mmio.v：显存窗口 0x2000-0x27FF -> 0x2000-0x2FFF（300 -> 600 字），
  fb_widx 相应取 addr_i[11:2]
- cpu21_board_top.v：FB_WORDS 300 -> 600（1200 -> 2400 字节）

软件
- mmio.h：fb_write() -> fb_write_cell(idx, glyph, color)（一格写两个 sb）；
  删掉 CELL()，新增 G_A..G_Z 字形常量
- saolei.c：draw_cell / clear_screen 改用 fb_write_cell；开始界面显示
  MINES / EASY / NORMAL / HARD / START 文字（START 直接写在绿色按钮条上），
  不再是"两排雷图案 + 纯色条"
- 难度选择：新增 g_difficulty / g_mines，三档 20 / 40 / 60 雷；place_mines、
  胜利用的 opened_cnt 比较、toggle_flag 的剩余雷数都改读 g_mines；点难度那一行
  即切换并重画菜单，点 START 才把雷数交给关卡
- 全部索引运算仍只用移位/掩码（棋盘固定 16x16），没有引入除法

配色（修"数字 1 看不见"）
- 数字 1 用 C_BLUE、游戏背景原来也是 C_BLUE，调色板里是同一个深蓝，所以数字 1
  完全看不见；现在菜单与关卡背景统一改成 C_BLACK，胜负闪动仍是绿/红/黑，
  数字本身的配色不动

工具与文档
- build.ps1：Python 启动器兼容 —— 有 py 用 py，没有就回退到 python
  （本机只有 python，之前 check_isa.py / elf2hex.py 两处都会中断）
- saolei/README.md：显存表（0x2000-0x2FFF、每格 2 字节）、格子编码（6 位字形、
  16..41 是 A-Z）、难度说明同步更新
- README.md / cpu21_board_top.v：仅格式化工具重排（Markdown 表格对齐、
  if/else 合并成一行），无语义变化

验证：build.ps1 全流程通过（972 条指令 ISA 检查全过；text=3888 B / data=0 /
bss=1444 B；入口 _start=0x0、isr1/2/3=0x100/0x200/0x300）；xvlog 不带宏与带
SAOLEI_ROM 两种配置编译均无错；tools/check_rtl_text.ps1 体检 OK。
未验证：未跑行为仿真、未上板。
 2026-09-23 19:23:45 +08:00
Alpha 553171e776 fix(vga): 光标框改成黄色常亮 2 像素，一眼可见 
原来是 1 像素浅灰 + blink 闪动（约 1.3 s 周期）：在白色未揭开格上几乎看不清，
且仿真截图有一半概率正好截到灭的相位，导致看图时找不到指针。
- cpu21_vga.v: on_border 1px -> 2px，去掉 blink（常亮），颜色 7(浅灰) -> 6(黄)
- fb2png.py: 渲染器同步同样的规则
实测：仿真截图里黄色光标框清晰可辨
 2026-09-19 20:28:39 +08:00
Alpha 713ee99941 feat(saolei): 交互玩扫雷每一步自动出 PNG 
- play_saolei.tcl: k 每执行一个按键动作就存 shots/NNN_<按键>.png，并覆盖
  shots/latest.png（在 VS Code 里开着 latest.png 即可每步自动刷新）；新增 view 命令
- fb2png.py: 新增 --quiet（只写 PNG 不打印，供脚本批量截图）
- tb_saolei*.v: 仅格式调整（case 分支拆行），无语义变化
实测：k cuuuuc -> shots/001_c.png ... 006_c.png，每张 640x480 正常
 2026-09-19 20:01:28 +08:00
Alpha 132c9202f6 feat(saolei): 命令行交互式玩扫雷（无需 VGA 显示器） 
- srcs/tb/tb_saolei_play.v：受 cmd.txt 驱动的交互式 TB，每 100us 轮询一个按键字符，
  每 1ms 把显存 dump 到 now.txt
- tools/play_saolei.tcl：xsim 里 k c / k u / k f 一步一按键，自动把 now.txt 画到终端
- saolei/tools/fb2png.py：新增 --term，用 ANSI 24 位色在终端画 40x30 棋盘，光标格反色
- .gitignore：放行 create_project_saolei.tcl
实测：k c 进关卡、k uuuu 光标精确移动 4 格、k c 首击展开出数字 1/2
 2026-09-19 19:54:56 +08:00
Alpha 3f765ae4c5 fix(saolei): 修显存窗口译码 + 段间空洞填 NOP; 新增无显示器调试台(仿真截图) 
- cpu21_mmio.v: sel_fb 原写成 addr[12] && !addr[11]（那是 0x1000-0x17FF），
  导致 0x2000+ 的显存读写全不命中, 而鼠标/显示寄存器写反而落进显存。
  改为 bit13=1 && bit12=0 && bit11=0 后扫雷画面才正常:
  修复前仿真 fb_we 只有 6 次写（画面全空）, 修复后开始界面 1246 次、进关卡后 2775 次
- cpu21_board_top.v: 新增 POINTER_SAMPLE_DIV 参数(默认仍为上板的 50000),
  仿真传 50 即可让按键在几十微秒内被识别（defparam 对 generate 块内实例无效）
- saolei/tools/elf2hex.py: .text.isr1/2/3 之间的空洞(0 字)填 NOP —— objcopy 留下的
  0x00000000 在本 CPU 上等同自跳指令, PC 掉进去就出不来
- saolei/tools/fb2png.py + srcs/tb/tb_saolei.v: 无 VGA 显示器的调试台 —— 跑板级顶层、
  按键当鼠标、把 40x30 显存 dump 成文本, 再按 cpu21_vga.v 的字库/调色板还原 PNG,
  并附 ASCII 图 + RAM 变量视图 + PC 热点直方图
 2026-09-19 19:26:26 +08:00
Alpha f50639e90f feat(saolei): 新增纯 C 扫雷（MMIO 显示 + 中断读鼠标），扩展 CPU 外设并清理仓库 
## 背景

在原有五级流水 CPU 的基础上，用一颗 RISC-V 工具链把"纯 C 写的扫雷"编译成机器码
固化进片内 ROM 运行，并为此把 MMIO 外设从"只有一个 LED 寄存器"扩展成
显示（VGA 显存）+ 七段数码管 + 鼠标事件（含中断）的完整子系统。
原 LED MMIO 的语义保持不变，原有跑马灯/中断/指令回归不受影响。

## 硬件（pipelined-cpu/srcs）

- cpu21_mmio.v：扩展成 MMIO 中枢，新增
  * 七段数码管寄存器（0x1004，8 位十六进制）
  * 鼠标寄存器组（0x1100+）：STATUS/DATA/ACK/CTRL/INPUT/TIME/FRAME/EVCNT/LEVEL/MAGIC
    —— 含 16 项事件 FIFO 与 mouse_irq_o（读空自动回 0，不丢事件）
  * 显示控制器（0x1140+）：CTRL（光标可见/背景色）、CURSOR（列、行）
  * 显存窗口（0x2000-0x27FF）：写端口输出到板级顶层的双口 RAM，读保持组合读
  * LEVEL（0x1120）：软件中断寄存器，写 1 拉起 level_irq_o（用作"关卡入口"）
  * 地址译码、字节写合并、读数据 mux 全部按原风格实现
- 新增外设 RTL：cpu21_vga.v（640x480@60 按格子扫描，8x8 字模放大 2 倍）、
  cpu21_seg7.v（8 位数码管动态扫描）、cpu21_pointer.v（5 向按键→鼠标事件，1 ms 去抖
  + 事件排队）、cpu21_ps2_mouse.v（可选真鼠标，PS/2 11 位帧接收 + 3 字节包解析）
- cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v：新增外设总线端口（显存写/读回、鼠标事件输入、
  中断输出、数码管数据、帧脉冲），例化扩展后的 cpu21_mmio
- cpu21_board_top.v：接入显存双口 RAM + VGA + 数码管 + 鼠标事件源，中断接线为
  irq_i = {SW2, LEVEL|SW1, 鼠标|SW0}；ROM 宏切换（定义 SAOLEI_ROM 加载扫雷程序）；
  ROM_WORDS 1024→8192
- cpu21_board_top.xdc：新增按键、SW[3]、8 位数码管、VGA、PS/2 的全部引脚约束
- tb_board_top.v：新端口显式接 0/1，避免悬空影响原跑马灯回归
- create_project.tcl：把 cpu21_saolei_rom.vh 按 Verilog Header 条件加入

## 软件（saolei/）

- sw/mmio.h：全部 MMIO 地址与格子编码（换地址只改这一个文件）
- sw/saolei.c：纯 C 扫雷 —— 背景"伪操作系统" main()（开始界面）+ 关卡 level_main()
  （在 IRQ1 里跑完整局）+ 棋盘位图/布雷（首点安全）/BFS 展开/插旗/胜负判定/逐格绘制
- sw/isr.c：**中断读鼠标的代码**。三个固定地址入口：
  * isr1_entry（.text.isr1=0x100）关卡入口：保存全部调用者保存寄存器 +
    csrrsi 打开 MIE（让鼠标中断可嵌套）→ level_main
  * isr2_entry（.text.isr2=0x200）鼠标读取：只存 ra → 纯 C 主体 isr_body
  * isr3_entry（.text.isr3=0x300）备用：直接 uret
- sw/start.c：设 sp、清 .bss、进 main（只有这一处必要内联汇编）
- sw/linker.ld：复位 0x0、三个中断入口 0x100/0x200/0x300、栈顶 0x0FFC；
  用 ASSERT 禁止 .data/.rodata（这颗核读不到 ROM 里的数据）

## 构建与工具链适配（saolei/tools）

- build.ps1：一键 C → .o → ELF → .hex + cpu21_saolei_rom.vh，任一步失败立刻停止
- check_isa.py：用"指令白名单"逐条检查反汇编，出现本核未实现的指令即报错并给修复提示
- elf2hex.py：裸二进制 → $readmemh hex + ROM 初始化头文件
- 三处针对本核的关键配置（都已写进脚本注释）：
  1) -march=rv32im_zicsr（GCC 15 起 rv32im 不含 Zicsr，csrrsi 会报错）
  2) 不能禁链接器松弛：gcc 函数调用默认是 auipc+jalr，靠松弛压成 jal，
     禁掉后 35 条 auipc 会留在代码里（本核没有 auipc）；
     用 -msmall-data-limit=0 防止松弛引入 gp 相对寻址
  3) 中断入口地址必须写在段声明上（.text.isr1 0x100 : ...），
     只写 ". = 0x100;" 会被 ld 忽略（实测 isr1 掉到了 0x14）
- 实测结果：text=3368B、data=0、bss=1436B，842 条指令全部通过 ISA 检查，
  入口地址 _start=0x0 / isr1_entry=0x100 / isr2_entry=0x200 / isr3_entry=0x300

## 仓库清理

- 删除被工程取代的 saolei/hw、saolei/constrs（外设已并入 srcs/rtl）
- 删除全部 Vivado 生成物：.xpr、.runs、.sim、.cache、.hw、.ip_user_files、.Xil、
  vivado.jou/log —— 需要工程时用 source create_project.tcl 一键重建（约 0.3 MB 源文件）
- .gitignore 增加 saolei/build/（构建产物可一键重建）

## 文档

- README：更新目录结构、仓库约定（不放生成物）、MMIO 地址表、文件与模块划分表、
  上板说明，新增"扫雷程序（saolei/）"章节
- saolei/README.md：重写 —— 程序结构（背景/关卡/鼠标 + 三个中断入口）、
  本核指令子集与对应写法、构建步骤与实测数据、MMIO 地址表、上板/仿真步骤、
  操作说明、验证状态与已知可改进项

## 验证状态（如实说明）

- 已实测：C 工具链链路（编译/链接/ISA 检查/hex 生成/入口地址逐条核对）
- 未验证：所有 RTL 未经综合与仿真（本机无 Vivado），C 程序也未在仿真器/硬件上运行过；
  建议先跑 tools/run_regress.ps1 确认原回归仍全 PASS，再用 SAOLEI_ROM 宏做行为仿真
 2026-09-16 20:11:00 +08:00