Anccend/risc-v-cpu
1
0
Fork 0
Code Issues Pull Requests Actions Packages Projects Releases Wiki Activity

Compare commits

base: Anccend/risc-v-cpu:4ef3960553a4579ed2ace599152c05ec6b55abbe
Branches Tags
Anccend/risc-v-cpu:feat/saolei-minesweeper Anccend/risc-v-cpu:feat/isa-ext Anccend/risc-v-cpu:master
..
compare: Anccend/risc-v-cpu:47d2f22d0754d59a834c017920ba88fe13567fa4
Branches Tags
Anccend/risc-v-cpu:feat/saolei-minesweeper Anccend/risc-v-cpu:feat/isa-ext Anccend/risc-v-cpu:master
2 Commits
4ef3960553 .. 47d2f22d07
Author SHA1 Message Date
Alpha 47d2f22d07 fix(saolei): 修好鼠标事件链路三处 RTL bug —— 仿真里扫雷已能正常游玩 
1) cpu21_pointer.v: sel 的位映射写错了（pend[2]->bit1, pend[1]->bit0, pend[0]->bit2）,
   而输出读的是 sel[1]=-dx / sel[2]=+dy / sel[3]=-dy / sel[0]=+dx。
   后果：方向全乱（按下变左移、按右变下移），更致命的是清除逻辑
   press_pend_q <= pend_next & ~sel 清不掉被选中的那一位 -> ev_valid_o 永久为 1
   -> 鼠标中断线一直挂着 -> CPU 只收到一个上升沿、之后再无事件。改成一一对应。
2) cpu21_board_top.v: 鼠标中断与 LEVEL 软件中断的接线正好对调
   （mouse 接 irq_vec[0]=IRQ1=0x100=关卡入口, level 接 irq_vec[1]=IRQ2=0x200=鼠标）。
   后果：第一个鼠标事件把关卡叫起来画棋盘, 而鼠标 ISR 永不执行 -> FIFO 不弹空。
   按 linker.ld/mmio.h 约定交换；拨码开关 SW[2:0] 仍按位 OR 进来。
3) cpu21_mmio.v: 同步中断线注释。

仿真验证（tb_saolei + fb2png）: 事件队列正常出入（h/t 同步增长）、光标方向正确、
点击 START 进关卡、关卡内点击揭开格子（fb_we +90）、数字场 1/2/3 与大片 BFS 展开均正确
 2026-09-19 19:33:18 +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
7 changed files with 618 additions and 155 deletions
Expand all files Collapse all files
pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_top.v
+14 -3
View File
@@ -53,7 +53,10 @@ module cpu21_board_top #(
// 所以不会掩盖时序违例（约束偏严）。 // 所以不会掩盖时序违例（约束偏严）。
parameter integer CLK_DIV_INTRUPT = 32, 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） // 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 parameter integer USE_PS2_MOUSE = 0,
// 5 向按键去抖的采样周期（CPU 周期数）：上板默认 50000（1 ms @50 MHz）。
// 仿真里可以传一个小值，让"按一下"在几十微秒内就被识别。
parameter integer POINTER_SAMPLE_DIV = 50000
) ( ) (
input wire clk100, // E3 input wire clk100, // E3
input wire rst_n, // C12：CPU_RESETN，低有效 input wire rst_n, // C12：CPU_RESETN，低有效
@@ -177,7 +180,14 @@ module cpu21_board_top #(
wire frame_tick; wire frame_tick;
wire [15:0] sw_vec = {12'b0, sw_flag, irq_sw}; 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。 // 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])}; // 中断线对应关系（必须与 saolei/sw/linker.ld、mmio.h 的约定一致）：
// irq_vec[0] = IRQ1 -> 入口 0x100 = 关卡（游戏），由 LEVEL 软件中断拉起
// irq_vec[1] = IRQ2 -> 入口 0x200 = 鼠标读取，由事件 FIFO 非空拉起
// irq_vec[2] = IRQ3 -> 入口 0x300 = 备用
// （原来 mouse 接在 [0]、level 接在 [1]，正好对调：第一个鼠标事件会跳进关卡
// 入口把棋盘画出来，而鼠标 ISR 永不执行，FIFO 不弹空、中断线恒高 —— 于是
// 只能收到一次事件。拨码开关 SW[2:0] 仍按位 OR 进来，兼容原中断测试程序。）
wire [2:0] irq_vec = {irq_sw[2], (mouse_irq | irq_sw[1]), (level_irq | irq_sw[0])};
// --------------------------------------------------------------------------- // ---------------------------------------------------------------------------
// 指令 ROM：组合读（未用到的地址填 NOP） // 指令 ROM：组合读（未用到的地址填 NOP）
@@ -192,6 +202,7 @@ module cpu21_board_top #(
// 扫雷程序（由 saolei/tools/build.ps1 生成的 cpu21_saolei_rom.vh）。 // 扫雷程序（由 saolei/tools/build.ps1 生成的 cpu21_saolei_rom.vh）。
// 综合/仿真时定义宏 SAOLEI_ROM 即可切换到这个程序；不定义就是下面的跑马灯。 // 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" `include "cpu21_saolei_rom.vh"
`elsif RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM `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。 // 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" `include "risc-v-intrupt-ccab.vh"
@@ -451,7 +462,7 @@ module cpu21_board_top #(
end end
else begin : g_btn else begin : g_btn
cpu21_pointer #( cpu21_pointer #(
.SAMPLE_DIV(50000) .SAMPLE_DIV(POINTER_SAMPLE_DIV)
) u_ptr ( ) u_ptr (
.clk (clk_cpu), .clk (clk_cpu),
.reset (reset), .reset (reset),
pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_saolei_rom.vh
+144 -144
View File
@@ -5,65 +5,65 @@
rom[2] = 32'h000012B7; rom[2] = 32'h000012B7;
rom[3] = 32'hE3028293; rom[3] = 32'hE3028293;
rom[4] = 32'h00028067; rom[4] = 32'h00028067;
rom[5] = 32'h00000000; rom[5] = 32'h00000013;
rom[6] = 32'h00000000; rom[6] = 32'h00000013;
rom[7] = 32'h00000000; rom[7] = 32'h00000013;
rom[8] = 32'h00000000; rom[8] = 32'h00000013;
rom[9] = 32'h00000000; rom[9] = 32'h00000013;
rom[10] = 32'h00000000; rom[10] = 32'h00000013;
rom[11] = 32'h00000000; rom[11] = 32'h00000013;
rom[12] = 32'h00000000; rom[12] = 32'h00000013;
rom[13] = 32'h00000000; rom[13] = 32'h00000013;
rom[14] = 32'h00000000; rom[14] = 32'h00000013;
rom[15] = 32'h00000000; rom[15] = 32'h00000013;
rom[16] = 32'h00000000; rom[16] = 32'h00000013;
rom[17] = 32'h00000000; rom[17] = 32'h00000013;
rom[18] = 32'h00000000; rom[18] = 32'h00000013;
rom[19] = 32'h00000000; rom[19] = 32'h00000013;
rom[20] = 32'h00000000; rom[20] = 32'h00000013;
rom[21] = 32'h00000000; rom[21] = 32'h00000013;
rom[22] = 32'h00000000; rom[22] = 32'h00000013;
rom[23] = 32'h00000000; rom[23] = 32'h00000013;
rom[24] = 32'h00000000; rom[24] = 32'h00000013;
rom[25] = 32'h00000000; rom[25] = 32'h00000013;
rom[26] = 32'h00000000; rom[26] = 32'h00000013;
rom[27] = 32'h00000000; rom[27] = 32'h00000013;
rom[28] = 32'h00000000; rom[28] = 32'h00000013;
rom[29] = 32'h00000000; rom[29] = 32'h00000013;
rom[30] = 32'h00000000; rom[30] = 32'h00000013;
rom[31] = 32'h00000000; rom[31] = 32'h00000013;
rom[32] = 32'h00000000; rom[32] = 32'h00000013;
rom[33] = 32'h00000000; rom[33] = 32'h00000013;
rom[34] = 32'h00000000; rom[34] = 32'h00000013;
rom[35] = 32'h00000000; rom[35] = 32'h00000013;
rom[36] = 32'h00000000; rom[36] = 32'h00000013;
rom[37] = 32'h00000000; rom[37] = 32'h00000013;
rom[38] = 32'h00000000; rom[38] = 32'h00000013;
rom[39] = 32'h00000000; rom[39] = 32'h00000013;
rom[40] = 32'h00000000; rom[40] = 32'h00000013;
rom[41] = 32'h00000000; rom[41] = 32'h00000013;
rom[42] = 32'h00000000; rom[42] = 32'h00000013;
rom[43] = 32'h00000000; rom[43] = 32'h00000013;
rom[44] = 32'h00000000; rom[44] = 32'h00000013;
rom[45] = 32'h00000000; rom[45] = 32'h00000013;
rom[46] = 32'h00000000; rom[46] = 32'h00000013;
rom[47] = 32'h00000000; rom[47] = 32'h00000013;
rom[48] = 32'h00000000; rom[48] = 32'h00000013;
rom[49] = 32'h00000000; rom[49] = 32'h00000013;
rom[50] = 32'h00000000; rom[50] = 32'h00000013;
rom[51] = 32'h00000000; rom[51] = 32'h00000013;
rom[52] = 32'h00000000; rom[52] = 32'h00000013;
rom[53] = 32'h00000000; rom[53] = 32'h00000013;
rom[54] = 32'h00000000; rom[54] = 32'h00000013;
rom[55] = 32'h00000000; rom[55] = 32'h00000013;
rom[56] = 32'h00000000; rom[56] = 32'h00000013;
rom[57] = 32'h00000000; rom[57] = 32'h00000013;
rom[58] = 32'h00000000; rom[58] = 32'h00000013;
rom[59] = 32'h00000000; rom[59] = 32'h00000013;
rom[60] = 32'h00000000; rom[60] = 32'h00000013;
rom[61] = 32'h00000000; rom[61] = 32'h00000013;
rom[62] = 32'h00000000; rom[62] = 32'h00000013;
rom[63] = 32'h00000000; rom[63] = 32'h00000013;
rom[64] = 32'hFC010113; rom[64] = 32'hFC010113;
rom[65] = 32'h00112023; rom[65] = 32'h00112023;
rom[66] = 32'h00512223; rom[66] = 32'h00512223;
@@ -101,97 +101,97 @@
rom[98] = 32'h00012083; rom[98] = 32'h00012083;
rom[99] = 32'h04010113; rom[99] = 32'h04010113;
rom[100] = 32'h00200073; rom[100] = 32'h00200073;
rom[101] = 32'h00000000; rom[101] = 32'h00000013;
rom[102] = 32'h00000000; rom[102] = 32'h00000013;
rom[103] = 32'h00000000; rom[103] = 32'h00000013;
rom[104] = 32'h00000000; rom[104] = 32'h00000013;
rom[105] = 32'h00000000; rom[105] = 32'h00000013;
rom[106] = 32'h00000000; rom[106] = 32'h00000013;
rom[107] = 32'h00000000; rom[107] = 32'h00000013;
rom[108] = 32'h00000000; rom[108] = 32'h00000013;
rom[109] = 32'h00000000; rom[109] = 32'h00000013;
rom[110] = 32'h00000000; rom[110] = 32'h00000013;
rom[111] = 32'h00000000; rom[111] = 32'h00000013;
rom[112] = 32'h00000000; rom[112] = 32'h00000013;
rom[113] = 32'h00000000; rom[113] = 32'h00000013;
rom[114] = 32'h00000000; rom[114] = 32'h00000013;
rom[115] = 32'h00000000; rom[115] = 32'h00000013;
rom[116] = 32'h00000000; rom[116] = 32'h00000013;
rom[117] = 32'h00000000; rom[117] = 32'h00000013;
rom[118] = 32'h00000000; rom[118] = 32'h00000013;
rom[119] = 32'h00000000; rom[119] = 32'h00000013;
rom[120] = 32'h00000000; rom[120] = 32'h00000013;
rom[121] = 32'h00000000; rom[121] = 32'h00000013;
rom[122] = 32'h00000000; rom[122] = 32'h00000013;
rom[123] = 32'h00000000; rom[123] = 32'h00000013;
rom[124] = 32'h00000000; rom[124] = 32'h00000013;
rom[125] = 32'h00000000; rom[125] = 32'h00000013;
rom[126] = 32'h00000000; rom[126] = 32'h00000013;
rom[127] = 32'h00000000; rom[127] = 32'h00000013;
rom[128] = 32'hFF810113; rom[128] = 32'hFF810113;
rom[129] = 32'h00112023; rom[129] = 32'h00112023;
rom[130] = 32'h4A1000EF; rom[130] = 32'h4A1000EF;
rom[131] = 32'h00012083; rom[131] = 32'h00012083;
rom[132] = 32'h00810113; rom[132] = 32'h00810113;
rom[133] = 32'h00200073; rom[133] = 32'h00200073;
rom[134] = 32'h00000000; rom[134] = 32'h00000013;
rom[135] = 32'h00000000; rom[135] = 32'h00000013;
rom[136] = 32'h00000000; rom[136] = 32'h00000013;
rom[137] = 32'h00000000; rom[137] = 32'h00000013;
rom[138] = 32'h00000000; rom[138] = 32'h00000013;
rom[139] = 32'h00000000; rom[139] = 32'h00000013;
rom[140] = 32'h00000000; rom[140] = 32'h00000013;
rom[141] = 32'h00000000; rom[141] = 32'h00000013;
rom[142] = 32'h00000000; rom[142] = 32'h00000013;
rom[143] = 32'h00000000; rom[143] = 32'h00000013;
rom[144] = 32'h00000000; rom[144] = 32'h00000013;
rom[145] = 32'h00000000; rom[145] = 32'h00000013;
rom[146] = 32'h00000000; rom[146] = 32'h00000013;
rom[147] = 32'h00000000; rom[147] = 32'h00000013;
rom[148] = 32'h00000000; rom[148] = 32'h00000013;
rom[149] = 32'h00000000; rom[149] = 32'h00000013;
rom[150] = 32'h00000000; rom[150] = 32'h00000013;
rom[151] = 32'h00000000; rom[151] = 32'h00000013;
rom[152] = 32'h00000000; rom[152] = 32'h00000013;
rom[153] = 32'h00000000; rom[153] = 32'h00000013;
rom[154] = 32'h00000000; rom[154] = 32'h00000013;
rom[155] = 32'h00000000; rom[155] = 32'h00000013;
rom[156] = 32'h00000000; rom[156] = 32'h00000013;
rom[157] = 32'h00000000; rom[157] = 32'h00000013;
rom[158] = 32'h00000000; rom[158] = 32'h00000013;
rom[159] = 32'h00000000; rom[159] = 32'h00000013;
rom[160] = 32'h00000000; rom[160] = 32'h00000013;
rom[161] = 32'h00000000; rom[161] = 32'h00000013;
rom[162] = 32'h00000000; rom[162] = 32'h00000013;
rom[163] = 32'h00000000; rom[163] = 32'h00000013;
rom[164] = 32'h00000000; rom[164] = 32'h00000013;
rom[165] = 32'h00000000; rom[165] = 32'h00000013;
rom[166] = 32'h00000000; rom[166] = 32'h00000013;
rom[167] = 32'h00000000; rom[167] = 32'h00000013;
rom[168] = 32'h00000000; rom[168] = 32'h00000013;
rom[169] = 32'h00000000; rom[169] = 32'h00000013;
rom[170] = 32'h00000000; rom[170] = 32'h00000013;
rom[171] = 32'h00000000; rom[171] = 32'h00000013;
rom[172] = 32'h00000000; rom[172] = 32'h00000013;
rom[173] = 32'h00000000; rom[173] = 32'h00000013;
rom[174] = 32'h00000000; rom[174] = 32'h00000013;
rom[175] = 32'h00000000; rom[175] = 32'h00000013;
rom[176] = 32'h00000000; rom[176] = 32'h00000013;
rom[177] = 32'h00000000; rom[177] = 32'h00000013;
rom[178] = 32'h00000000; rom[178] = 32'h00000013;
rom[179] = 32'h00000000; rom[179] = 32'h00000013;
rom[180] = 32'h00000000; rom[180] = 32'h00000013;
rom[181] = 32'h00000000; rom[181] = 32'h00000013;
rom[182] = 32'h00000000; rom[182] = 32'h00000013;
rom[183] = 32'h00000000; rom[183] = 32'h00000013;
rom[184] = 32'h00000000; rom[184] = 32'h00000013;
rom[185] = 32'h00000000; rom[185] = 32'h00000013;
rom[186] = 32'h00000000; rom[186] = 32'h00000013;
rom[187] = 32'h00000000; rom[187] = 32'h00000013;
rom[188] = 32'h00000000; rom[188] = 32'h00000013;
rom[189] = 32'h00000000; rom[189] = 32'h00000013;
rom[190] = 32'h00000000; rom[190] = 32'h00000013;
rom[191] = 32'h00000000; rom[191] = 32'h00000013;
rom[192] = 32'h00200073; rom[192] = 32'h00200073;
rom[193] = 32'h00000793; rom[193] = 32'h00000793;
rom[194] = 32'h59C00713; rom[194] = 32'h59C00713;
pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_mmio.v
+6 -4
View File
@@ -35,8 +35,8 @@
// 同一块 RAM），读操作把 fb_rdata_i 组合回读数据，保持"组合读"的时序不变。 // 同一块 RAM），读操作把 fb_rdata_i 组合回读数据，保持"组合读"的时序不变。
// //
// 两个中断源： // 两个中断源：
// mouse_irq_o = 中断使能 && 事件 FIFO 非空（接 irq_i[0]） // mouse_irq_o = 中断使能 && 事件 FIFO 非空（顶层接到 irq_i[1] = IRQ2 = 入口 0x200）
// level_irq_o = LEVEL 寄存器（软件中断，接 irq_i[1]，用来"进入关卡"） // level_irq_o = LEVEL 寄存器（软件中断，顶层接到 irq_i[0] = IRQ1 = 入口 0x100 = 关卡）
// //
// 以后要增加外设（UART、SD 卡等）时只需在这里扩展地址译码。 // 以后要增加外设（UART、SD 卡等）时只需在这里扩展地址译码。
// ----------------------------------------------------------------------------- // -----------------------------------------------------------------------------
@@ -96,8 +96,10 @@ module cpu21_mmio #(
wire sel_seg = (addr_i[31:2] == SEG_ADDR[31:2]); wire sel_seg = (addr_i[31:2] == SEG_ADDR[31:2]);
wire sel_mouse = (addr_i[31:8] == MOUSE_BASE[31:8]) && (addr_i[7:6] == 2'b00); wire sel_mouse = (addr_i[31:8] == MOUSE_BASE[31:8]) && (addr_i[7:6] == 2'b00);
wire sel_disp = (addr_i[31:8] == DISP_BASE[31:8]) && (addr_i[7:6] == 2'b01); wire sel_disp = (addr_i[31:8] == DISP_BASE[31:8]) && (addr_i[7:6] == 2'b01);
// 显存窗口 0x2000 - 0x27FF（addr[12]=1 且 addr[11]=0） // 显存窗口 0x2000 - 0x27FF：bit13=1、bit12=0、bit11=0，高位全 0
wire sel_fb = (addr_i[31:13] == 19'd0) && addr_i[12] && !addr_i[11]; // （原来写成 addr[12] && !addr[11]，要求 bit12=1 —— 那是 0x1000-0x17FF，
// 于是 0x2000+ 的读写全都不命中、而鼠标/显示寄存器写反而落进了显存）
wire sel_fb = (addr_i[31:14] == 18'd0) && addr_i[13] && !addr_i[12] && !addr_i[11];
wire [3:0] midx = addr_i[5:2]; wire [3:0] midx = addr_i[5:2];
wire [3:0] didx = addr_i[5:2]; wire [3:0] didx = addr_i[5:2];
pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_pointer.v
+7 -3
View File
@@ -76,16 +76,20 @@ module cpu21_pointer #(
reg [4:0] sel; reg [4:0] sel;
always @* begin always @* begin
sel = 5'b0; sel = 5'b0;
// 注意：sel 的每一位必须和下面的输出一致，也必须和 pend_next 一一对应！
// sel[4]=点击 sel[3]=上(-dy) sel[2]=下(+dy) sel[1]=左(-dx) sel[0]=右(+dx)
// 而且 press_pend_q <= pend_next & ~sel 要求 sel 的位数与 pend_next 同域，
// 否则被选中的那一位清不掉、ev_valid_o 会永久为 1（中断线一直挂着）。
if (pend_next[4]) if (pend_next[4])
sel = 5'b10000; // BTNC：点击 sel = 5'b10000; // BTNC：点击
else if (pend_next[3]) else if (pend_next[3])
sel = 5'b01000; // BTNU：上 sel = 5'b01000; // BTNU：上
else if (pend_next[2]) else if (pend_next[2])
sel = 5'b00010; // BTND：下 sel = 5'b00100; // BTND：下
else if (pend_next[1]) else if (pend_next[1])
sel = 5'b00001; // BTNL：左 sel = 5'b00010; // BTNL：左
else if (pend_next[0]) else if (pend_next[0])
sel = 5'b00100; // BTNR：右 sel = 5'b00001; // BTNR：右
end end
always @(posedge clk or posedge reset) begin always @(posedge clk or posedge reset) begin
pipelined-cpu/srcs/tb/tb_saolei.v
+274
View File
@@ -0,0 +1,274 @@
`timescale 1ns / 1ps
// =============================================================================
// tb_saolei —— 没有 VGA 显示器时的"扫雷调试台"
//
// 做法：跑真实的板级顶层 cpu21_board_top（宏 SAOLEI_ROM = 扫雷程序），用 5 向按键
// 模拟鼠标（板上 BTNC = 左键、BTNU/D/L/R = 上下左右，R15=SW3 = 插旗模式），
// 定期把显存 1200 字节 dump 成文本；再由 saolei/tools/fb2png.py 按 cpu21_vga.v
// 里的 8x8 字库与 3 位调色板还原成 PNG —— 等价于给 VGA 画面"截图"。
//
// 编译（注意两个 -d 都要带 SAOLEI_ROM）：
// xvlog -d SAOLEI_ROM -i srcs/board -i srcs/rtl srcs/rtl/*.v \
// srcs/board/cpu21_board_top.v srcs/tb/tb_saolei.v
// xelab -d SAOLEI_ROM -top tb_saolei -snapshot saolei_sim
// xsim saolei_sim -tclbatch run_all.tcl
//
// 说明：为了在仿真里按键快一点，用 defparam 把 cpu21_pointer 的去抖采样周期
// 从 50000 个 CPU 周期（1 ms @50 MHz）压到 50（1 us），这样每次"按键"只要几微秒
// 就能产生一个事件；上板时那个参数仍然是 50000，行为不变。
// =============================================================================
module tb_saolei;
// ---- 板级顶层端口 ----
reg clk100 = 1'b0;
reg rst_n = 1'b0;
reg go = 1'b0;
reg [ 2:0] irq_sw = 3'b000;
reg btnu = 1'b0;
reg btnd = 1'b0;
reg btnl = 1'b0;
reg btnr = 1'b0;
reg sw_flag = 1'b0;
wire [15:0] led;
wire led_we;
wire [ 7:0] an;
wire [ 6:0] seg;
wire dp;
wire [ 3:0] vga_r, vga_g, vga_b;
wire vga_hs, vga_vs;
// 100 MHz 参考时钟
always #5 clk100 = ~clk100;
cpu21_board_top #(
.POINTER_SAMPLE_DIV(50) // 仿真里加速按键去抖（上板默认 50000）
) dut (
.clk100 (clk100),
.rst_n (rst_n),
.go (go),
.irq_sw (irq_sw),
.btnu (btnu),
.btnd (btnd),
.btnl (btnl),
.btnr (btnr),
.sw_flag (sw_flag),
.led (led),
.led_we (led_we),
.an (an),
.seg (seg),
.dp (dp),
.vga_r (vga_r),
.vga_g (vga_g),
.vga_b (vga_b),
.vga_hs (vga_hs),
.vga_vs (vga_vs),
.ps2_clk (1'b1),
.ps2_data(1'b1)
);
// （按键去抖已通过上面的 POINTER_SAMPLE_DIV(50) 参数加速，不用 defparam）
// ---------------------------------------------------------------- 按键
// which: 0=go(左键) 1=btnu 2=btnd 3=btnl 4=btnr
task press;
input integer which;
input integer us; // 按住时长（微秒）
begin
case (which)
0:
go = 1'b1;
1:
btnu = 1'b1;
2:
btnd = 1'b1;
3:
btnl = 1'b1;
4:
btnr = 1'b1;
endcase
#(us * 1000);
case (which)
0:
go = 1'b0;
1:
btnu = 1'b0;
2:
btnd = 1'b0;
3:
btnl = 1'b0;
4:
btnr = 1'b0;
endcase
#(200 * 1000); // 松开后留 200 us 让 CPU 消费事件
end
endtask
task click; // 左键点一下
begin
press(0, 50);
end
endtask
// ---------------------------------------------------------------- 显存 dump
integer fh, w, b;
integer cursor_row, cursor_col;
// ---- 统计：MMIO 显存写脉冲数 + 当前非零格数 ----
integer fb_we_cnt = 0;
always @(posedge dut.clk_cpu)
if (dut.fb_we)
fb_we_cnt = fb_we_cnt + 1;
integer nz_cnt = 0; // 当前非零格数（dump 时统计）
// ---- PC 热点直方图：确定 CPU 此刻卡在哪个循环 ----
integer pc_hist[0:255];
integer pi;
initial for (pi = 0; pi < 256; pi = pi + 1) pc_hist[pi] = 0;
always @(posedge dut.clk_cpu)
pc_hist[dut.u_cpu.pc_q[9:2]] = pc_hist[dut.u_cpu.pc_q[9:2]] + 1;
// ---- 探针：PC 什么时候"跳进" ISR 段之间的空洞（0x194-0x1FF / 0x218-0x2FF）----
// 这些空洞在 ROM 里是 0x00000000，在本 CPU 上会被当成自跳指令，PC 掉进去出不来。
reg [31:0] pc_prev;
initial pc_prev = 32'hFFFF_FFFF;
always @(posedge dut.clk_cpu) begin
pc_prev <= dut.u_cpu.pc_q;
if (dut.u_cpu.pc_q != (pc_prev + 32'd4) &&
((dut.u_cpu.pc_q >= 32'h0000_0194 && dut.u_cpu.pc_q < 32'h0000_0200) ||
(dut.u_cpu.pc_q >= 32'h0000_0218 && dut.u_cpu.pc_q < 32'h0000_0300)))
$display("[gap] %0t ns: PC 0x%03h -> 0x%03h （掉进空洞）", $time, pc_prev, dut.u_cpu.pc_q);
end
task dump_pc;
integer i1, i2, best, besti;
begin
$display(" [pc] 热点（pc, 命中数）:");
for (i1 = 0; i1 < 3; i1 = i1 + 1) begin
best = -1;
besti = -1;
for (i2 = 0; i2 < 256; i2 = i2 + 1)
if (pc_hist[i2] > best) begin
best = pc_hist[i2];
besti = i2;
end
if (besti >= 0 && best > 0) begin
$display(" pc=0x%03h count=%0d", besti << 2, best);
pc_hist[besti] = 0;
end
end
end
endtask
// ---- RAM 窗口（核对变量地址映射）----
task dump_ramwin;
integer i3;
begin
$display(" [ram] 0x00..0x3F: %08h %08h %08h %08h %08h %08h %08h %08h",
dut.ram[0], dut.ram[1], dut.ram[2], dut.ram[3],
dut.ram[4], dut.ram[5], dut.ram[6], dut.ram[7]);
$display(" [ram] 0x100..0x11F: %08h %08h %08h %08h %08h %08h %08h %08h",
dut.ram[32'h0100 >> 2], dut.ram[32'h0104 >> 2],
dut.ram[32'h0108 >> 2], dut.ram[32'h010C >> 2],
dut.ram[32'h0110 >> 2], dut.ram[32'h0114 >> 2],
dut.ram[32'h0118 >> 2], dut.ram[32'h011C >> 2]);
end
endtask
// g_exit=0x04 g_in_level=0x08 acc_y=0x40C acc_x=0x410 cur_c=0x414
// cur_r=0x418 g_first_done=0x420 g_state=0x424
// g_evq_lost=0x490 g_evq_tail=0x494 g_evq_head=0x498
task dump_vars;
begin
$display(" [vars] exit=%0d in_level=%0d cur=(r%0d,c%0d) acc=(%0d,%0d) first=%0d state=%0d lost=%0d evq(h=%0d,t=%0d)",
dut.ram[32'h0004 >> 2], dut.ram[32'h0008 >> 2],
dut.ram[32'h0418 >> 2], dut.ram[32'h0414 >> 2],
dut.ram[32'h0410 >> 2], dut.ram[32'h040C >> 2],
dut.ram[32'h0420 >> 2], dut.ram[32'h0424 >> 2],
dut.ram[32'h0490 >> 2],
dut.ram[32'h0498 >> 2], dut.ram[32'h0494 >> 2]);
end
endtask
task dump_fb;
input [1023:0] fname;
integer k2, b2;
begin
nz_cnt = 0;
for (k2 = 0; k2 < 300; k2 = k2 + 1)
for (b2 = 0; b2 < 4; b2 = b2 + 1)
if (dut.fb[k2][b2*8 +: 8] != 8'h00)
nz_cnt = nz_cnt + 1;
cursor_row = dut.u_vga.cursor_i[12:8];
cursor_col = dut.u_vga.cursor_i[4:0];
fh = $fopen(fname, "w");
$fwrite(fh, "# tb_saolei framebuffer dump\n");
$fwrite(fh, "TIME %0t\n", $time);
$fwrite(fh, "CURSOR %0d %0d\n", cursor_row, cursor_col);
$fwrite(fh, "CTRL 0x%02X\n", dut.u_vga.ctrl_i[7:0]);
$fwrite(fh, "STATS fb_we=%0d nonzero=%0d\n", fb_we_cnt, nz_cnt);
$fwrite(fh, "FB 1200\n");
for (w = 0; w < 300; w = w + 1)
for (b = 0; b < 4; b = b + 1)
$fwrite(fh, "%02X\n", dut.fb[w][b*8 +: 8]);
$fclose(fh);
$display("[tb_saolei] %0t ns dump -> %0s (cursor=%0d,%0d fb_we=%0d nonzero=%0d)",
$time, fname, cursor_row, cursor_col, fb_we_cnt, nz_cnt);
dump_vars;
dump_pc;
dump_ramwin;
end
endtask
// ---------------------------------------------------------------- 主流程
initial begin
$display("[tb_saolei] === start (SAOLEI_ROM) ===");
#2000;
rst_n = 1'b1;
// 1) 背景开始界面：光标初始就停在 START 按钮上（行 20，列 17..22）
#(2 * 1000000);
dump_fb("fb_00_start.txt");
// 2) 验证移动的方向与步长：下 2 格、右 2 格，再原路回位
repeat (2) press(2, 200);
repeat (2) press(4, 200);
dump_fb("fb_01_moved.txt");
repeat (2) press(1, 200);
repeat (2) press(3, 200);
dump_fb("fb_02_back.txt");
// 3) 点"开始" -> 写 LEVEL -> IRQ1 进关卡
click;
#(2 * 1000000);
dump_fb("fb_03_level.txt");
// 4) 关卡内：往下 2 格、往右 2 格，再点一下揭开
repeat (2) press(2, 200);
repeat (2) press(4, 200);
dump_fb("fb_04_cursor.txt");
click;
#(2 * 1000000);
dump_fb("fb_05_firstclick.txt");
// 5) 插旗（SW3 = 插旗模式 + 左键）
sw_flag = 1'b1;
#(100 * 1000);
click;
#(2 * 1000000);
sw_flag = 1'b0;
dump_fb("fb_06_flag.txt");
// 6) 往右一格再揭开
press(4, 200);
click;
#(2 * 1000000);
dump_fb("fb_07_click2.txt");
$display("[tb_saolei] === done, LED=%04h led_we=%b ===", led, led_we);
$finish;
end
endmodule
saolei/tools/elf2hex.py
+15
View File
@@ -40,6 +40,21 @@ def main():
for i in range(0, len(data), 4): for i in range(0, len(data), 4):
words.append(int.from_bytes(data[i:i + 4], "little")) words.append(int.from_bytes(data[i:i + 4], "little"))
# 段间空洞填 NOP：objcopy 出来的 .bin 在 .text.isr1 / .text.isr2 / .text.isr3
# 这些"绝对地址段"之间会留下 0x00000000，而本 CPU 把 0x00000000 译成自跳指令
# （beq x0,x0,0 形式），PC 一旦落进去就永远出不来（仿真里已复现：PC 热点全在
# 0x194-0x1FF / 0x218-0x2FF 这些空洞地址上）。这里把"最后一条非零字之前"的
# 0 字统一换成 NOP，让 PC 即使误入也能顺势走过。
last_nz = -1
for i, w in enumerate(words):
if w != 0:
last_nz = i
filled = 0
for i in range(last_nz):
if words[i] == 0:
words[i] = NOP
filled += 1
if len(words) > words_total: if len(words) > words_total:
print("错误：程序 %d 个字，超过 ROM 容量 %d 个字（改大 ROM_WORDS 或精简程序）" print("错误：程序 %d 个字，超过 ROM 容量 %d 个字（改大 ROM_WORDS 或精简程序）"
% (len(words), words_total)) % (len(words), words_total))
saolei/tools/fb2png.py
+157
View File
@@ -0,0 +1,157 @@
#!/usr/bin/env python3
"""fb2png.py —— 把 tb_saolei 导出的显存 dump 还原成 PNG（等价于 VGA 截图）。
用法:
py saolei/tools/fb2png.py <dump.txt> [输出.png]
dump 格式（tb_saolei.v 里的 dump_fb 任务生成）:
CURSOR <row> <col>
CTRL 0x<byte> # [0] 光标可见 [6:4] 背景色
FB 1200 # 随后 1200 行十六进制字节，按格号 0..1199
渲染依据（与 RTL 严格对应，改 RTL 时这两个表要同步）:
* 字库 cpu21_vga.v 的 font_row()：8x8、bit7 是最左像素，放大 2 倍 = 16x16 一格
* 调色板 cpu21_vga.v 的 pal()：3 位 -> 4:4:4 RGB（0xA 分量 = 170）
* 光标 cpu21_vga.v 的 cursor_box：格子四边一圈（1 像素宽）显示浅灰
* 画面 40x30 格 -> 640x480
另外还会在终端打印一份 ASCII 图，方便在没有图片查看器的地方快速看结果。
"""
import struct
import sys
import zlib
COLS, ROWS = 40, 30
CELL_PX = 16 # 8x8 字模放大 2 倍
# --- 字库（8 行/字，bit7 = 最左），抄自 cpu21_vga.v 的 font_row() ---
FONT = {
0: [0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00, 0x00], # 空白
1: [0x18, 0x38, 0x18, 0x18, 0x18, 0x18, 0x7E, 0x00], # 1
2: [0x3C, 0x66, 0x06, 0x0C, 0x18, 0x30, 0x7E, 0x00], # 2
3: [0x3C, 0x66, 0x06, 0x1C, 0x06, 0x66, 0x3C, 0x00], # 3
4: [0x0C, 0x1C, 0x3C, 0x6C, 0x7E, 0x0C, 0x0C, 0x00], # 4
5: [0x7E, 0x60, 0x7C, 0x06, 0x06, 0x66, 0x3C, 0x00], # 5
6: [0x1C, 0x30, 0x60, 0x7C, 0x66, 0x66, 0x3C, 0x00], # 6
7: [0x7E, 0x66, 0x0C, 0x18, 0x18, 0x18, 0x18, 0x00], # 7
8: [0x3C, 0x66, 0x66, 0x3C, 0x66, 0x66, 0x3C, 0x00], # 8
9: [0xFF, 0x81, 0xBD, 0xA5, 0xA5, 0xBD, 0x81, 0xFF], # 未揭开
10: [0x40, 0x70, 0x78, 0x70, 0x40, 0x40, 0x40, 0x00], # 旗
11: [0x3C, 0x7E, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0x7E, 0x3C], # 雷
12: [0x81, 0x42, 0x24, 0x18, 0x18, 0x24, 0x42, 0x81], # 爆炸
13: [0x3C, 0x66, 0x06, 0x0C, 0x18, 0x00, 0x18, 0x00], # 问号
14: [0x00, 0x00, 0x00, 0xFF, 0xFF, 0x00, 0x00, 0x00], # 横线
15: [0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF, 0xFF], # 实心
}
# --- 调色板（3 位 -> RGB），抄自 cpu21_vga.v 的 pal()，4 位分量按 *17 扩到 8 位 ---
PAL = [
(0x0, 0x0, 0x0), # 0 黑
(0x0, 0x0, 0xA), # 1 深蓝
(0x0, 0xA, 0x0), # 2 绿
(0x0, 0xA, 0xA), # 3 青
(0xA, 0x0, 0x0), # 4 红
(0xA, 0x0, 0xA), # 5 洋红
(0xA, 0xA, 0x0), # 6 黄
(0xA, 0xA, 0xA), # 7 浅灰
]
GLYPH_CH = {0: ' ', 9: '#', 10: 'P', 11: '*', 12: 'X', 13: '?', 14: '-', 15: '='}
COLOR_CH = {0: '.', 1: 'b', 2: 'g', 3: 'c', 4: 'r', 5: 'm', 6: 'y', 7: 'w'}
def write_png(path, width, height, rows):
"""rows: 每行一个 bytes（长度 width*3），最小 PNG 编码。"""
raw = b"".join(b"\x00" + r for r in rows)
def chunk(tag, data):
return (struct.pack(">I", len(data)) + tag + data
+ struct.pack(">I", zlib.crc32(tag + data) & 0xFFFFFFFF))
png = b"\x89PNG\r\n\x1a\n"
png += chunk(b"IHDR", struct.pack(">IIBBBBB", width, height, 8, 2, 0, 0, 0))
png += chunk(b"IDAT", zlib.compress(raw, 9))
png += chunk(b"IEND", b"")
with open(path, "wb") as f:
f.write(png)
def parse_dump(path):
cur = (None, None)
ctrl = 0
fb = []
with open(path, encoding="utf-8", errors="replace") as f:
for line in f:
line = line.strip()
if line.startswith("CURSOR"):
p = line.split()
cur = (int(p[1]), int(p[2]))
elif line.startswith("CTRL"):
ctrl = int(line.split()[1], 16)
elif line.startswith("FB"):
fb = []
elif len(line) == 2 and fb is not None:
try:
fb.append(int(line, 16))
except ValueError:
pass
if len(fb) != 1200:
raise SystemExit("显存字节数不对：%d（应为 1200）" % len(fb))
return cur, ctrl, fb
def main():
if len(sys.argv) < 2:
raise SystemExit(__doc__)
src = sys.argv[1]
dst = sys.argv[2] if len(sys.argv) > 2 else src.rsplit(".", 1)[0] + ".png"
cur, ctrl, fb = parse_dump(src)
bg = (ctrl >> 4) & 0x7
cursor_box = bool(ctrl & 1) and cur[0] is not None
print("光标 = (%s, %s) 光标可见 = %s 背景色 = %d"
% (cur[0], cur[1], bool(ctrl & 1), bg))
# ---- 渲染 ----
rows = []
for y in range(ROWS * CELL_PX):
row = bytearray()
cy, fy = y // CELL_PX, (y % CELL_PX) // 2
for x in range(COLS * CELL_PX):
cx, fx = x // CELL_PX, (x % CELL_PX) // 2
cell = fb[cy * COLS + cx]
g, c = cell & 0xF, (cell >> 4) & 0x7
px_on = (FONT[g][fy] >> (7 - fx)) & 1
col = c if px_on else bg
if cursor_box and (cx, cy) == cur:
# 格子四边一圈（1 像素）显示浅灰
ox, oy = x % CELL_PX, y % CELL_PX
if ox == 0 or ox == CELL_PX - 1 or oy == 0 or oy == CELL_PX - 1:
col = 7
r, gg, b = PAL[col]
row += bytes((r * 17, gg * 17, b * 17))
rows.append(bytes(row))
write_png(dst, COLS * CELL_PX, ROWS * CELL_PX, rows)
print("已生成 %s（%dx%d）" % (dst, COLS * CELL_PX, ROWS * CELL_PX))
# ---- 终端 ASCII 图 ----
print("+" + "-" * COLS + "+")
for y in range(ROWS):
line = ""
for x in range(COLS):
cell = fb[y * COLS + x]
g, c = cell & 0xF, (cell >> 4) & 0x7
if cursor_box and (x, y) == cur:
line += "["
elif g in GLYPH_CH:
line += GLYPH_CH[g]
else:
line += chr(ord('0') + g) # 字形 1..8 就是数字 1..8
line = line.replace("[", "[]" * 1) # 光标只提示左边界，避免打乱列数
print("|" + (line + " " * COLS)[:COLS] + "|")
print("+" + "-" * COLS + "+")
print("图例： #=未揭开 P=旗 *=雷 X=爆炸 ?=问号 -=横线 ==实心 1..8=数字")
main()