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

.gitignore

@@ -13,4 +13,13 @@ _vivado/
 *.vcd
 *.pb
 *.hex.lst
-.Xil/
+.Xil/
+
+# 在仓库根目录批量跑 Vivado 时产生的日志/命令记录（pipelined-cpu/ 下已被上面的规则忽略）
+vivado*.jou
+vivado*.log
+vivado*.backup.jou
+vivado*.backup.log
+
+# saolei 的构建产物（tools/build.ps1 一键重建，不入库）
+saolei/build/

README.md

@@ -10,20 +10,35 @@
 
 ```text
 risc-v/
+├─ README.md                             本文档
 ├─ pipelined-cpu/                        Vivado 工程目录（也是源文件所在地）
 │  ├─ create_project.tcl                 一键重建工程的 Tcl 脚本
-│  ├─ srcs/rtl/*.v                       处理器 RTL（13 个文件，cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v 为顶层）
-│  ├─ srcs/board/*.v|*.vh                板级顶层（时钟分频 + 片内 ROM/RAM + 引脚）、片内 ROM 初始化
+│  ├─ srcs/rtl/*.v                       处理器与外设 RTL（17 个文件，cpu21_riscv_redirect_int_bpb.v 为处理器顶层）
+│  │                                     外设：cpu21_mmio.v（MMIO 中枢）、cpu21_vga.v（显示）、
+│  │                                     cpu21_seg7.v（数码管）、cpu21_pointer.v（按键当鼠标）、
+│  │                                     cpu21_ps2_mouse.v（可选 PS/2 鼠标）
+│  ├─ srcs/board/*.v|*.vh                板级顶层（时钟分频 + 片内 ROM/RAM + 引脚）；四份 ROM 初始化：
+│  │                                     cpu21_board_rom.vh / _fast.vh（跑马灯）、risc-v-intrupt-ccab.vh
+│  │                                     （课程中断综合测试程序）、cpu21_saolei_rom.vh（扫雷）
 │  ├─ srcs/constrs/*.xdc                 引脚与分频时钟约束（+ Nexys4DDR 母版）
 │  ├─ srcs/tb/*.v                        三个测试平台
 │  ├─ srcs/rom/*.hex                     测试平台加载的 ROM 镜像
-│  ├─ tools/                             rv_asm.py（迷你汇编器）、hex2vh.py（hex → ROM 初始化）、run_regress.ps1（一键回归）
-│  ├─ programs/                          汇编源程序、期望值、课程原始资产（RARS）
-│  └─ pipelined-cpu.xpr（+*.runs/…）     本机工程与生成物（不入库，可删）
-├─ cpu21_riscv_redirect_int_bpb说明.md    本文档
-└─ _tmp/、_vivado/                        本地临时目录（不入库）
+│  ├─ tools/                             rv_asm.py（迷你汇编器）、hex2vh.py（hex → ROM 初始化）、
+│  │                                     adapt_intrupt_ccab.py（课程中断程序 → 上板 ROM）、
+│  │                                     run_regress.ps1（一键回归）、check_rtl_text.ps1（RTL 文本体检）、
+│  │                                     rars_f0c874c.jar（课程提供的 RARS 汇编器）
+│  └─ programs/                          汇编源程序与期望值：跑马灯 demo、指令集/MMIO 测试、课程原始
+│                                        资产（risc-v-benchmark_ccab、真值表），以及中断综合测试程序
+│                                        risc-v-intrupt-ccab.asm / .hex
+└─ saolei/                               纯 C 扫雷（MMIO 显示 + 中断读鼠标），见下文
+   ├─ sw/                                C 源码 + 链接脚本（三个固定中断入口）
+   └─ tools/                             build.ps1（C → ROM）、check_isa.py（指令白名单校验）
 ```
 
+**仓库里不放任何 Vivado 生成物**（`.xpr`、`.runs`、`.sim`、`.cache`、`.hw`、
+`.ip_user_files`、`.Xil`、`vivado.jou/log` 本地已清理干净）：需要工程时用
+`source create_project.tcl` 一键重建，这样仓库始终是最清爽的源文件状态。
+
 约定：git 只跟踪 `pipelined-cpu/` 下的源文件（`srcs/`、`tools/`、`programs/`、
 `create_project.tcl`），Vivado 生成物（`*.xpr`、`*.runs`、`*.sim`、`*.cache`…）由
 `.gitignore` 排除。`srcs/rtl/` 只放可综合的处理器源码；板级顶层与约束在 `srcs/board/`、
@@ -72,13 +87,22 @@ risc-v/
 
 ## MMIO 与外设
 
-外设寄存器映射在数据存储器地址空间，由 `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_mmio.v` 在 MEM 级译码，
-顶层参数 `LED_ADDR`（默认 `0x0000_1000`）指定 LED 数据寄存器的地址。
-该地址位于 4 KB 数据 RAM（`0x0000`–`0x0FFC`）之外，因此不会与 RAM 冲突。
+外设寄存器映射在数据存储器地址空间，由 `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_mmio.v` 在 MEM 级译码。
+这些地址都在 4 KB 数据 RAM（`0x0000`–`0x0FFC`）之外，因此不会与 RAM 冲突。
+每行的字节偏移都按**字**对齐译码（同一 32 位寄存器内任意字节偏移都命中）。
 
-| 地址          | 外设           | 写                                                                           | 读                         |
-| ------------- | -------------- | ---------------------------------------------------------------------------- | -------------------------- |
-| `0x0000_1000` | LED 数据寄存器 | `sw` 写全字；`sb` 按 `data_wstrb_o` 只改对应字节通道，`led_valid_o` 拉高一拍 | `lw` 返回 LED 寄存器当前值 |
+| 地址                   | 外设           | 写                                                                           | 读                         |
+| ---------------------- | -------------- | ---------------------------------------------------------------------------- | -------------------------- |
+| `0x0000_1000`          | LED 数据寄存器 | `sw` 写全字；`sb` 按 `data_wstrb_o` 只改对应字节通道，`led_valid_o` 拉高一拍 | `lw` 返回 LED 寄存器当前值 |
+| `0x0000_1004`          | 七段数码管     | `sw`/`sb` 写 8 位十六进制数（低 4 位 = 最右边那个数码管）                    | `lw` 读回                  |
+| `0x0000_1100`+         | 鼠标寄存器组   | STATUS / DATA / ACK / CTRL / INPUT / TIME / FRAME / EVCNT / LEVEL / MAGIC    | 同左（DATA 读无副作用）    |
+| `0x0000_1140`+         | 显示控制器     | CTRL（光标可见、背景色）/ CURSOR（列、行）                                   | 同左（另含 MAGIC 自检值）  |
+| `0x0000_2000`–`0x27FF` | 显存           | 40 列 × 30 行、每格 1 字节（字形 + 颜色），写端口接到板级顶层的双口 RAM      | `lw` 组合读回              |
+
+其中 `LEVEL`（`0x1120`）是一个**软件中断**寄存器：写 1 会拉起 `irq_i[1]`，用来让程序
+"跳到关卡入口"；`MAGIC`（`0xCAFE0001`/`0xCAFE0002`）可以读来自检 MMIO 是否活着。
+鼠标事件 FIFO（深度 16）配合 `mouse_irq_o` 提供"事件到达即中断"，`isr_body` 读空 FIFO 后
+中断线自动回 0，因此不会丢事件。
 
 地址译码按**字**对齐：同一 32 位寄存器内的任意字节偏移（如 `0x1001`）都算命中，
 具体修改哪几个字节由 `data_wstrb_o` 决定。`data_addr_o` 在命中 MMIO 时不会
@@ -137,8 +161,13 @@ risc-v/
 | `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_riscv_hazard_unit.v`        | `cpu21_riscv_hazard_unit`         | load-use 冒险、停顿（stall）与冲刷（flush）判定                                    |
 | `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_riscv_irq_ctrl.v`           | `cpu21_riscv_irq_ctrl`            | 中断采样与优先级、`ustatus`/`uepc` CSR、嵌套返回栈                                 |
 | `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_riscv_perf_counters.v`      | `cpu21_riscv_perf_counters`       | 周期/停顿/气泡/分支/预测成功率等统计计数器                                         |
-| `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_mmio.v`                     | `cpu21_mmio`                      | MMIO 外设：LED 数据寄存器（可写、可读回，支持字节写）                              |
-| `pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_top.v`              | `cpu21_board_top`                 | 板级顶层：时钟分频、复位同步、片内 ROM/RAM、引脚外设连接                           |
+| `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_mmio.v`                     | `cpu21_mmio`                      | MMIO 中枢：LED、七段数码管、鼠标寄存器组 + 事件 FIFO + 中断、显示控制器、显存窗口  |
+| `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_vga.v`                      | `cpu21_vga`                       | 640x480@60 显示控制器：按"格子"扫描，8x8 字模放大 2 倍填满 16x16 的格子            |
+| `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_seg7.v`                     | `cpu21_seg7`                      | 板载 8 位数码管动态扫描驱动（共阳极，位选/段选低有效）                             |
+| `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_pointer.v`                  | `cpu21_pointer`                   | 把 5 向按键变成"鼠标"事件（去抖 + 事件排队，单位 1/8 格）                          |
+| `pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_ps2_mouse.v`                | `cpu21_ps2_mouse`                 | 可选的真鼠标：PS/2 接收（11 位帧 + 奇校验 + 3 字节包解析），只实现接收             |
+| `pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_top.v`              | `cpu21_board_top`                 | 板级顶层：时钟分频、复位同步、片内 ROM/RAM、显存双口 RAM、VGA/数码管/鼠标/中断连线 |
+| `pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_saolei_rom.vh`            | —                                 | 扫雷程序的 ROM 初始化（由`saolei/tools/build.ps1` 生成）                           |
 | `pipelined-cpu/srcs/constrs/cpu21_board_top.xdc`          | —                                 | Nexys4DDR 引脚约束 + 分频时钟（`create_generated_clock`）                          |
 | `pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_rom.vh`             | —                                 | 片内 ROM 内容（生成文件，`rom[i] = 32'h…;`）                                       |
 | `pipelined-cpu/srcs/tb/tb_board_top.v`                    | `tb_board_top`                    | 板级顶层的 RTL 仿真（观察 LED 跑马灯与写入指示）                                   |
@@ -151,26 +180,112 @@ risc-v/
 在 xsim 下对拆分前后逐周期对比，波形输出与最终统计（周期、停顿、气泡、分支
 跳转、预测成败）完全一致。
 
+## 各模块的实现方式
+
+下面按“处理器流水线 → 外设 → 板级”的顺序说明每个模块的实现要点（对应上面
+“文件与模块划分”表）。全部是可综合的纯 RTL，没有例化 Xilinx 原语，
+因此 `xvlog`/`xelab` 可以直接仿真。
+
+### 流水线主体
+
+- **`cpu21_riscv_redirect_int_bpb`（顶层）**：五级寄存器 IF/ID、ID/EX、EX/MEM、
+  MEM/WB 各自带 valid 位；下一个 PC 由一个多路选择器决定（复位 `RESET_PC`、
+  顺序 PC+4、分支/跳转重定向目标、`URET` 返回地址、中断入口）。停顿与冲刷分别
+  由 hazard unit 的 `pipeline_stall_o`、`flush_younger_o` 控制：停顿时冻结
+  PC/IF-ID 并给 ID/EX 插气泡；冲刷时只把年轻指令的 valid 清零，所以已经提交的
+  存储/寄存器写不会被执行两次。
+- **`cpu21_riscv_alu`**：纯组合，4 位 `alu_op` 直接选择加减/逻辑/移位/比较；
+  减法用“B 取反加 1”实现，比较分有符号/无符号两条路径。乘除法不在 ALU 里
+  （历史上的组合 `a*b`/`a%b` 是关键路径，已拆到多周期单元）。
+- **`cpu21_riscv_muldiv`**：32 拍移位迭代（乘法 shift-add、除法 restoring），
+  加装载与定型共占用 EX **34 拍**；期间 `ex_md_stall` 有效 → 保持 ID/EX、给
+  EX/MEM 插气泡、冻结取指、屏蔽中断（见“时序和使用说明”第 7 条）。接口沿用
+  ALU 约定：`result_o` 是低位/商、`result2_o` 是高位/余数；除零时商全 1、
+  余数取被除数。
+- **`cpu21_riscv_decoder`**：ID 级组合译码，操作码取 `IR[6:2]`，`funct3`/
+  `funct7`/`IR[21]` 区分 R 型细分、M 扩展、CSR 与 `ecall`/`URET`；输出一组
+  控制位（`alu_op`、`alu_src`、立即数、`reg_write`、访存使能、`wb_sel`、
+  分支/跳转、CSR 操作、`md_op`）。
+- **`cpu21_riscv_regfile`**：32×32 寄存器堆，`x0` 恒 0；两个组合读口 + 一个写口，
+  同周期 WB 的数据通过“写优先旁路”直送到读口，省掉一拍。
+- **`cpu21_riscv_forward_unit`**：EX 级前递，把 EX/MEM 与 MEM/WB 的结果和 ID/EX
+  的 `rs1/rs2` 比较，EX/MEM 优先；EX/MEM 是 load 时不参与前递（load 结果要
+  到 MEM 才有效，改由 hazard unit 停顿一拍）；store 的数据同样可以前递。
+- **`cpu21_riscv_store_unit`**：EX 级数据对齐，`sw` 产生四个字节通道、`sb` 按
+  `addr[1:0]` 只打开一个通道，并把数据搬到对应字节位置，输出 `data_wstrb_o`。
+- **`cpu21_riscv_branch_unit`**：EX 级裁决分支方向与目标：6 条条件分支各用有
+  符号/无符号比较，`jal`/`jalr` 总是重定向，并把 `PC+4` 写回 `rd`（链接地址
+  在 EX 级预先算好放进 EX/MEM，避免在写回/前递路径上再加一个加法器）。
+- **`cpu21_riscv_hazard_unit`**：load-use 冒险（ID/EX 是 load 且和 ID 级要用的
+  寄存器相同）插一个气泡；`flush_younger` 的优先级高于停顿：中断、`URET`、
+  `ecall` 停机、分支/跳转重定向都会丢弃年轻指令，此时不再插气泡。
+- **`cpu21_riscv_irq_ctrl`**：`irq_i` 先打两拍同步，再与“上一拍”比较取出
+  **上升沿**（挂起位锁存），优先级 IRQ3 > IRQ2 > IRQ1；响应条件是“有挂起 +
+  `ustatus[0]`(MIE) + 嵌套深度 < 4 + 未停机 + EX 级没有重定向/停机”。
+  `ustatus`(0x004) 与 `uepc`(0x041) 用组合逻辑实现 CSRRS/CSRRC/CSRRW 三种读写
+  语义（旧值回写 `rd`）；嵌套栈保存 EPC / `ustatus` / 上一层优先级，`URET` 时
+  逐层恢复。响应时保存“下一条尚未执行的指令的 PC”，EX 是已正确预测的跳转
+  分支则保存实际目标，避免 `URET` 重复执行已提交的操作。
+- **`cpu21_riscv_perf_counters`**：周期、停顿、气泡、条件分支、无条件跳转、
+  预测成功/失败六个计数器；`halted_o` 期间不计周期；load-use 记 1 个气泡，
+  重定向/中断清空记 2 个气泡。
+
+### 外设
+
+- **`cpu21_mmio`**：MEM 级译码；先用**字对齐**地址比较命中哪个寄存器（这样
+  `sb` 写到 `0x1001` 也能命中 LED 寄存器），再用 `data_wstrb_o` 决定改哪几个
+  字节；命中时给出 `rdata_hit_o`，顶层据此在 RAM 与 MMIO 之间选择读数据。
+  内部包含 LED/数码管寄存器、鼠标寄存器组（含 16 深事件 FIFO 与 `mouse_irq_o`）、
+  显示控制器、显存窗口，以及用于自检的 `MAGIC` 常量。
+- **`cpu21_vga`**：工作在 CPU 时钟下，用 `tick`（每 2 拍一个使能）产生 25 MHz
+  像素节拍（**不引入第二个时钟域**）；按 640×480@60 的行场计数产生同步信号，
+  并按“格子”寻址显存：一个显存字对应 4 个像素，8×8 字模放大 2 倍填满 16×16
+  的格子（40×30 格），帧末产生 `frame_tick_o`。
+- **`cpu21_seg7`**：8 位动态扫描。计数到 `REFRESH_DIV` 换一位（默认 50 MHz 下
+  50000 → 每步 1 ms，每位数码管 125 Hz 刷新）；十六进制→七段码用查表；共阳极
+  所以位选/段选都取反输出，`an_en_i` 可以把某几位熄灭。
+- **`cpu21_pointer`**：把 5 向按键变成鼠标事件。用约 1 ms 的采样节拍对两级同步
+  后的按键采样，只在“按下”边沿产生事件；一次采样可能同时按下多个键，用待发
+  队列 + 优先级选择器逐个上报（每拍最多一个事件，不丢键）。事件单位是 1/8 格，
+  软件端只用整数加减就能换算成格（不需要除法）。
+- **`cpu21_ps2_mouse`**：可选的真鼠标，只实现接收：`ps2_clk` 下降沿把 11 位帧
+  移位进来（起始位 + 8 数据 + 奇校验 + 停止位），校验后按 3 字节包解析出
+  dx/dy/按键，产生 `ev_valid_o` 脉冲。
+
+### 板级
+
+- **`cpu21_board_top`**：把这些接起来并裁到 23 个引脚。内含参数化分频器
+  （`CLK_DIV` / `CLK_DIV_INTRUPT`）、复位同步器（异步置位 + 同步释放）、片内
+  ROM（组合读、`nop` 填充、`ifdef` 链选程序）与 RAM（字节写使能 + 组合读、
+  只响应 4 KB 以内地址，避免和 MMIO 别名）、显存双口 RAM（CPU 写口 + VGA 读口
+  同处一个时钟域，用像素使能而不是第二时钟）、数码管、VGA、鼠标源选择
+  （`USE_PS2_MOUSE`）、中断连线（SW0/1/2 分别与鼠标事件/关卡软件中断相或）、
+  锁存式中断指示 LED（请求上升沿置位、对应级别的 ISR 执行 `uret` 后熄灭）和
+  `led_we` 写入指示。
+
 ## 上板（Nexys4DDR + Vivado）
 
 处理器顶层 `cpu21_riscv_redirect_int_bpb` 有 775 位调试端口（各级 PC/IR、计数器、
 BPB/中断观测值）。如果直接把它设为实现顶层，这些端口会全部变成引脚，导致
 `[Place 30-415] IO Placement failed due to overutilization`（占用 775 个 IO，
 而 `xc7a100tcsg324-1` 只有 210 个）。因此上板时用 `cpu21_board_top` 作为顶层，
-只引出板上真正需要的 23 个引脚，其余调试端口不连接。
+只引出板上真正需要的那些引脚（LED、按键、拨码、VGA、8 位数码管、可选的 PS/2），
+其余调试端口不连接。定义宏 `SAOLEI_ROM` 时还会把扫雷程序固化进 ROM；当前
+`create_project.tcl` 默认定义的是 `RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM`（跑课程的
+中断综合测试程序），宏的含义、优先级和改法见下文“内置程序与宏的用法”。
 
 ### 引脚分配（`cpu21_board_top.xdc`）
 
-| 端口          | 引脚        | 板上元件                  | 说明                                           |
-| ------------- | ----------- | ------------------------- | ---------------------------------------------- |
-| `clk100`      | E3          | 100 MHz 晶振              | 经`CLK_DIV` 分频后给 CPU                       |
-| `rst_n`       | C12         | 按键 CPU_RESETN（低有效） | 异步置位、与 CPU 时钟同步释放                  |
-| `go`          | N17         | 按键 BTNC                 | 对应原电路“继续运行”（`ecall` 停机后恢复执行） |
-| `irq_sw[2:0]` | J15/L16/M13 | 拨码开关 SW0–SW2          | 三路中断源，拨动即触发（内部同步并锁存）       |
-| `led[15:0]`   | H17…V11     | LED0–LED15                | MMIO（`LED_ADDR`）写入值的低 16 位             |
-| `led_we`      | R12         | LED16_B                   | MMIO 写入指示，每写一次拉长约 2.7 s            |
+| 端口          | 引脚        | 板上元件                  | 说明                                                                |
+| ------------- | ----------- | ------------------------- | ------------------------------------------------------------------- |
+| `clk100`      | E3          | 100 MHz 晶振              | 经 `CPU_DIV` 分频后给 CPU（默认 50 MHz）                            |
+| `rst_n`       | C12         | 按键 CPU_RESETN（低有效） | 异步置位、与 CPU 时钟同步释放                                       |
+| `go`          | N17         | 按键 BTNC                 | 对应原电路“继续运行”（`ecall` 停机后恢复执行）                      |
+| `irq_sw[2:0]` | J15/L16/M13 | 拨码开关 SW0–SW2          | 三路中断源，拨动即触发（内部同步并锁存）                            |
+| `led[15:0]`   | H17…V11     | LED0–LED15                | `LED[2:0]` = 三路中断指示（锁存，ISR 返回后熄灭），`LED[15:3]` 熄灭 |
+| `led_we`      | R12         | LED16_B                   | MMIO 写入指示，每写一次拉长约 0.34 s @50 MHz                        |
 
-### 时钟：为什么还保留 2 分频
+### 时钟：分频比怎么选（`CLK_DIV` / `CLK_DIV_INTRUPT`）
 
 乘除法原本是 ALU 里的组合运算（`a*b`、`a%b`），实测关键路径约 94 ns（325 级逻辑、
 286 个 CARRY4），在 100 MHz 下必然不收敛，所以之前只能把时钟 16 分频到 6.25 MHz。
@@ -198,19 +313,135 @@ create_generated_clock -name cpu_clk -source [get_ports { clk100 }] \
   -divide_by 2 [get_pins { clk_div_reg/Q }]
 ```
 
-改分频比时 RTL 的 `CLK_DIV` 与 XDC 的 `-divide_by` 要同时改。
+改分频比时：**变慢**（分频比变大）不用动 XDC；**变快**（分频比小于 2）就要把 XDC 的
+`-divide_by` 一起改小，否则约束会比实际时钟松、可能掩盖违例。
+
+### 中断测试程序为什么还要再慢一档
+
+标着 `RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM` 的课程中断综合测试程序里，两次显示之间的延时常量
+是按 50 MHz 写的：50 MHz 下每个数值只停留约 10 ms，动态扫描的数码管上根本读不
+出来。所以顶层在跑这个程序时改用**另一个分频比参数 `CLK_DIV_INTRUPT`**：停留时间
+与分频比成正比：取 8 → 12.5 MHz（约 40 ms/值）、取 32 → 3.125 MHz（约 160 ms/值）——
+当前默认 32，在 `cpu21_board_top.v` 里改。这个分频比只在定义了
+`RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM` 时生效，其它程序仍用 `CLK_DIV`。
+
+### 分频与刷新率一览（想改速度看这里）
+
+| 想改什么                   | 改哪里                                          | 当前值 / 换算                                            |
+| -------------------------- | ----------------------------------------------- | -------------------------------------------------------- |
+| CPU 主频（程序快慢）       | 参数 `CLK_DIV`                                  | 2 → 50 MHz（`100 MHz / CLK_DIV`）                        |
+| 中断程序的 CPU 主频        | 参数 `CLK_DIV_INTRUPT`（只在该 ROM 宏下生效）   | 32 → 3.125 MHz；每个数值约 10 ms × (`CLK_DIV_INTRUPT`/2) |
+| 数码管扫描刷新率           | 顶层 `SEG_REFRESH_DIV`（自动跟随 `CPU_DIV`）    | `100000 / CPU_DIV` → 每步 1 ms、每位 125 Hz              |
+| LED16_B 写入指示点亮时长   | `led_we_cnt` 的装载值 `24'hFF_FFFF`             | 约 0.34 s @50 MHz（`0xFFFFFF / f_cpu`）                  |
+| 中断程序每个数值的停留时间 | `tools/adapt_intrupt_ccab.py` 的 `DELAY_NEG_HI` | `0xFFFC0` → 约 10 ms @50 MHz                             |
+
+- **数码管**：`SEG_REFRESH_DIV = 100000 / CPU_DIV` 保证“每步 1 ms、每位数码管
+  125 Hz”与主频无关（不这样缩放的话，主频降 4 倍时全屏刷新只剩 31 Hz，能看到
+  闪烁）。想更亮可以把它改小（扫描更快），但每位刷新率要远高于 50 Hz。
+  `cpu21_seg7` 的分频计数是 20 位，最大约 100 万，所以 100 MHz（不分频）也放得下。
+- **慢下来的副作用**：`cpu21_pointer` 的按键采样节拍（`SAMPLE_DIV = 50000`）也会
+  跟着变慢（3.125 MHz 下约 16 ms 采样一次，仍在可接受范围）；`cpu21_vga` 的
+  25 MHz 像素节拍是从 CPU 时钟分频出来的，主频一降 VGA 行场时序就超出规范
+  （中断测试程序不用 VGA，无影响）。
+- **XDC 不用跟着改（只要不是变快）**：`cpu_clk` 固定按最坏情况 `-divide_by 2`
+  （50 MHz）约束，实际时钟更慢属于“约束偏严”，不会掩盖违例；只有把分频比改到
+  比 2 更小（更快）时，才需要同步改小 XDC 的 `-divide_by`。
 
 ### 片内 ROM / RAM
 
-- ROM：`ROM_WORDS = 1024` 字（4 KB），组合读，取指地址 `instr_addr[11:2]`；
-  内容由 `` `include "cpu21_board_rom.vh" `` 给出（与 `cpu21_board_top.v` 同目录，
-  文件里是 1024 条
-  `rom[i] = 32'h…;`，放在 `initial` 里，等价于 `$readmemh`，且不依赖文件路径）。
+- ROM：`ROM_WORDS = 8192` 字（32 KB），组合读，取指地址 `instr_addr[ROM_AW+1:2]`；
+  内容由 `` `include `` 一个 ROM 初始化文件给出（与 `cpu21_board_top.v` 同目录，
+  文件里是 `rom[i] = 32'h…;` 语句，放在 `initial` 里，等价于 `$readmemh`，
+  且不依赖仿真工作目录）。具体包含哪份由宏决定（见下文“内置程序与宏的用法”）。
+  超出镜像长度的地址填 `nop`（`32'h0000_0013`），所以跳飞时不会执行到随机指令。
 - RAM：`RAM_WORDS = 1024` 字（4 KB），字节写使能 + 组合读，只响应
   `data_addr < 4 KB`，因此 MMIO 地址（默认 `0x1000`）不会落进 RAM。
 - 两个 `initial` 块都用 NOP（`32'h0000_0013`）或 0 预填充，ROM 未使用区域是 NOP，
   这样即使程序跑飞也不会执行到随机指令而乱写寄存器。
 
+### 内置程序与宏的用法
+
+板级顶层用一条 `` `ifdef `` 链决定 ROM 里固化哪个程序（连带决定中断入口地址），
+`create_project.tcl` 里的两个开关就是给这条链用的：
+
+| 宏（`sources_1` 的 Verilog Define） | ROM 文件                             | 中断入口 `IRQ1/2/3`         | 说明                                       |
+| ----------------------------------- | ------------------------------------ | --------------------------- | ------------------------------------------ |
+| `SAOLEI_ROM`（优先级最高）          | `srcs/board/cpu21_saolei_rom.vh`     | `0x100` / `0x200` / `0x300` | 纯 C 扫雷（`saolei/tools/build.ps1` 生成） |
+| `RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM`           | `srcs/board/risc-v-intrupt-ccab.vh`  | `0x0AC` / `0x1E4` / `0x308` | 课程中断综合测试程序（当前默认）           |
+| `BOARD_ROM_FAST`                    | `srcs/board/cpu21_board_rom_fast.vh` | `0x100` / `0x200` / `0x300` | 仿真专用：跑马灯延时改小（综合不用）       |
+| 都不定义                            | `srcs/board/cpu21_board_rom.vh`      | `0x100` / `0x200` / `0x300` | 上板跑马灯 demo（默认）                    |
+
+同一时间只应定义一个（`ifdef` 链按上表顺序取第一个命中的）。**中断入口必须和
+ROM 里 ISR 的起点一致**，所以换程序时宏与入口是一起换的：`cpu21_board_top.v`
+里 `.IRQ1/2/3_VECTOR` 也跟着 `RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM` 分支走。
+
+#### 怎么定义宏
+
+1. **Vivado GUI**：`Project` → `Settings` → `Synthesis` → `Verilog Options` →
+   `Verilog Macros` 里填 `RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM`（只对 `sources_1` 有效），
+   确定后 `Reset Synthesis Run` 再综合。也可以直接在 Tcl Console 里写：
+
+   ```tcl
+   set_property verilog_define {RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM} [get_filesets sources_1]
+   reset_run synth_1
+   launch_runs synth_1
+   wait_on_run synth_1
+   ```
+
+   换回跑马灯就是 `set_property verilog_define {} [get_filesets sources_1]`。
+
+2. **一键重建**：改 `create_project.tcl` 里的 `use_intrupt_ccab` / `use_saolei`
+   两个开关（同一时间只开一个），重新 `source create_project.tcl`。
+3. **命令行仿真**：`xvlog` 与 `xelab` 都要带同一个 `-d`，并用 `-i` 指向头文件目录：
+
+   ```powershell
+   xvlog -d RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM -i srcs/board `
+         srcs/rtl/*.v srcs/board/cpu21_board_top.v 你的tb.v
+   xelab -top 你的tb -snapshot s -d RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM
+   ```
+
+4. **注意**：这些宏只影响“综合用”的 `sources_1`。跑 `tb_no_intr` /
+   `tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb` 时，程序来自测试平台自己探测的
+   `srcs/rom/*.hex`，与宏无关。
+
+#### 中断综合测试程序的适配（`tools/adapt_intrupt_ccab.py`）
+
+课程给的 `programs/risc-v-intrupt-ccab.hex` 不能直接上板，脚本把它适配成
+`srcs/board/risc-v-intrupt-ccab.vh`，且**不移动任何指令地址**（三个中断入口
+仍是 `0x0AC` / `0x1E4` / `0x308`）：
+
+```powershell
+python tools/adapt_intrupt_ccab.py programs/risc-v-intrupt-ccab.hex `
+       srcs/board/risc-v-intrupt-ccab.vh _tmp/fast.hex _tmp/plain.hex
+```
+
+六处适配（脚本内每步都有断言，输入不对会直接报错）：
+
+1. 三个 ISR 里的 `addi a7,zero,10` + `ecall` → 两条 `nop`（`a7 != 34` 的
+   `ecall` 会让这颗 CPU 停机等 `go_i`）；
+2. 11 个显示点 `lui a7,1` + `sw a0,0(a7)` → `jal` 调用追加的显示例程；
+   顺带纠正早期手改留下的 `sb` 误码（只写低字节会显示错值）；
+3. 追加主程序用的 `DISP_DLY`（0x438）：写 LED 寄存器（数码管显示它）+ 约 10 ms
+   延时；返回地址存在 `sp+256`，位于 ISR 压栈区（最多 192 B）之上，所以中断
+   随时打断延时也不会破坏它；
+4. 修正 ISR2/ISR3 出栈顺序写乱的 12 条 `lw`（否则 ISR2 的循环计数会变成
+   -3823，看起来像“二级中断返回之后卡住”）；
+5. ISR3 的 SB 测试改用 ISR3 自己保存的 `s4/s5/s6`（原来用未保存的 `t1/t3/s2`，
+   抢占 ISR1 时会毁掉 ISR1 的 DIVU 循环计数，造成死循环）；
+6. 追加 ISR 专用的 `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 ISR 都保存/恢复），于是 ISR 完全不碰 `ra`。否则
+   中断若恰好落在主程序 `DISP_DLY` 末尾的 `jalr` 上，返回会跳进 ISR 代码、
+   最后执行到 ISR 结尾的 `csrrci` 把 MIE 清零（“跑一阵子之后拨开关不再响应”）；
+
+第 3 个参数生成“延时极小”的仿真版，便于在 xsim 里跑完整流程；第 4 个参数生成
+只去掉停机 `ecall`、显示仍是 `lui`+`sw` 的“原样”版本，用于对比。
+
+适配后的 ROM 在仿真里验证控制流很简单：用 `-d RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM` 编译
+`srcs/rtl/*.v` + `srcs/board/cpu21_board_top.v` 加一个自建的 tb（或直接用
+`srcs/tb/tb_board_top.v` 看 LED），观察 `irq_current_level_o`（0→1→2→3→…→0）、
+`uepc_o`、`halted_o` 是否依次回到 0，以及 `LED[2:0]` 是否随嵌套逐层点亮/熄灭。
+建议用第 3 个参数生成的快版 ROM（否则一次中断就是几十毫秒仿真时间）。
+
 ### 演示程序的生成与仿真
 
 ```powershell
@@ -255,8 +486,9 @@ Vivado 工程 `pipelined-cpu/pipelined-cpu.xpr` 被 `.gitignore` 排除，需要
 1. `sources_1` 顶层设为 `cpu21_board_top`（纯 RTL 仿真时也可切回
    `cpu21_riscv_redirect_int_bpb`）；
 2. 加入 `pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_top.v`、`pipelined-cpu/srcs/constrs/cpu21_board_top.xdc`，
-   `pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_rom.vh` 的文件类型设成 `Verilog Header`（不能当普通源码，
-   否则会被当成顶层候选）；
+   四份 ROM 初始化文件（`cpu21_board_rom.vh`、`cpu21_board_rom_fast.vh`、
+   `risc-v-intrupt-ccab.vh`、`cpu21_saolei_rom.vh`）的文件类型都设成 `Verilog Header`
+   （不能当普通源码，否则会被当成顶层候选）；
 3. 三个 testbench 放在**仿真 fileset**（`sim_1` 顶层 `tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb`、
    `sim_2` 顶层 `tb_no_intr`），不参与综合，因此不会再出现“testbench 被当成顶层”
    导致的 `[Place 30-494] The design is empty`。
@@ -274,8 +506,41 @@ Vivado 工程 `pipelined-cpu/pipelined-cpu.xpr` 被 `.gitignore` 排除，需要
 CPU 时钟 6.25 MHz → 50 MHz（快 8 倍），并且乘除法不再位于关键路径上。
 
 上板操作：用 Vivado 打开工程 → `Open Hardware Manager` → `Program Device`，选上述
-`.bit`。复位后跑马灯立即从 `0001` 开始逐位左移（演示程序不执行 `ecall`，所以不用
-按 `go`；`go` 只对执行了 `ecall` 停机、等待继续运行的程序有意义），LED16_B 每次写入时点亮。
+`.bit`。复位后先跑 `sources_1` 里宏选中的那个程序。以跑马灯为例：复位后立即从
+`0001` 开始逐位左移（演示程序不执行 `ecall`，所以不用按 `go`；`go` 只对执行了
+`ecall` 停机、等待继续运行的程序有意义），LED16_B 每次写入时点亮。
+
+#### 跑中断综合测试程序时的现象
+
+（`create_project.tcl` 默认就是它，无需额外设置）
+
+- 复位后主程序先跑自己的指令测试，数码管上显示程序写进 `LED_ADDR` 的 32 位十六进制值
+  （低 4 位在最右边那个数码管）；
+- 拨动 **SW0 / SW1 / SW2**（J15/L16/M13）就对应 1/2/3 号中断：数码管随即切成该 ISR 的
+  显示内容（SB 读写测试、DIVU 测试、多层循环等），每个数值停留约 160 ms（3.125 MHz 下）；
+- `LED[2:0]` 是**锁存**的中断指示：从该路中断请求出现开始亮，一直到它的 ISR 执行完
+  `uret` 返回才熄灭。抢占（例如 ISR1 还没跑完就拨 SW2）不会把外层的灯灭掉，一级
+  一级返回时才依次熄灭，正好能看出嵌套层次；
+- LED16_B 每次 MMIO 写入内一下；程序里若有 `ecall a7 != 34` 的停机点，会停在原地等
+  按 **BTNC**（`go`）继续；
+- 想重新开始随时按 **CPU_RESETN**（`rst_n`）；想让它更快/更慢就改 `CLK_DIV_INTRUPT`
+  （见上文“分频与刷新率一览”）。
+
+## 扫雷程序（`saolei/`）
+
+`saolei/` 是一个**纯 C 写的扫雷**，用 RISC-V 工具链编译成机器码后固化进片内 ROM 运行，
+反过来验证这套 MMIO/中断/显示/鼠标外设。完整说明见 `saolei/README.md`，要点：
+
+- **三段中断入口**（地址由 `saolei/sw/linker.ld` 定死，与顶层 `IRQ1/2/3_VECTOR` 成对）：
+  IRQ1=`0x100` 关卡（游戏）程序、IRQ2=`0x200` 鼠标读取、IRQ3=`0x300` 备用；
+- **两层结构**：背景 `main()` 画开始界面并一直运行 → 点"开始"写 `LEVEL` 寄存器拉起软件中断
+  → CPU 跳进 `0x100` 的关卡程序跑完整局 → 点左上角黄格 `uret` 回到背景被打断的那条指令；
+- **纯 C**，只有三处必要的内联汇编：设 `sp`、三个中断入口的现场保护、`uret`；
+- **指令子集适配**：没有 `auipc`/`lb`/`lbu`/有符号 `div`，所以程序只按字节写显存、
+  索引全用移位、且不含 `.data`/`.rodata`（链接脚本用 `ASSERT` 兜住）；
+- **构建**：`saolei/tools/build.ps1`（C → ELF → `.hex` + `cpu21_saolei_rom.vh`），
+  并用 `check_isa.py` 逐条反汇编检查有没有用到未实现的指令。实测 842 条指令全部合法；
+- **上板切换**：Vivado 里定义宏 `SAOLEI_ROM` 就加载扫雷程序，不定义仍是下面的跑马灯。
 
 ## 回归测试
 
@@ -298,12 +563,12 @@ powershell -ExecutionPolicy Bypass -File tools\run_regress.ps1
 
 期望结果（2026-09，多周期乘除法 + `CLK_DIV=2`）：
 
-| 测试 | 期望 |
-| ---- | ---- |
-| muldiv_test / isa_test / lui_test / mmio_test | 13 / 24 / 4 / 5 个 LED 值全部匹配 |
-| tb_no_intr（benchmark，5560 周期） | `stalls=1528 bubbles=1830 cond_taken=639 uncond=71 pred_ok=687 pred_fail=80` |
-| tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb（中断，6003 周期） | `stalls=963 bubbles=1205 cond_taken=547 uncond=28 pred_ok=557 pred_fail=87` |
-| 板级（快速 ROM） | 跑马灯 `0001 → … → 8000` 循环，每步约 2.6 µs |
+| 测试                                               | 期望                                                                         |
+| -------------------------------------------------- | ---------------------------------------------------------------------------- |
+| muldiv_test / isa_test / lui_test / mmio_test      | 13 / 24 / 4 / 5 个 LED 值全部匹配                                            |
+| tb_no_intr（benchmark，5560 周期）                 | `stalls=1528 bubbles=1830 cond_taken=639 uncond=71 pred_ok=687 pred_fail=80` |
+| tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb（中断，6003 周期） | `stalls=963 bubbles=1205 cond_taken=547 uncond=28 pred_ok=557 pred_fail=87`  |
+| 板级（快速 ROM）                                   | 跑马灯`0001 → … → 8000` 循环，每步约 2.6 µs                                  |
 
 ## 工程分享（Tcl 一键重建）
 
@@ -313,8 +578,8 @@ powershell -ExecutionPolicy Bypass -File tools\run_regress.ps1
 ```text
 pipelined-cpu/
 ├─ create_project.tcl              一键重建脚本（用 [info script] 定位自身目录）
-├─ srcs/rtl/*.v                    处理器 RTL（13 个文件）
-├─ srcs/board/*.v|*.vh             板级顶层、片内 ROM 初始化（含 __FAST 仿真版本）
+├─ srcs/rtl/*.v                    处理器与外设 RTL（17 个文件）
+├─ srcs/board/*.v|*.vh             板级顶层、四份 ROM 初始化（跑马灯/中断测试/扫雷/仿真快版）
 ├─ srcs/constrs/*.xdc              引脚约束 + 板级母版
 ├─ srcs/tb/*.v                     三个测试平台
 ├─ srcs/rom/*.hex                  测试平台加载的 ROM 镜像

pipelined-cpu/create_project.tcl

@@ -1,6 +1,6 @@
 # ============================================================================
 # cpu21-riscv 流水线 CPU —— 一键重建 Vivado 工程
-#   FPGA：Nexys4DDR / xc7a100tcsg324-1（Vivado 2025.2 实测通过）
+#   FPGA：Nexys4DDR / xc7a100tcsg324-1（Vivado 2020.2 实测：建工程 + 综合均通过）
 #
 # 目录结构（本脚本所在目录就是工程目录）：
 #   create_project.tcl      本脚本
@@ -13,11 +13,15 @@
 #   说明文档：cpu21_riscv_redirect_int_bpb说明.md
 #
 # 用法：
-#   1) 建议先删掉本目录下的 pipelined-cpu.xpr，以及 *.runs / *.sim / *.cache /
-#      *.hw / *.gen / *.ip_user_files 等生成目录（不删会在下面报错提示）；
-#   2) 在 Vivado Tcl Shell 里执行：  source create_project.tcl
+#   1) 在 Vivado Tcl Shell 里执行：  source create_project.tcl
 #      或命令行：  vivado -mode batch -source create_project.tcl -log create.log
+#   2) 脚本会**先自动清理旧工程**再新建：只删生成物（*.xpr / *.srcs / *.runs /
+#      *.sim / *.cache / *.hw / *.gen / *.ip_user_files / .Xil / xsim.dir /
+#      vivado*.jou|log|str / webtalk.*），srcs/、tools/、programs/ 一律不动。
+#      不想自动清理（比如想在旧工程上追加设置）就把下面的 clean_first 改成 0。
 #   3) 工程就地创建：pipelined-cpu.xpr（源文件仍在 srcs/ 下，不会被搬动）。
+#   4) 若提示 .xpr 删不掉，说明有 Vivado（含 Hardware Manager）正开着那个工程，
+#      关掉它再跑一遍即可。
 #
 # 脚本用 [info script] 定位自身目录，所以整个文件夹拷到任何路径都能直接用。
 # 若想用 Vivado 自动生成的版本，见说明文档“工程分享”一节。
@@ -47,14 +51,74 @@ if {[llength $missing] > 0} {
   return 1
 }
 
-if {[file exists "$origin_dir/$proj_name.xpr"]} {
-  puts "ERROR: 工程已存在：$origin_dir/$proj_name.xpr"
-  puts "       请先删除 .xpr（以及 *.runs / *.sim 等生成目录）后重跑本脚本。"
-  return 1
+# ---------------------------------------------------------------- 清理旧工程
+# 一键重建：先删掉旧工程和所有生成目录。工程完全由 srcs/ + 本脚本决定，
+# 所以删掉不会丢任何源文件；不想自动清理就把 clean_first 改成 0。
+set clean_first 1
+
+if {$clean_first} {
+  # 必须删掉的工程目录：任何一个删不掉都不能继续（否则 Vivado 会拒绝建工程）
+  set proj_items [list \
+    "$origin_dir/$proj_name.xpr" \
+    "$origin_dir/$proj_name.srcs" \
+    "$origin_dir/$proj_name.runs" \
+    "$origin_dir/$proj_name.sim" \
+    "$origin_dir/$proj_name.cache" \
+    "$origin_dir/$proj_name.hw" \
+    "$origin_dir/$proj_name.gen" \
+    "$origin_dir/$proj_name.ip_user_files" \
+    "$origin_dir/$proj_name.lpr" \
+    "$origin_dir/.Xil"]
+  # 顺带清掉的杂项：删不掉也无所谓（本进程自己会占着 vivado.jou / .log / .str）
+  set junk_items [list \
+    "$origin_dir/xsim.dir" \
+    "$origin_dir/webtalk.jou" \
+    "$origin_dir/webtalk.log" \
+    "$origin_dir/usage_statistics_webtalk.html" \
+    "$origin_dir/usage_statistics_webtalk.xml"]
+  foreach pat {vivado*.jou vivado*.log vivado*.str} {
+    foreach f [glob -nocomplain "$origin_dir/$pat"] { lappend junk_items $f }
+  }
+
+  set blocked {}
+  set removed 0
+  foreach {group items} [list proj $proj_items junk $junk_items] {
+    foreach d $items {
+      if {![file exists $d]} { continue }
+      if {[catch {file delete -force $d} err]} {
+        puts "  WARNING: 删不掉 [file tail $d]（$err）"
+        if {$group eq "proj"} { lappend blocked [file tail $d] }
+      } else {
+        puts "  已删除：[file tail $d]"
+        incr removed
+      }
+    }
+  }
+  puts "旧工程清理完成（删除 $removed 项）"
+  if {[llength $blocked] > 0} {
+    puts "ERROR: 这些工程目录删不掉：$blocked"
+    puts "       它们正被另一个 Vivado（GUI / Hardware Manager）占用。"
+    puts "       请关闭 Vivado 后重跑本脚本。"
+    return 1
+  }
+} else {
+  if {[file exists "$origin_dir/$proj_name.xpr"] || [file exists "$origin_dir/$proj_name.runs"]} {
+    puts "ERROR: 工程已存在且 clean_first = 0：$origin_dir/$proj_name.xpr"
+    puts "       请先删除它，或把 clean_first 改成 1 让脚本自动清理。"
+    return 1
+  }
 }
 
 # ---------------------------------------------------------------- 建工程
-create_project $proj_name $origin_dir -part $part_name
+# 只用 -part 建工程，**不依赖"板卡文件"**：Vivado 默认不带 Nexys4DDR 的 board 文件，
+# 所以 GUI 新建向导的 Boards 页里找不到它；board 只影响"选板/板级预设"，
+# 不影响综合与实现（引脚全在 srcs/constrs/*.xdc 里显式约束）。
+# 若以后装了 Digilent 板卡文件（data/boards/board_files/nexys4-ddr），想按板卡建：
+#   create_project $proj_name $origin_dir -part $part_name \
+#       -board_part digilentinc.com:nexys4ddr:part0:1.1
+# （那样工程会记上板卡，别人没装板卡文件就打不开了，所以默认不这么写。）
+# -force：万一还有残留目录（例如被占用的 .runs）也能覆盖，不至于卡死。
+create_project $proj_name $origin_dir -part $part_name -force
 
 # 设计源文件：处理器 RTL + 板级顶层 + 片内 ROM 初始化
 add_files -norecurse -fileset sources_1 [glob "$origin_dir/srcs/rtl/*.v"]
@@ -64,6 +128,59 @@ add_files -norecurse -fileset sources_1 [list \
 set_property file_type {Verilog Header} \
   [get_files "$origin_dir/srcs/board/cpu21_board_rom.vh"]
 
+# 默认跑哪个内置程序（同一时间只应启用一个）：
+#   use_intrupt_sllsb = 1 -> 课程新版「多级中断测试 + 附加 SLL/SB/BLTU」
+#                            （programs/risc-v-intrupt-sllsb.asm / .hex）
+#   use_intrupt_ccab  = 1 -> 上一版中断测试（programs/risc-v-intrupt-ccab.*）
+#   use_saolei        = 1 -> 扫雷（saolei/tools/build.ps1 生成）
+#   三个都为 0            -> 走马灯 demo
+set use_intrupt_sllsb 1
+set use_intrupt_ccab 0
+set use_saolei 0
+
+# 中断测试程序的 ROM 初始化。
+set intrupt_ccab_rom "$origin_dir/srcs/board/risc-v-intrupt-ccab.vh"
+if {[file exists $intrupt_ccab_rom]} {
+  add_files -norecurse -fileset sources_1 [list $intrupt_ccab_rom]
+  set_property file_type {Verilog Header} [get_files $intrupt_ccab_rom]
+} else {
+  puts "NOTE: 还没有 $intrupt_ccab_rom"
+}
+
+# 课程新版中断测试（附加 SLL/SB/BLTU）的 ROM 初始化。
+set intrupt_sllsb_rom "$origin_dir/srcs/board/risc-v-intrupt-sllsb.vh"
+if {[file exists $intrupt_sllsb_rom]} {
+  add_files -norecurse -fileset sources_1 [list $intrupt_sllsb_rom]
+  set_property file_type {Verilog Header} [get_files $intrupt_sllsb_rom]
+} else {
+  puts "NOTE: 还没有 $intrupt_sllsb_rom（用 tools/hex2vh.py 生成）"
+}
+
+# 扫雷程序的 ROM 初始化（由 saolei/tools/build.ps1 生成，可能还不存在）。
+# 综合/仿真时定义宏 SAOLEI_ROM 就会用它替换上面的跑马灯 ROM。
+set saolei_rom "$origin_dir/srcs/board/cpu21_saolei_rom.vh"
+if {[file exists $saolei_rom]} {
+  add_files -norecurse -fileset sources_1 [list $saolei_rom]
+  set_property file_type {Verilog Header} [get_files $saolei_rom]
+} else {
+  puts "NOTE: 还没有 $saolei_rom —— 需要先跑 saolei/tools/build.ps1 生成"
+}
+
+# 关键：sources_1 里定义对应宏，cpu21_board_top.v 的 `ifdef 链才会选中那个 ROM
+# （宏只影响综合用的 sources_1；仿真 fileset 仍各自用 tb 自带的 ROM）
+if {$use_intrupt_sllsb && [file exists $intrupt_sllsb_rom]} {
+  set_property verilog_define {RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM} [get_filesets sources_1]
+  puts "NOTE: sources_1 已定义 RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM —— 上板跑「中断测试 + SLL/SB/BLTU」"
+} elseif {$use_intrupt_ccab && [file exists $intrupt_ccab_rom]} {
+  set_property verilog_define {RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM} [get_filesets sources_1]
+  puts "NOTE: sources_1 已定义 RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM —— 上板跑 risc-v-intrupt-ccab"
+} elseif {$use_saolei && [file exists $saolei_rom]} {
+  set_property verilog_define {SAOLEI_ROM} [get_filesets sources_1]
+  puts "NOTE: sources_1 已定义 SAOLEI_ROM —— 上板跑扫雷；想跑走马灯把本脚本里 use_saolei 改成 0"
+} else {
+  puts "NOTE: 未定义 SAOLEI_ROM —— 上板跑走马灯 demo"
+}
+
 # 约束（cpu21_board_top.xdc 是引脚与分频时钟约束）
 add_files -norecurse -fileset constrs_1 [glob "$origin_dir/srcs/constrs/*.xdc"]
 
@@ -99,6 +216,16 @@ foreach fs {sim_1 sim_2} {
 # ---------------------------------------------------------------- 结果汇总
 puts "工程已创建：$origin_dir/$proj_name.xpr"
 puts "  sources_1 顶层 = cpu21_board_top（上板：时钟分频 + 片内 ROM/RAM + 引脚）"
+if {$use_intrupt_sllsb && [file exists $intrupt_sllsb_rom]} {
+  set selected_program {risc-v-intrupt-sllsb (RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM) 中断+SLL/SB/BLTU}
+} elseif {$use_intrupt_ccab && [file exists $intrupt_ccab_rom]} {
+  set selected_program {risc-v-intrupt-ccab (RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM)}
+} elseif {$use_saolei && [file exists $saolei_rom]} {
+  set selected_program {扫雷 (SAOLEI_ROM)}
+} else {
+  set selected_program {走马灯 demo}
+}
+puts "  sources_1 程序 = $selected_program"
 puts "  sim_1     顶层 = tb_cpu21_riscv_redirect_int_bpb（中断/分支预测）"
 puts "  sim_2     顶层 = tb_no_intr（指令集测试，ROM 镜像在 srcs/rom/）"
 puts "  下一步：Run Synthesis → Run Implementation → Generate Bitstream，或 Run Simulation"

pipelined-cpu/programs/risc-v-intrupt-ccab.asm

@@ -0,0 +1,498 @@
+# =============================================================================
+# 注意：上板/仿真真正使用的镜像是 programs/risc-v-intrupt-ccab.hex（270 字），
+# 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：
+#   1) 三个 ISR 里的 "addi a7,zero,10 + ecall" 会让这颗 CPU 停机（a7 != 34 的
+#      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
+#      循环永远不执行 -> ROM 里换成两条空操作；
+#   2) 原来的 "addi a7,zero,34 + ecall" 显示改成写 MMIO 的 LED 寄存器（0x1000），
+#      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
+#      太快，数码管的动态扫描根本分辨不出来，只会看到一片亮；
+#   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
+#      0x0AC / 0x1E4 / 0x308 都保持不变；
+#   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，
+#      ISR1 的 hex 也是正确的）。ISR3 把 s1 从 s3 的槽位弹出，于是 s1 被写成
+#      s3 保存的 0xFFFFF111；ISR3 返回后，正在跑 BLT 测试的 ISR2 的循环计数 s1
+#      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
+#      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
+#      正确 LIFO 顺序改回 12 条 lw 的目标寄存器（字数不变、地址不动）。
+#   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、
+#      s2 当增量）。ISR3 的现场只保存了 s1/a7/a0/s0/s3/s4/s5/s6/uepc，所以：
+#      若 IRQ3 直接抢占正在跑 DIVU 测试的 ISR1（ISR1 用 t3 递减计数），ISR1 的
+#      计数会被改掉；ISR1 恢复后 `addi t3,t3,-1` 得到负数，`bne t3,zero` 永远
+#      成立，DIVU 循环再也回不来 —— 表现就是“拨了 SW0 再拨 SW2 之后卡住”；
+#      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
+#      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，
+#      所以这样换是安全的），字数与地址不变。
+#   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，
+#      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
+#      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
+#      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
+#      代码里，一路执行到 ISR 结尾的 csrrci zero,0x4,1，把 MIE 永久清零：表现
+#      就是“跑一阵子之后拨开关再也不响应，只能复位”。窗口只有 1~2 拍，平时很
+#      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
+#      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
+#      ISR 都保存/恢复），于是 ISR 完全不碰 ra；ISR 的显示点由 "jal ra,DISP_DLY +
+#      nop" 换成 "add a7,a0,zero + jal a0,DISP_DLY_ISR"，仍是 2 字换 2 字，
+#      字数与地址不变。
+# =============================================================================
+
+.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
+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,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
+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  
+#######################################
+
+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
+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
+
+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           
+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

pipelined-cpu/programs/risc-v-intrupt-ccab.hex

@@ -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
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-02200893
-00000073
+000018B7
+00A8A023
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 0254d4b3
 00900533
-02200893
-00000073
+000018B7
+00A8A023
 fffe0e13
 fe0e16e3
 00a00893
@@ -89,8 +89,8 @@ fe0e16e3
 00441413
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 01300533
-02200893
-00000073
+000018B7
+00A8A023
 fe0416e3
 415a0a33
 fe0a10e3
@@ -147,8 +147,8 @@ ffc10113
 0040e073
 ff100493
 00900533
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 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
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+00A8A023
 012484b3
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 fffe0e13
@@ -228,8 +228,8 @@ fe0e12e3
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 00900533
-02200893
-00000073
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 fffe0e13
 fe0e14e3
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 014469b3
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 415a0a33
 fe0a10e3

pipelined-cpu/programs/risc-v-intrupt-sllsb.asm

@@ -0,0 +1,477 @@
+.text
+addi sp, zero, 2000       #�ڴ��ջ��ʼ��
+
+#############################################################
+#�����Ʋ�?,����addi,andi,slli,srli,srai,or,ori,nor,ecall  LED�������Ʒ�ʽ������ʾ����
+#############################################################
+
+.text
+START:
+
+addi s0,zero,1 
+slli s3, s0, 31      # s3=0x80000000
+srai s3, s3, 31      # s3=0xFFFFFFFF   
+add s0,zero,zero   # s0=0         
+addi s2,zero,12 
+
+addi s6,zero,8  #�����Ƽ���
+zmd_loop:
+
+addi s0, s0, 1    #������һ�������Ƶ���
+andi s0, s0, 15  
+
+#######################################
+addi t0,zero,8    
+addi t1,zero,1
+left:
+
+slli s3, s3, 4   #����������
+or s3, s3, s0
+
+add    a0,zero,s3       # display s3
+addi   a7,zero,34         # system call for LED display 
+ecall                 # display 
+
+sub t0,t0,t1
+bne t0,zero,left
+#######################################
+
+addi s0, s0, 1   #������һ�������Ƶ���
+addi t6,zero,15
+and s0, s0, t6
+slli s0, s0, 28     
+
+addi t0,zero,8
+addi t1,zero,1
+
+zmd_right:
+
+srli s3, s3, 4  #����������
+or s3, s3, s0
+
+add    a0,zero,s3       # display s3
+addi   a7,zero,34         # system call for LED display 
+ecall                 # display 
+
+sub t0,t0,t1
+bne t0,zero,zmd_right
+srli s0, s0, 28  
+#######################################
+
+sub s6,s6,t1
+beq s6,zero, exit
+j zmd_loop
+
+exit:
+
+add t0,zero,zero
+xori t0,t0,-1      #test nor  ori
+slli t0,t0,16
+ori t0,t0,-1
+
+add   a0,zero,t0       # display t0
+addi   a7,zero,34         # system call for LED display 
+ecall                 # display 
+
+j START   # loop forever
+
+ 
+#InteruptProgram1:
+#############################################################################################
+#  exceptoin 1
+#  ʹ��?s6? s5?s4?s3?s0?a0?a7
+#############################################################################################
+
+################# �����ֳ�
+InteruptProgram1:sw a7, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw a0, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s0, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s3, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s4, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s5, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s6, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+
+csrrsi s6,0x41,0   #s6=uepc  
+sw s6, 0(sp)        #uepcѹջ����
+addi sp, sp, 4
+
+
+################# ���ж�
+ sw t0,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t1,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t2,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t3,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t4,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t5,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t6,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw s1,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw s2,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+csrrsi zero,0x4,1   #ustatus.MIE=1
+
+################# �жϷ���
+addi s6,zero,1       #�ж�?1,2,3   ��ͬ�жϺ���ʾֵ��һ��
+addi s4,zero,3      #ѭ��������ʼֵ   
+addi s5,zero,1        #�������ۼ�ֵ
+
+IntLoop1:
+add s0,zero,s6   
+
+IntLeftShift1:       
+
+slli s0, s0, 4  
+or s3,s0,s4
+add    a0,zero,s3       #display s0
+addi   a7,zero,34         # display hex
+ecall               
+
+bne s0, zero, IntLeftShift1
+sub s4,s4,s5      #ѭ�������ݼ�
+bne s4, zero, IntLoop1
+
+################# ���ж�
+csrrci zero,0x4,1  #ustatus.MIE=0
+############### ����ָ�� ����(SLL/SB/BLTU ֮һ) ###############
+ addi t0,zero,1
+ addi t1,zero,3
+ addi s1,zero,0x8
+ slli s1,s1,8
+ addi s1,s1,0x76
+ add a0,zero,s1
+ addi a7,zero,34
+ ecall
+ addi t3,zero,8
+sll_branch:
+ sll s1,s1,t0
+ sll s1,s1,t1
+ add a0,zero,s1
+ addi a7,zero,34
+ ecall
+ addi t3,t3,-1
+ bne t3,zero,sll_branch
+ addi sp,sp,-4
+ lw s2,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw s1,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t6,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t5,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t4,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t3,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t2,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t1,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t0,0(sp)
+
+################# �ָ��ֳ�
+addi sp, sp, -4
+lw s6, 0(sp)
+
+csrrw zero,0x41,s6    #uepc=s6
+
+addi sp, sp, -4
+lw s6, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw s5, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw s4, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw s3, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw s0, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw a0, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw a7, 0(sp)
+
+################  �жϷ���
+uret              #ͬ�����жϣ�uepc-->pc
+
+
+#InteruptProgram2:
+#############################################################################################
+#  exceptoin 2
+#  ʹ��?s6? s5?s4?s3?s0?a0?a7
+#############################################################################################
+
+################# �����ֳ�
+InteruptProgram2:sw a7, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw a0, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s0, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s3, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s4, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s5, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s6, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+
+csrrsi s6,0x41,0   #s6=uepc  
+sw s6, 0(sp)       #uepcѹջ����
+addi sp, sp, 4
+
+
+################# ���ж�
+ sw t0,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t1,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t2,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t3,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t4,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t5,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t6,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw s1,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw s2,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+csrrsi zero,0x4,1  #ustatus.MIE=1
+
+################# �жϷ���
+
+addi s6,zero,2       #�ж�?1,2,3   ��ͬ�жϺ���ʾֵ��һ��
+
+addi s4,zero,3      #ѭ��������ʼֵ   
+addi s5,zero,1        #�������ۼ�ֵ
+
+IntLoop2:
+add s0,zero,s6   
+
+IntLeftShift2:       
+
+
+slli s0, s0, 4  
+or s3,s0,s4
+add    a0,zero,s3       #display s0
+addi   a7,zero,34         # display hex
+ecall            
+
+bne s0, zero, IntLeftShift2
+sub s4,s4,s5      #ѭ�������ݼ�
+bne s4, zero, IntLoop2
+
+################# ���ж�
+csrrci zero,0x4,1 #ustatus.MIE=0
+############### ����ָ�� ����(SLL/SB/BLTU ֮һ) ###############
+ addi t1,zero,0
+ addi t3,zero,32
+ addi s1,zero,0x00
+ addi s2,zero,0x01
+sb_store:
+ sb s1,0(t1)
+ add a0,zero,s1
+ addi a7,zero,34
+ ecall
+ add s1,s1,s2
+ addi t1,t1,1
+ addi t3,t3,-1
+ bne t3,zero,sb_store
+ addi t3,zero,8
+ addi t1,zero,0
+sb_branch:
+ lw s1,0(t1)
+ add a0,zero,s1
+ addi a7,zero,34
+ ecall
+ addi t1,t1,4
+ addi t3,t3,-1
+ bne t3,zero,sb_branch
+ addi sp,sp,-4
+ lw s2,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw s1,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t6,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t5,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t4,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t3,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t2,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t1,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t0,0(sp)
+
+################# �ָ��ֳ�
+
+
+addi sp, sp, -4
+lw s6, 0(sp)
+csrrw zero,0x41,s6  #uepc=s6
+
+addi sp, sp, -4
+lw s6, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw s5, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw s4, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw s3, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw s0, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw a0, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw a7, 0(sp)
+
+################  �жϷ���
+uret              #ͬ�����жϣ�uepc-->pc
+
+
+#InteruptProgram3:
+#############################################################################################
+#  exceptoin 3
+#  ʹ��?s6? s5?s4?s3?s0?a0?a7
+#############################################################################################
+
+
+################# �����ֳ�
+InteruptProgram3:sw a7, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw a0, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s0, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s3, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s4, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s5, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+sw s6, 0(sp)
+addi sp, sp, 4
+
+csrrsi s6,0x41,0   #s6=uepc  
+sw s6, 0(sp)       #uepcѹջ����
+addi sp, sp, 4
+
+
+################# ���ж�
+ sw t0,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t1,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t2,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t3,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t4,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t5,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw t6,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw s1,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+ sw s2,0(sp)
+ addi sp,sp,4
+csrrsi zero,0x4,1  #ustatus.MIE=1
+
+################# �жϷ���
+addi s6,zero,3       #�ж�?1,2,3   ��ͬ�жϺ���ʾֵ��һ��
+addi s4,zero,3       #ѭ��������ʼֵ   
+addi s5,zero,1       #�������ۼ�ֵ
+
+IntLoop3:
+add s0,zero,s6   
+
+IntLeftShift3:       
+
+slli s0, s0, 4  
+or s3,s0,s4
+add    a0,zero,s3       #display s0
+addi   a7,zero,34         # display hex
+ecall                 
+
+bne s0, zero, IntLeftShift3
+sub s4,s4,s5      #ѭ�������ݼ�
+bne s4, zero, IntLoop3
+
+################# ���ж�
+csrrci zero,0x4,1  #ustatus.MIE=0
+############### ����ָ�� ����(SLL/SB/BLTU ֮һ) ###############
+ addi s1,zero,-15
+bltu_branch:
+ add a0,zero,s1
+ addi a7,zero,34
+ ecall
+ addi s1,s1,1
+ bltu zero,s1,bltu_branch
+ add a0,zero,s1
+ addi a7,zero,34
+ ecall
+ addi sp,sp,-4
+ lw s2,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw s1,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t6,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t5,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t4,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t3,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t2,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t1,0(sp)
+ addi sp,sp,-4
+ lw t0,0(sp)
+
+################# �ָ��ֳ�
+
+addi sp, sp, -4
+lw s6, 0(sp)
+csrrw zero,0x41,s6  #uepc=s6
+
+addi sp, sp, -4
+lw s6, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw s5, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw s4, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw s3, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw s0, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw a0, 0(sp)
+addi sp, sp, -4
+lw a7, 0(sp)
+
+################  �жϷ���
+uret              #ͬ�����жϣ�uepc-->pc
+

pipelined-cpu/programs/risc-v-intrupt-sllsb.hex

@@ -0,0 +1,344 @@
+7d000113
+00100413
+01f41993
+41f9d993
+00000433
+00c00913
+00800b13
+00140413
+00f47413
+00800293
+00100313
+00499993
+0089e9b3
+01300533
+02200893
+00000073
+406282b3
+fe0294e3
+00140413
+00f00f93
+01f47433
+01c41413
+00800293
+00100313
+0049d993
+0089e9b3
+01300533
+02200893
+00000073
+406282b3
+fe0294e3
+01c45413
+406b0b33
+000b0463
+f95ff06f
+000002b3
+fff2c293
+01029293
+fff2e293
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+02200893
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+00410113
+00a12023
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+00410113
+01612023
+00410113
+04106b73
+01612023
+00410113
+00512023
+00410113
+00612023
+00410113
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+00410113
+01c12023
+00410113
+01d12023
+00410113
+01e12023
+00410113
+01f12023
+00410113
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+00410113
+01212023
+00410113
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+006494b3
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+02200893
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+fe0e14e3
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+00012f03
+ffc10113
+00012e83
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+00012e03
+ffc10113
+00012383
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+00012283
+ffc10113
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+041b1073
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+00012b03
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+00012503
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+01312023
+00410113
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+00410113
+01512023
+00410113
+01612023
+00410113
+04106b73
+01612023
+00410113
+00512023
+00410113
+00612023
+00410113
+00712023
+00410113
+01c12023
+00410113
+01d12023
+00410113
+01e12023
+00410113
+01f12023
+00410113
+00912023
+00410113
+01212023
+00410113
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+fffe0e13
+fe0e14e3
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+00012903
+ffc10113
+00012483
+ffc10113
+00012f83
+ffc10113
+00012f03
+ffc10113
+00012e83
+ffc10113
+00012e03
+ffc10113
+00012383
+ffc10113
+00012303
+ffc10113
+00012283
+ffc10113
+00012b03
+041b1073
+ffc10113
+00012b03
+ffc10113
+00012a83
+ffc10113
+00012a03
+ffc10113
+00012983
+ffc10113
+00012403
+ffc10113
+00012503
+ffc10113
+00012883
+00200073
+01112023
+00410113
+00a12023
+00410113
+00812023
+00410113
+01312023
+00410113
+01412023
+00410113
+01512023
+00410113
+01612023
+00410113
+04106b73
+01612023
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+00512023
+00410113
+00612023
+00410113
+00712023
+00410113
+01c12023
+00410113
+01d12023
+00410113
+01e12023
+00410113
+01f12023
+00410113
+00912023
+00410113
+01212023
+00410113
+0040e073
+00300b13
+00300a13
+00100a93
+01600433
+00441413
+014469b3
+01300533
+02200893
+00000073
+fe0416e3
+415a0a33
+fe0a10e3
+0040f073
+ff100493
+00900533
+02200893
+00000073
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+00900533
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+00000073
+ffc10113
+00012903
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+00012483
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+00012f83
+ffc10113
+00012f03
+ffc10113
+00012e83
+ffc10113
+00012e03
+ffc10113
+00012383
+ffc10113
+00012303
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+00012283
+ffc10113
+00012b03
+041b1073
+ffc10113
+00012b03
+ffc10113
+00012a83
+ffc10113
+00012a03
+ffc10113
+00012983
+ffc10113
+00012403
+ffc10113
+00012503
+ffc10113
+00012883
+00200073

pipelined-cpu/programs/risc-v多级中断测试(EPC内存堆栈保护) - ccab.asm

@@ -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
-

pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_top.v

@@ -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
@@ -25,159 +31,450 @@
 // 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    = 1024,
-    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
-) (
-    input  wire        clk100,  // E3
-    input  wire        rst_n,   // C12：CPU_RESETN，低有效
-    input  wire        go,      // N17：BTNC
-    input  wire [ 2:0] irq_sw,  // SW[2:0]
-    output wire [15:0] led,     // LED[15:0]
-    output wire        led_we   // LED16_B：MMIO 写入指示
-);
-  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,
+        // 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        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）
+    // 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
 
-  // ---------------------------------------------------------------------------
-  // 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;
-
-  // ---------------------------------------------------------------------------
-  // 指令 ROM：组合读
-  // ---------------------------------------------------------------------------
-  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 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"
+    localparam integer CPU_DIV = CLK_DIV_INTRUPT;
+    `elsif RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM
+           localparam integer CPU_DIV = CLK_DIV_INTRUPT;
 `else
-    `include "cpu21_board_rom.vh"
+    localparam integer CPU_DIV = CLK_DIV;
 `endif
-  end
 
-  // ---------------------------------------------------------------------------
-  // 数据 RAM：字节写使能 + 组合读
-  // ---------------------------------------------------------------------------
-  reg [31:0] ram[0:RAM_WORDS-1];
-  integer j;
+    // 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;
 
-  initial begin
-    for (j = 0; j < RAM_WORDS; j = j + 1) ram[j] = 32'b0;
-  end
+    wire        arst = ~rst_n;  // 异步复位（高有效）
 
-  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);
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 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 [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];
+    always @(posedge clk100 or posedge arst) begin
+        if (arst) begin
+            clk_cnt <= 16'd0;
+            clk_div <= 1'b0;
+        end
+        else if (clk_cnt == (CPU_DIV / 2 - 1)) begin
+            clk_cnt <= 16'd0;
+            clk_div <= ~clk_div;
+        end
+        else begin
+            clk_cnt <= clk_cnt + 16'd1;
+        end
     end
-  end
 
-  // ---------------------------------------------------------------------------
-  // 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)
-  ) u_cpu (
-      .clk         (clk_cpu),
-      .reset       (reset),
-      .instr_i     (instr_word),
-      .data_rdata_i(data_rdata),
-      .irq_i       (irq_sw),
-      .go_i        (go),
+    wire       clk_cpu = clk_div;
 
-      .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),
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 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;
 
-      .led_data_o (led_data),
-      .led_valid_o(led_valid)
-  );
+    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
 
-  // ---------------------------------------------------------------------------
-  // 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];
+    wire        reset = rst_sync_q[2];
 
-  reg [23:0] led_we_cnt;
+    // 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。
+    // 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])};
 
-  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
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 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 RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM
+               // 课程新版中断测试（附加 SLL/SB/BLTU），ISR 入口 0x0AC / 0x240 / 0x3E8。
+`include "risc-v-intrupt-sllsb.vh"
+               `elsif BOARD_ROM_FAST
+               // 仿真专用：把演示程序的延时改小的版本（综合流程不会用到）
+`include "cpu21_board_rom_fast.vh"
+`else
+`include "cpu21_board_rom.vh"
+`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];
+        end
+    end
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 处理器：只连接上板需要的端口，调试端口留空（不产生 I/O）
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    cpu21_riscv_redirect_int_bpb #(
+                                     .LED_ADDR    (LED_ADDR),
+                                     .USTATUS_INIT(USTATUS_INIT),
+                                     // 中断入口必须与所选 ROM 镜像中的 ISR 起点一致。
+`ifdef RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM
+                                     // risc-v-intrupt-ccab.hex：字 43/121/194
+                                     .IRQ1_VECTOR (32'h0000_00AC),
+                                     .IRQ2_VECTOR (32'h0000_01E4),
+                                     .IRQ3_VECTOR (32'h0000_0308)
+                                     `elsif RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM
+                                     // risc-v-intrupt-sllsb.hex：字 43/144/250（加了 SLL/SB/BLTU 后 ISR2/3 后移）
+                                     .IRQ1_VECTOR (32'h0000_00AC),
+                                     .IRQ2_VECTOR (32'h0000_0240),
+                                     .IRQ3_VECTOR (32'h0000_03E8)
+`else
+                                     // 扫雷程序：linker.ld 中固定的 0x100/0x200/0x300
+                                     .IRQ1_VECTOR (32'h0000_0100),
+                                     .IRQ2_VECTOR (32'h0000_0200),
+                                     .IRQ3_VECTOR (32'h0000_0300)
+`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),
+
+                                     .led_data_o (led_data),
+                                     .led_valid_o(led_valid),
+
+                                     // 扫雷扩展外设
+                                     .seg_data_o         (seg_data),
+                                     .seg_valid_o        (seg_valid),
+                                     .fb_we_o            (fb_we),
+                                     .fb_waddr_o         (fb_waddr),
+                                     .fb_wdata_o         (fb_wdata),
+                                     .fb_wstrb_o         (fb_wstrb),
+                                     .fb_rdata_i         (fb_rdata),
+                                     .disp_ctrl_o        (disp_ctrl),
+                                     .disp_cursor_o      (disp_cursor),
+                                     .mouse_ev_valid_i   (ev_valid),
+                                     .mouse_dx_i         (ev_dx),
+                                     .mouse_dy_i         (ev_dy),
+                                     .mouse_btn_i        (ev_btn),
+                                     .sw_i               (sw_vec),
+                                     .frame_tick_i       (frame_tick),
+                                     .mouse_irq_o        (mouse_irq),
+                                     .level_irq_o        (level_irq),
+                                     // 中断服务级别，供板上的中断指示 LED 使用（见下面 LED 那一段）
+                                     .irq_current_level_o(irq_level)
+                                 );
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 板载 LED：三路中断指示；十六进制数据改由七段数码管显示。
+    //
+    // 第 k 路中断从"请求出现"开始点亮，一直亮到它的 ISR 执行完 uret（中断返回）
+    // 之后才熄灭：
+    //   置位：irq_vec[k] 的上升沿。中断控制器内部也是按上升沿响应中断的
+    //         （cpu21_riscv_irq_ctrl 里的 irq_event），两者行为一致；开关一直
+    //         接通不会重复点亮，只有新的上升沿才会重新置位。
+    //   清零：服务级别 irq_level 从 k+1 **降下来**，说明第 k+1 级的中断已经返回。
+    //         注意必须判断“下降”：级别从 1 升到 2 是深层中断抢占，此时第 1 级
+    //         的中断还在服务中，LED 不能熄。中断可以嵌套，返回时按级别逐层降
+    //         下来，因此每一路都在自己的 ISR 结束时熄灭。
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    reg [2:0] irq_req_q;  // 中断请求打一拍，用于取上升沿
+    reg [1:0] irq_level_q;  // 服务级别打一拍，用于检测"返回"
+    reg [2:0] irq_led_q;  // 三路中断指示
+
+    wire isr_ret0 = (irq_level_q == 2'd1) && (irq_level < irq_level_q);
+    wire isr_ret1 = (irq_level_q == 2'd2) && (irq_level < irq_level_q);
+    wire isr_ret2 = (irq_level_q == 2'd3) && (irq_level < irq_level_q);
+
+    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 = {{13{1'b0}}, irq_led_q};
+
+    reg [23:0] led_we_cnt;
+
+    always @(posedge clk_cpu or posedge arst) begin
+        if (arst)
+            led_we_cnt <= 24'd0;
+        else if (led_valid)
+            led_we_cnt <= 24'hFF_FFFF;  // 约 0.34 s @50 MHz
+        // （12.5 MHz 下约 1.36 s）
+        else if (led_we_cnt != 24'd0)
+            led_we_cnt <= led_we_cnt - 24'd1;
+    end
+
+    assign led_we = (led_we_cnt != 24'd0);
+
+    // ===========================================================================
+    // 扫雷外设：显存 + VGA + 七段数码管 + 鼠标事件源 + 中断连线
+    //
+    // 显存是一块 1200 字节的双口 RAM（40x30 格，每格 1 字节）：CPU 通过 MMIO 的
+    // fb_* 写端口写入，VGA 用另一个读端口组合读出。两者同处 clk_cpu 域（VGA 的
+    // 25 MHz 像素节拍由使能信号产生，不是独立时钟），因此没有跨时钟域问题。
+    // ===========================================================================
+    localparam integer FB_WORDS = 300;  // 300 字 = 1200 字节
+
+
+    // ---- 显存 ----
+    reg     [31:0] fb[0:FB_WORDS-1];
+    integer        k;
+
+    initial begin
+        for (k = 0; k < FB_WORDS; k = k + 1)
+            fb[k] = 32'b0;
+    end
+
+    always @(posedge clk_cpu) begin
+        if (fb_we) begin
+            if (fb_wstrb[0])
+                fb[fb_waddr][7:0] <= fb_wdata[7:0];
+            if (fb_wstrb[1])
+                fb[fb_waddr][15:8] <= fb_wdata[15:8];
+            if (fb_wstrb[2])
+                fb[fb_waddr][23:16] <= fb_wdata[23:16];
+            if (fb_wstrb[3])
+                fb[fb_waddr][31:24] <= fb_wdata[31:24];
+        end
+    end
+
+    wire [31:0] fb_rdata = fb[fb_raddr];
+
+    // ---- VGA 像素节拍：clk_cpu 二分频 => 25 MHz ----
+    reg px_q;
+    always @(posedge clk_cpu or posedge arst) begin
+        if (arst)
+            px_q <= 1'b0;
+        else
+            px_q <= ~px_q;
+    end
+    wire px_tick = ~px_q;
+
+    cpu21_vga u_vga (
+                  .clk         (clk_cpu),
+                  .reset       (reset),
+                  .tick        (px_tick),
+                  .fb_raddr_o  (fb_raddr),
+                  .fb_word_i   (fb_rdata),
+                  .ctrl_i      (disp_ctrl),
+                  .cursor_i    (disp_cursor),
+                  .vga_r       (vga_r),
+                  .vga_g       (vga_g),
+                  .vga_b       (vga_b),
+                  .vga_hs      (vga_hs),
+                  .vga_vs      (vga_vs),
+                  .frame_tick_o(frame_tick)
+              );
+
+    // ---- 七段数码管（显示程序写入 LED_ADDR 的 8 位十六进制数）----
+    // 扫描分频按 CPU 时钟频率缩放，保持每位数码管约 125 Hz 刷新（不闪烁）。
+    cpu21_seg7 #(
+                   .REFRESH_DIV(SEG_REFRESH_DIV)
+               ) u_seg7 (
+                   .clk       (clk_cpu),
+                   .reset     (reset),
+                   .seg_data_i(led_data),
+                   .an_en_i   (8'hFF),
+                   .an_o      (an),
+                   .seg_o     (seg),
+                   .dp_o      (dp)
+               );
+
+    // ---- 鼠标事件源 ----
+    wire ev_valid;
+    wire [7:0] ev_dx, ev_dy;
+    wire [4:0] ev_btn;
+    wire [4:0] btn_vec = {go, btnu, btnd, btnl, btnr};  // {BTNC, BTNU, BTND, BTNL, BTNR}
+
+    generate
+        if (USE_PS2_MOUSE != 0) begin : g_ps2
+            cpu21_ps2_mouse u_ps2 (
+                                .clk          (clk_cpu),
+                                .reset        (reset),
+                                .ps2_clk_i    (ps2_clk),
+                                .ps2_clk_oe_o (),
+                                .ps2_data_i   (ps2_data),
+                                .ps2_data_oe_o(),
+                                .ev_valid_o   (ev_valid),
+                                .ev_dx_o      (ev_dx),
+                                .ev_dy_o      (ev_dy),
+                                .ev_btn_o     (ev_btn),
+                                .rx_count_o   ()
+                            );
+        end
+        else begin : g_btn
+            cpu21_pointer #(
+                              .SAMPLE_DIV(POINTER_SAMPLE_DIV)
+                          ) 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
 
-  assign led_we = (led_we_cnt != 24'd0);
 endmodule
 
 `default_nettype wire

pipelined-cpu/srcs/constrs/cpu21_board_top.xdc

@@ -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] }]
@@ -40,8 +46,57 @@ 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，
 ## 但默认只用一个引脚，避免与 led_we 争用。
+
+## ======================= 扫雷扩展外设 =======================
+
+## 5 向按键：BTNC 已作 go（同时也当鼠标左键），另外 4 个当光标方向
+set_property -dict { PACKAGE_PIN M18   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { btnu }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN P18   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { btnd }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN P17   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { btnl }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN M17   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { btnr }]
+
+## SW[3]：插旗模式（1 = 点击时插旗/取消旗）
+set_property -dict { PACKAGE_PIN R15   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { sw_flag }]
+
+## 七段数码管（共阳极：位选/段选都是低有效）
+set_property -dict { PACKAGE_PIN T10   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { seg[0] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN R10   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { seg[1] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN K16   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { seg[2] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN K13   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { seg[3] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN P15   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { seg[4] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN T11   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { seg[5] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN L18   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { seg[6] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN H15   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { dp }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN J17   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { an[0] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN J18   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { an[1] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN T9    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { an[2] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN J14   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { an[3] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN P14   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { an[4] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN T14   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { an[5] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN K2    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { an[6] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN U13   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { an[7] }]
+
+## VGA（640x480@60，25 MHz 像素节拍由 CPU 时钟使能产生）
+set_property -dict { PACKAGE_PIN A3    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_r[0] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN B4    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_r[1] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN C5    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_r[2] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN A4    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_r[3] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN C6    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_g[0] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN A5    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_g[1] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN B6    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_g[2] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN A6    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_g[3] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN B7    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_b[0] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN C7    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_b[1] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN D7    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_b[2] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN D8    IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_b[3] }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN B11   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_hs }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN B12   IOSTANDARD LVCMOS33 } [get_ports { vga_vs }]
+
+## PS/2 鼠标（可选：Pmod JA 插 Pmod PS2，顶层 USE_PS2_MOUSE=1）
+set_property -dict { PACKAGE_PIN C17   IOSTANDARD LVCMOS33 PULLUP true } [get_ports { ps2_clk }]
+set_property -dict { PACKAGE_PIN D18   IOSTANDARD LVCMOS33 PULLUP true } [get_ports { ps2_data }]

pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_mmio.v

@@ -4,59 +4,309 @@
 // -----------------------------------------------------------------------------
 // MMIO：把外设寄存器映射到数据存储器地址空间。
 //
-// 目前实现 LED 数据寄存器（LED_ADDR 默认 0x0000_1000，位于 4 KB 数据 RAM 之外）：
-//   * 写：sw / sb 命中该地址（按字对齐，即同一 32 位寄存器内的任意字节偏移
-//     都算命中）时更新 LED 寄存器，led_valid_o 拉高一拍；sb 依据 wstrb_i 只
-//     修改对应的字节通道（与 RAM 的字节写语义一致）。
-//   * 读：lw 命中该地址时 rdata_hit_o 拉高，顶层据此选择本模块的 rdata_o
-//     而不是外部 data_rdata_i，从而支持把 LED 值读回。
+// 地址映射（字节地址，都是"字对齐"译码：同一 32 位寄存器内的任意字节偏移都命中，
+// 具体改哪几个字节由 wstrb_i 决定，与原来 LED 的语义一致）：
 //
-// 以后要增加外设（拨码开关、UART 等）时只需在这里扩展地址译码，
-// 处理器核心与流水线时序不需要改动。
+//   0x0000_1000  LED 数据寄存器（**保持原有语义不变**，led_valid_o 拉高一拍）
+//   0x0000_1004  七段数码管：8 位十六进制数（每 4 位一个数码管，低 4 位 = 最右）
+//   0x0000_1100 + 4*k  鼠标寄存器组（见下）
+//   0x0000_1140 + 4*k  显示控制器寄存器（见下）
+//   0x0000_2000 - 0x27FF  显存窗口：40x30 格、每格 1 字节（只用到前 1200 字节）
+//
+// 鼠标寄存器（基址 0x1100）：
+//   +0x00 STATUS  RO  [0] FIFO 非空  [5:1] 项数  [6] 中断使能  [7] FIFO 满
+//   +0x04 DATA    RO  [7:0] dx  [15:8] dy  [20:16] 按键（读无副作用）
+//   +0x08 ACK     WO  写任意值 -> 弹出 FIFO 一项
+//   +0x0C CTRL    RW  [0] 中断使能（复位默认 1）
+//   +0x10 INPUT   RO  [15:0] 拨码开关  [20:16] 按键（原样）
+//   +0x14 TIME    RO  自由运行计数器（随机种子）
+//   +0x18 FRAME   RO  VGA 帧计数
+//   +0x1C EVCNT   RO  累计鼠标事件数
+//   +0x20 LEVEL   RW  [0] 写 1 -> 拉起 level_irq_o（软件中断，用作"关卡入口"）；
+//                         关卡程序返回前要写 0 清掉，否则下次没有上升沿
+//   +0x24 MAGIC   RO  0xCAFE0002（自检用：读得到说明 MMIO 活着）
+//
+// 显示控制器寄存器（基址 0x1140）：
+//   +0x00 CTRL    RW  [0] 光标可见  [6:4] 背景色（3 位调色板）
+//   +0x04 CURSOR  RW  [5:0] 列(0..39)  [13:8] 行(0..29)
+//   +0x08 MAGIC   RO  0xCAFE0001
+//
+// 显存本体不在本模块里：写操作通过 fb_* 端口直接送到板级顶层的双口 RAM（VGA 读
+// 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：
+//   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，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。
 // -----------------------------------------------------------------------------
 module cpu21_mmio #(
-    parameter [31:0] LED_ADDR = 32'h0000_1000
-) (
-    input  wire        clk,
-    input  wire        reset,
-    // MEM 级的访存请求（来自 EX/MEM 流水寄存器）
-    input  wire        mem_valid_i,
-    input  wire        mem_write_i,
-    input  wire        mem_read_i,
-    input  wire [31:0] addr_i,
-    input  wire [31:0] wdata_i,
-    input  wire [ 3:0] wstrb_i,
-    // MMIO 读回
-    output wire [31:0] rdata_o,
-    output wire        rdata_hit_o,
-    // LED 外设
-    output reg  [31:0] led_data_o,
-    output reg         led_valid_o
-);
-  // 地址译码按“字”对齐：同一 32 位寄存器内的任意字节偏移都算命中，
-  // 具体修改哪几个字节由 wstrb_i 决定（sw 全字、sb 单字节）。
-  wire led_wr = mem_valid_i && mem_write_i && (addr_i[31:2] == LED_ADDR[31:2]);
-  wire led_rd = mem_valid_i && mem_read_i && (addr_i[31:2] == LED_ADDR[31:2]);
+        parameter [31:0] LED_ADDR = 32'h0000_1000,
+        parameter integer FB_WORDS = 300,
+        parameter integer FIFO_DEPTH = 16
+    ) (
+        input  wire        clk,
+        input  wire        reset,
+        // MEM 级的访存请求（来自 EX/MEM 流水寄存器）
+        input  wire        mem_valid_i,
+        input  wire        mem_write_i,
+        input  wire        mem_read_i,
+        input  wire [31:0] addr_i,
+        input  wire [31:0] wdata_i,
+        input  wire [ 3:0] wstrb_i,
+        // MMIO 读回
+        output wire [31:0] rdata_o,
+        output wire        rdata_hit_o,
+        // LED 外设（原样保留）
+        output reg  [31:0] led_data_o,
+        output reg         led_valid_o,
+        // 七段数码管：8 位十六进制数
+        output reg  [31:0] seg_data_o,
+        output reg         seg_valid_o,
+        // 显存写端口（板级顶层的双口 RAM）
+        output wire        fb_we_o,
+        output wire [ 9:0] fb_waddr_o,
+        output wire [31:0] fb_wdata_o,
+        output wire [ 3:0] fb_wstrb_o,
+        input  wire [31:0] fb_rdata_i,
+        // 显示控制器寄存器（给 VGA 用）
+        output wire [31:0] disp_ctrl_o,
+        output wire [31:0] disp_cursor_o,
+        // 鼠标事件源（来自板级顶层：按键去抖 / PS/2 解析）
+        input  wire        mouse_ev_valid_i,
+        input  wire [ 7:0] mouse_dx_i,
+        input  wire [ 7:0] mouse_dy_i,
+        input  wire [ 4:0] mouse_btn_i,
+        input  wire [15:0] sw_i,
+        input  wire        frame_tick_i,
+        // 中断
+        output wire        mouse_irq_o,
+        output wire        level_irq_o
+    );
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 地址译码（都按"字"对齐：同一 32 位寄存器内的任意字节偏移都算命中）
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    localparam [31:0] SEG_ADDR   = 32'h0000_1004;
+    localparam [31:0] MOUSE_BASE = 32'h0000_1100;
+    localparam [31:0] DISP_BASE  = 32'h0000_1140;
+    localparam integer FIFO_AW   = 4;
+    localparam [FIFO_AW:0] FIFO_FULL_V = FIFO_DEPTH[FIFO_AW:0];
 
-  assign rdata_hit_o = led_rd;
-  assign rdata_o     = led_data_o;
+    wire sel_led   = (addr_i[31:2] == LED_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_disp  = (addr_i[31:8] == DISP_BASE[31:8])  && (addr_i[7:6] == 2'b01);
+    // 显存窗口 0x2000 - 0x27FF：bit13=1、bit12=0、bit11=0，高位全 0
+    // （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];
 
-  always @(posedge clk or posedge reset) begin
-    if (reset) begin
-      led_data_o  <= 32'b0;
-      led_valid_o <= 1'b0;
-    end else begin
-      // led_valid_o 只拉高一拍，作为“本周期有 LED 写入”的指示。
-      led_valid_o <= 1'b0;
-      if (led_wr) begin
-        if (wstrb_i[0]) led_data_o[7:0] <= wdata_i[7:0];
-        if (wstrb_i[1]) led_data_o[15:8] <= wdata_i[15:8];
-        if (wstrb_i[2]) led_data_o[23:16] <= wdata_i[23:16];
-        if (wstrb_i[3]) led_data_o[31:24] <= wdata_i[31:24];
-        led_valid_o <= 1'b1;
-      end
+    wire [3:0] midx    = addr_i[5:2];
+    wire [3:0] didx    = addr_i[5:2];
+    wire [9:0] fb_widx = addr_i[10:2];
+    wire       fb_ok   = (fb_widx < FB_WORDS);
+
+    wire led_wr = mem_valid_i && mem_write_i && sel_led;
+    wire led_rd = mem_valid_i && mem_read_i  && sel_led;
+    wire seg_wr = mem_valid_i && mem_write_i && sel_seg;
+    wire seg_rd = mem_valid_i && mem_read_i  && sel_seg;
+    wire mo_wr  = mem_valid_i && mem_write_i && sel_mouse;
+    wire mo_rd  = mem_valid_i && mem_read_i  && sel_mouse;
+    wire dp_wr  = mem_valid_i && mem_write_i && sel_disp;
+    wire dp_rd  = mem_valid_i && mem_read_i  && sel_disp;
+    wire fb_wr  = mem_valid_i && mem_write_i && sel_fb && fb_ok;
+    wire fb_rd  = mem_valid_i && mem_read_i  && sel_fb && fb_ok;
+
+    assign fb_we_o    = fb_wr;
+    assign fb_waddr_o = fb_widx;
+    assign fb_wdata_o = wdata_i;
+    assign fb_wstrb_o = wstrb_i;
+
+    assign rdata_hit_o = led_rd | seg_rd | mo_rd | dp_rd | fb_rd;
+
+    // 字节写合并：sw 改 4 字节、sb 只改 1 字节（与 RAM 的字节写语义一致）
+    function [31:0] merge_bytes;
+        input [31:0] new_v;
+        input [31:0] old_v;
+        input [ 3:0] strb;
+        begin
+            merge_bytes[7:0]   = strb[0] ? new_v[7:0]   : old_v[7:0];
+            merge_bytes[15:8]  = strb[1] ? new_v[15:8]  : old_v[15:8];
+            merge_bytes[23:16] = strb[2] ? new_v[23:16] : old_v[23:16];
+            merge_bytes[31:24] = strb[3] ? new_v[31:24] : old_v[31:24];
+        end
+    endfunction
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // LED：保持原有语义（led_valid_o 只拉高一拍）
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset) begin
+            led_data_o  <= 32'b0;
+            led_valid_o <= 1'b0;
+        end
+        else begin
+            led_valid_o <= 1'b0;
+            if (led_wr) begin
+                led_data_o  <= merge_bytes(wdata_i, led_data_o, wstrb_i);
+                led_valid_o <= 1'b1;
+            end
+        end
     end
-  end
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 七段数码管：8 位十六进制数（低 4 位 = 最右边那个数码管）
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset) begin
+            seg_data_o  <= 32'b0;
+            seg_valid_o <= 1'b0;
+        end
+        else begin
+            seg_valid_o <= 1'b0;
+            if (seg_wr) begin
+                seg_data_o  <= merge_bytes(wdata_i, seg_data_o, wstrb_i);
+                seg_valid_o <= 1'b1;
+            end
+        end
+    end
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 显示控制器寄存器（显存本体在板级顶层）
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    reg [31:0] disp_ctrl_q, disp_cursor_q;
+
+    assign disp_ctrl_o   = disp_ctrl_q;
+    assign disp_cursor_o = disp_cursor_q;
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 鼠标：事件 FIFO + 寄存器 + 中断
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    reg [31:0] fifo [0:FIFO_DEPTH-1];
+    reg [FIFO_AW-1:0] wr_ptr_q, rd_ptr_q;
+    reg [FIFO_AW:0]   cnt_q;
+    reg [31:0] mctrl_q, time_q, frame_q, evcnt_q;
+    reg        level_q;
+
+    wire        fifo_empty = (cnt_q == {FIFO_AW+1{1'b0}});
+    wire        fifo_full  = (cnt_q == FIFO_FULL_V);
+    wire [31:0] fifo_head  = fifo[rd_ptr_q];
+    wire        irq_en     = mctrl_q[0];
+
+    assign mouse_irq_o = irq_en && !fifo_empty;
+    assign level_irq_o = level_q;
+
+    wire push = mouse_ev_valid_i && !fifo_full;
+    wire pop  = mo_wr && (midx == 4'd2) && !fifo_empty;
+
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset) begin
+            mctrl_q       <= 32'h0000_0001;   // 鼠标中断默认打开
+            time_q        <= 32'd0;
+            frame_q       <= 32'd0;
+            evcnt_q       <= 32'd0;
+            level_q       <= 1'b0;
+            wr_ptr_q      <= {FIFO_AW{1'b0}};
+            rd_ptr_q      <= {FIFO_AW{1'b0}};
+            cnt_q         <= {(FIFO_AW+1){1'b0}};
+            disp_ctrl_q   <= 32'h0000_0001;   // 光标可见，背景色 0
+            disp_cursor_q <= 32'h0000_0000;
+        end
+        else begin
+            time_q <= time_q + 32'd1;
+            if (frame_tick_i)
+                frame_q <= frame_q + 32'd1;
+
+            if (push) begin
+                fifo[wr_ptr_q] <= {11'b0, mouse_btn_i, mouse_dy_i, mouse_dx_i};
+                wr_ptr_q       <= wr_ptr_q + 1'b1;
+                evcnt_q        <= evcnt_q + 32'd1;
+            end
+            if (pop)
+                rd_ptr_q <= rd_ptr_q + 1'b1;
+            cnt_q <= cnt_q + (push ? 1'b1 : 1'b0) - (pop ? 1'b1 : 1'b0);
+
+            // 鼠标寄存器：CTRL(3) / LEVEL(8)
+            if (mo_wr) begin
+                case (midx)
+                    4'd3:
+                        mctrl_q <= merge_bytes(wdata_i, mctrl_q, wstrb_i);
+                    4'd8:
+                        level_q <= wdata_i[0];
+                    default:
+                        ;
+                endcase
+            end
+
+            // 显示控制器：CTRL(0) / CURSOR(1)
+            if (dp_wr) begin
+                case (didx)
+                    4'd0:
+                        disp_ctrl_q   <= merge_bytes(wdata_i, disp_ctrl_q, wstrb_i);
+                    4'd1:
+                        disp_cursor_q <= merge_bytes(wdata_i, disp_cursor_q, wstrb_i);
+                    default:
+                        ;
+                endcase
+            end
+        end
+    end
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 读数据（组合，与"指令存储器组合读/数据存储器组合读"的时序一致）
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    reg [31:0] rdata_mux;
+
+    always @* begin
+        rdata_mux = 32'b0;
+        if (led_rd) begin
+            rdata_mux = led_data_o;
+        end
+        else if (seg_rd) begin
+            rdata_mux = seg_data_o;
+        end
+        else if (fb_rd) begin
+            rdata_mux = fb_rdata_i;
+        end
+        else if (mo_rd) begin
+            case (midx)
+                4'd0:
+                    rdata_mux = {24'b0, fifo_full, irq_en, cnt_q[4:0], !fifo_empty};
+                4'd1:
+                    rdata_mux = fifo_head;
+                4'd3:
+                    rdata_mux = mctrl_q;
+                4'd4:
+                    rdata_mux = {11'b0, mouse_btn_i, sw_i};
+                4'd5:
+                    rdata_mux = time_q;
+                4'd6:
+                    rdata_mux = frame_q;
+                4'd7:
+                    rdata_mux = evcnt_q;
+                4'd8:
+                    rdata_mux = {31'b0, level_q};
+                4'd9:
+                    rdata_mux = 32'hCAFE_0002;
+                default:
+                    rdata_mux = 32'b0;
+            endcase
+        end
+        else if (dp_rd) begin
+            case (didx)
+                4'd0:
+                    rdata_mux = disp_ctrl_q;
+                4'd1:
+                    rdata_mux = disp_cursor_q;
+                4'd2:
+                    rdata_mux = 32'hCAFE_0001;
+                default:
+                    rdata_mux = 32'b0;
+            endcase
+        end
+    end
+
+    assign rdata_o = rdata_mux;
 endmodule
 
 `default_nettype wire

pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_pointer.v

@@ -0,0 +1,109 @@
+`timescale 1ns / 1ps
+`default_nettype none
+
+// -----------------------------------------------------------------------------
+// cpu21_pointer —— 把板上的 5 向按键变成"鼠标"事件源（板级顶层用它给 MMIO 送事件）。
+//
+// 事件单位：1/8 格。按键一次 = 8 个单位 = 光标移动一格，这样软件端用
+// 纯整数加减（不需要任何除法）就能把累积量换算成格，配合 PS/2 鼠标时
+// 手感也一致（PS/2 的原始计数直接按 1/8 格处理）。
+//
+//   BTNU -> dy = -8      BTND -> dy = +8
+//   BTNL -> dx = -8      BTNR -> dx = +8
+//   BTNC -> 左键按下（btn[0] = 1，dx = dy = 0）
+//
+// 去抖方式：用 ~1 ms 的采样节拍（50 MHz 下计数 50000）采样两级同步后的按键，
+// 与上一次的稳定值比较，只在"按下"的边沿产生事件。一次采样可能同时检测到
+// 多个按下，此时用 press_pend_q 排队，由优先级选择器逐个上报（每个时钟周期
+// 最多一个事件），因此不会丢按键。
+// -----------------------------------------------------------------------------
+module cpu21_pointer #(
+        // 采样节拍 = clk / (SAMPLE_DIV)，默认 50 MHz / 50000 = 1 kHz
+        parameter integer SAMPLE_DIV = 50000
+    ) (
+        input  wire       clk,
+        input  wire       reset,
+        input  wire [4:0] btn_i,      // {BTNC, BTNU, BTND, BTNL, BTNR}
+        output wire       ev_valid_o, // 单周期脉冲
+        output wire [7:0] ev_dx_o,    // 有符号，1/8 格
+        output wire [7:0] ev_dy_o,
+        output wire [4:0] ev_btn_o
+    );
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 1 ms 采样节拍
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    reg [15:0] div_q;
+    wire sample = (div_q == (SAMPLE_DIV - 1));
+
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset)
+            div_q <= 16'd0;
+        else if (sample)
+            div_q <= 16'd0;
+        else
+            div_q <= div_q + 16'd1;
+    end
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 两级同步 + 采样保持（采样率远低于按键抖动频率，等效去抖）
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    reg [4:0] btn_sync1_q, btn_sync2_q, btn_stable_q;
+
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset) begin
+            btn_sync1_q  <= 5'b0;
+            btn_sync2_q  <= 5'b0;
+            btn_stable_q <= 5'b0;
+        end
+        else begin
+            btn_sync1_q <= btn_i;
+            btn_sync2_q <= btn_sync1_q;
+            if (sample)
+                btn_stable_q <= btn_sync2_q;
+        end
+    end
+
+    // 只在按下的边沿产生新事件
+    wire [4:0] press_new = sample ? (btn_sync2_q & ~btn_stable_q) : 5'b0;
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 待上报队列 + 优先级选择（每周期最多上报一个）
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    reg  [4:0] press_pend_q;
+    wire [4:0] pend_next = press_pend_q | press_new;
+
+    reg [4:0] sel;
+    always @* begin
+        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])
+            sel = 5'b10000;       // BTNC：点击
+        else if (pend_next[3])
+            sel = 5'b01000;       // BTNU：上
+        else if (pend_next[2])
+            sel = 5'b00100;       // BTND：下
+        else if (pend_next[1])
+            sel = 5'b00010;       // BTNL：左
+        else if (pend_next[0])
+            sel = 5'b00001;       // BTNR：右
+    end
+
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset)
+            press_pend_q <= 5'b0;
+        else
+            press_pend_q <= pend_next & ~sel;
+    end
+
+    assign ev_valid_o = |pend_next;
+    assign ev_dx_o = sel[1] ? 8'd248 : (sel[0] ? 8'd8 : 8'd0);  // 248 = -8 的补码
+    assign ev_dy_o = sel[3] ? 8'd248 : (sel[2] ? 8'd8 : 8'd0);
+    assign ev_btn_o = {4'b0, sel[4]};
+
+endmodule
+
+`default_nettype wire

pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_ps2_mouse.v

@@ -0,0 +1,147 @@
+`timescale 1ns / 1ps
+`default_nettype none
+
+// -----------------------------------------------------------------------------
+// cpu21_ps2_mouse —— 可选的真鼠标输入：PS/2 鼠标（Digilent Pmod PS2 插在 JA 上）。
+//
+// JA[1] = PS/2 DATA，JA[2] = PS/2 CLK（两条线都需要上拉，见 XDC 里的 PULLUP）。
+//
+// 注意：本模块没有在真实硬件上验证过（作者手头没有 PS/2 鼠标），如果你不用真
+// 鼠标，请让顶层用 cpu21_pointer（5 向按键）作为事件源即可，C 程序完全不用改。
+// 板级顶层 cpu21_board_top 用参数 USE_PS2_MOUSE 选择这两者。
+//
+// 实现内容：
+//   1) 接收：在 ps2_clk 的下降沿采样 ps2_data，收满 11 位（起始 0 + 8 数据
+//      LSB 先 + 奇校验 + 停止 1）后校验并拼成 3 字节一包；
+//   2) 解析：byte0 = 标志（bit0 左键、bit1 右键、bit3 固定 1），byte1 = dx，
+//      byte2 = dy，bit7 为符号位；
+//   3) 上报：当 dx/dy 非 0 或按键状态变化时产生一个事件（单位与
+//      cpu21_pointer 相同，即原始计数 = 1/8 格）；
+//   4) 本模块只做"接收"，不实现主机→鼠标的命令发送（0xF4 使能上报）。多数
+//      PS/2 鼠标上电后就会主动上报，这类鼠标可以直接用；如果你的鼠标上电毫无
+//      反应，说明它需要主机先发 0xF4 —— 那部分需要自行补上，或者直接用默认的
+//      5 向按键（cpu21_pointer），C 程序完全不用改。
+// -----------------------------------------------------------------------------
+module cpu21_ps2_mouse (
+        input  wire clk,
+        input  wire reset,
+        // PS/2 双向线（开漏）
+        input  wire ps2_clk_i,
+        output wire ps2_clk_oe_o,
+        input  wire ps2_data_i,
+        output wire ps2_data_oe_o,
+        // 事件上报
+        output reg        ev_valid_o,
+        output reg  [7:0] ev_dx_o,
+        output reg  [7:0] ev_dy_o,
+        output reg  [4:0] ev_btn_o,
+        // 调试：收到的字节数（可选观察）
+        output reg  [15:0] rx_count_o
+    );
+
+    // 开漏：oe = 1 时把线拉低，否则高阻（外部上拉）。本模块只接收，两条线都不驱动。
+    assign ps2_clk_oe_o  = 1'b0;
+    assign ps2_data_oe_o = 1'b0;
+
+    // 两级同步
+    reg ps2_clk_s1, ps2_clk_s2, ps2_data_s1, ps2_data_s2;
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset) begin
+            ps2_clk_s1  <= 1'b1;
+            ps2_clk_s2  <= 1'b1;
+            ps2_data_s1 <= 1'b1;
+            ps2_data_s2 <= 1'b1;
+        end
+        else begin
+            ps2_clk_s1  <= ps2_clk_i;
+            ps2_clk_s2  <= ps2_clk_s1;
+            ps2_data_s1 <= ps2_data_i;
+            ps2_data_s2 <= ps2_data_s1;
+        end
+    end
+
+    wire clk_fall = ~ps2_clk_s1 & ps2_clk_s2;  // 同步后的下降沿
+    wire clk_rise = ps2_clk_s1 & ~ps2_clk_s2;
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 接收移位：11 位一帧，bit0 = 起始位，bit1..8 = 数据，bit9 = 校验，bit10 = 停止
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    reg [3:0]  bit_cnt_q;
+    reg [10:0] frame_q;
+    reg        frame_ok_q;
+    reg [23:0] pkt_q;        // 3 字节包
+    reg [1:0]  pkt_cnt_q;
+
+    reg [7:0]  byte_cnt_q;   // 一包内的字节序号（0..2）
+    reg [7:0]  dx_q, dy_q;
+    reg [4:0]  btn_q;        // {4'b0, middle, right, left} -> 只取低 3 位使用
+
+    // 校验：11 位中 1 的个数应为奇数（奇校验）
+    function automatic odd_parity_ok(input [10:0] f);
+        odd_parity_ok = ^{f[9:1]};  // data + parity 共 9 位，1 的个数应为偶数
+    endfunction
+
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset) begin
+            bit_cnt_q  <= 4'd0;
+            frame_q    <= 11'd0;
+            frame_ok_q <= 1'b0;
+            byte_cnt_q <= 8'd0;
+            pkt_q      <= 24'd0;
+            rx_count_o <= 16'd0;
+            ev_valid_o <= 1'b0;
+        end
+        else begin
+            ev_valid_o <= 1'b0;
+
+            if (clk_fall) begin
+                if (bit_cnt_q == 4'd0 && ps2_data_s2 == 1'b0) begin
+                    // 起始位有效，开始收
+                    frame_q   <= {ps2_data_s2, frame_q[10:1]};
+                    bit_cnt_q <= 4'd1;
+                end
+                else if (bit_cnt_q != 4'd0) begin
+                    frame_q <= {ps2_data_s2, frame_q[10:1]};
+                    if (bit_cnt_q == 4'd10) begin
+                        bit_cnt_q <= 4'd0;
+                        // f = {停止, 校验, 8 数据, 起始}，这里只关心数据与校验
+                        if (odd_parity_ok(frame_q) && (frame_q[10] == 1'b1)) begin
+                            rx_count_o <= rx_count_o + 16'd1;
+                            case (byte_cnt_q)
+                                8'd0: begin
+                                    // 标志字节：bit3 必须为 1（否则是鼠标发来的其他响应，丢弃）
+                                    // 数据字节 = frame_q[8:1]，它的 bit3 就是 frame_q[4]
+                                    // （不能写 frame_q[8:1][3]：Verilog-2001 不允许 part-select 再取位）
+                                    if (frame_q[4] == 1'b1) begin
+                                        pkt_q[7:0] <= frame_q[8:1];
+                                        byte_cnt_q <= 8'd1;
+                                    end
+                                end
+                                8'd1: begin
+                                    pkt_q[15:8] <= frame_q[8:1];  // dx
+                                    byte_cnt_q <= 8'd2;
+                                end
+                                8'd2: begin
+                                    byte_cnt_q <= 8'd0;
+                                    ev_dx_o    <= pkt_q[15:8];   // byte1 = dx
+                                    ev_dy_o    <= frame_q[8:1];  // byte2 = dy
+                                    // 与 cpu21_mmio / mmio.h 一致：bit0=左键, bit1=右键, bit2=中键
+                                    ev_btn_o   <= {2'b0, pkt_q[2], pkt_q[1], pkt_q[0]};
+                                    ev_valid_o <= 1'b1;
+                                end
+                                default:
+                                    byte_cnt_q <= 8'd0;
+                            endcase
+                        end
+                    end
+                    else begin
+                        bit_cnt_q <= bit_cnt_q + 4'd1;
+                    end
+                end
+            end
+        end
+    end
+
+endmodule
+
+`default_nettype wire

pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_seg7.v

@@ -0,0 +1,107 @@
+`timescale 1ns / 1ps
+`default_nettype none
+
+// -----------------------------------------------------------------------------
+// cpu21_seg7 —— Nexys4DDR 板载 8 位数码管的动态扫描驱动。
+//
+// 输入：seg_data_i 每 4 位一个十六进制数字（低 4 位 = 最右边那个数码管），
+//       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：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 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
+  // ---------------------------------------------------------------------------
+  // 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   <= 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
+
+  // ---------------------------------------------------------------------------
+  // 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
+
+  // ---------------------------------------------------------------------------
+  // 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
+
+`default_nettype wire

pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_vga.v

@@ -0,0 +1,241 @@
+`timescale 1ns / 1ps
+`default_nettype none
+
+// -----------------------------------------------------------------------------
+// cpu21_vga —— 640x480@60 的"格子"显示控制器（显存端口接板级顶层的双口 RAM）。
+//
+// CPU 不直接操作像素：它只通过 MMIO 往显示缓冲区里写"每格 1 字节"（字形 + 颜色），
+// 本模块按像素扫描把格子展开成画面（8x8 字模放大 2 倍填满 16x16 的格子）。
+// 这样一格只要 1 次字节写，刷屏开销极小。
+//
+// 网格：40 列 x 30 行，每格 16x16 像素 = 640x480。
+//
+// 时钟：本模块工作在 CPU 时钟（clk）下，用 tick（每 2 个 clk 一个使能）产生
+// 25 MHz 的像素节拍。**不引入第二个时钟域**，因此显示缓冲区的读（本模块）
+// 与写（MMIO，同一时钟）之间没有跨时钟域问题。
+//
+// 光标：由 CURSOR 寄存器的 (x,y) 决定，在对应格子上画一个白色闪动的方框
+// （CTRL[0] 控制显示与否）。缓冲区字节的 bit7 在本模块中不使用（保留）。
+// -----------------------------------------------------------------------------
+module cpu21_vga #(
+        parameter integer H_VISIBLE = 640,
+        parameter integer H_FP      = 16,
+        parameter integer H_SYNC    = 96,
+        parameter integer H_BP      = 48,
+        parameter integer V_VISIBLE = 480,
+        parameter integer V_FP      = 10,
+        parameter integer V_SYNC    = 2,
+        parameter integer V_BP      = 33,
+        parameter integer COLS      = 40,
+        parameter integer ROWS      = 30
+    ) (
+        input  wire        clk,
+        input  wire        reset,
+        input  wire        tick,          // 25 MHz 像素使能（每 2 个 clk 一拍）
+        // 显示缓冲区读端口
+        output wire [ 9:0] fb_raddr_o,
+        input  wire [31:0] fb_word_i,
+        // 控制
+        input  wire [31:0] ctrl_i,
+        input  wire [31:0] cursor_i,
+        // VGA 输出
+        output reg  [ 3:0] vga_r,
+        output reg  [ 3:0] vga_g,
+        output reg  [ 3:0] vga_b,
+        output reg         vga_hs,
+        output reg         vga_vs,
+        output reg         frame_tick_o
+    );
+
+    localparam integer H_TOTAL = H_VISIBLE + H_FP + H_SYNC + H_BP;  // 800
+    localparam integer V_TOTAL = V_VISIBLE + V_FP + V_SYNC + V_BP;  // 525
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 扫描计数
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    reg [9:0] hx, vy;
+
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset) begin
+            hx <= 10'd0;
+            vy <= 10'd0;
+        end
+        else if (tick) begin
+            if (hx == H_TOTAL - 1) begin
+                hx <= 10'd0;
+                vy <= (vy == V_TOTAL - 1) ? 10'd0 : (vy + 10'd1);
+            end
+            else begin
+                hx <= hx + 10'd1;
+            end
+        end
+    end
+
+    wire de = (hx < H_VISIBLE) && (vy < V_VISIBLE);
+
+    // 同步信号在 tick 上寄存输出
+    wire hs_n = ~((hx >= (H_VISIBLE + H_FP)) && (hx < (H_VISIBLE + H_FP + H_SYNC)));
+    wire vs_n = ~((vy >= (V_VISIBLE + V_FP)) && (vy < (V_VISIBLE + V_FP + V_SYNC)));
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 格子索引与缓冲区读出
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    wire [5:0] ccol = hx[9:4];   // 0..39
+    wire [4:0] crow = vy[8:4];   // 0..29
+    wire [10:0] cidx = (crow << 5) + (crow << 3) + ccol;  // row*40 + col
+
+    assign fb_raddr_o = cidx[10:2];   // 字地址（1 字 = 4 格）
+
+    wire [1:0]  lane = cidx[1:0];
+    wire [31:0] cell_word = fb_word_i;
+    wire [7:0]  cell_byte = cell_word >> {lane, 3'b000};
+
+    wire [3:0] glyph = cell_byte[3:0];
+    wire [2:0] gcolor = cell_byte[6:4];
+    // 全局背景色（字模点为 0 时显示的颜色）
+    wire [2:0] bgcolor = ctrl_i[7:4];
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 8x8 字模（bit7 = 最左像素），放大 2 倍填满 16x16 的格子
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    wire [2:0] fx = hx[3:1];
+    wire [2:0] fy = vy[3:1];
+
+    function [7:0] font_row;
+        input [3:0] g;
+        input [2:0] r;
+        begin
+            case (g)
+                4'd0:
+                    font_row = 8'h00;  // 空白
+                4'd1:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'h18 : (r == 3'd1) ? 8'h38 : (r == 3'd2) ? 8'h18 :
+                                (r == 3'd3) ? 8'h18 : (r == 3'd4) ? 8'h18 : (r == 3'd5) ? 8'h18 :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h7E : 8'h00;  // 1
+                4'd2:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'h3C : (r == 3'd1) ? 8'h66 : (r == 3'd2) ? 8'h06 :
+                                (r == 3'd3) ? 8'h0C : (r == 3'd4) ? 8'h18 : (r == 3'd5) ? 8'h30 :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h7E : 8'h00;  // 2
+                4'd3:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'h3C : (r == 3'd1) ? 8'h66 : (r == 3'd2) ? 8'h06 :
+                                (r == 3'd3) ? 8'h1C : (r == 3'd4) ? 8'h06 : (r == 3'd5) ? 8'h66 :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h3C : 8'h00;  // 3
+                4'd4:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'h0C : (r == 3'd1) ? 8'h1C : (r == 3'd2) ? 8'h3C :
+                                (r == 3'd3) ? 8'h6C : (r == 3'd4) ? 8'h7E : (r == 3'd5) ? 8'h0C :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h0C : 8'h00;  // 4
+                4'd5:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'h7E : (r == 3'd1) ? 8'h60 : (r == 3'd2) ? 8'h7C :
+                                (r == 3'd3) ? 8'h06 : (r == 3'd4) ? 8'h06 : (r == 3'd5) ? 8'h66 :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h3C : 8'h00;  // 5
+                4'd6:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'h1C : (r == 3'd1) ? 8'h30 : (r == 3'd2) ? 8'h60 :
+                                (r == 3'd3) ? 8'h7C : (r == 3'd4) ? 8'h66 : (r == 3'd5) ? 8'h66 :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h3C : 8'h00;  // 6
+                4'd7:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'h7E : (r == 3'd1) ? 8'h66 : (r == 3'd2) ? 8'h0C :
+                                (r == 3'd3) ? 8'h18 : (r == 3'd4) ? 8'h18 : (r == 3'd5) ? 8'h18 :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h18 : 8'h00;  // 7
+                4'd8:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'h3C : (r == 3'd1) ? 8'h66 : (r == 3'd2) ? 8'h66 :
+                                (r == 3'd3) ? 8'h3C : (r == 3'd4) ? 8'h66 : (r == 3'd5) ? 8'h66 :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h3C : 8'h00;  // 8
+                4'd9:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'hFF : (r == 3'd1) ? 8'h81 : (r == 3'd2) ? 8'hBD :
+                                (r == 3'd3) ? 8'hA5 : (r == 3'd4) ? 8'hA5 : (r == 3'd5) ? 8'hBD :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h81 : 8'hFF;  // 未揭开的方块
+                4'd10:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'h40 : (r == 3'd1) ? 8'h70 : (r == 3'd2) ? 8'h78 :
+                                (r == 3'd3) ? 8'h70 : (r == 3'd4) ? 8'h40 : (r == 3'd5) ? 8'h40 :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h40 : 8'h00;  // 旗
+                4'd11:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'h3C : (r == 3'd1) ? 8'h7E : (r == 3'd2) ? 8'hFF :
+                                (r == 3'd3) ? 8'hFF : (r == 3'd4) ? 8'hFF : (r == 3'd5) ? 8'hFF :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h7E : 8'h3C;  // 雷
+                4'd12:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'h81 : (r == 3'd1) ? 8'h42 : (r == 3'd2) ? 8'h24 :
+                                (r == 3'd3) ? 8'h18 : (r == 3'd4) ? 8'h18 : (r == 3'd5) ? 8'h24 :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h42 : 8'h81;  // 爆炸
+                4'd13:
+                    font_row = (r == 3'd0) ? 8'h3C : (r == 3'd1) ? 8'h66 : (r == 3'd2) ? 8'h06 :
+                                (r == 3'd3) ? 8'h0C : (r == 3'd4) ? 8'h18 : (r == 3'd5) ? 8'h00 :
+                                            (r == 3'd6) ? 8'h18 : 8'h00;  // 问号
+                4'd14:
+                    font_row = (r == 3'd3) ? 8'hFF : (r == 3'd4) ? 8'hFF : 8'h00;  // 横线
+                4'd15:
+                    font_row = 8'hFF;                                             // 实心
+                default:
+                    font_row = 8'h00;
+            endcase
+        end
+    endfunction
+
+    wire [7:0] frow = font_row(glyph, fy);
+    wire       glyph_px = frow[3'd7 - fx];   // 1 = 画字模点
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 光标框（闪动）
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    reg [24:0] blink_q;
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset)
+            blink_q <= 25'd0;
+        else if (tick)
+            blink_q <= blink_q + 25'd1;
+    end
+    wire blink = blink_q[24];
+
+    wire cursor_here = (cursor_i[4:0] == ccol) && (cursor_i[12:8] == crow);
+    wire on_border = (hx[3:0] == 4'd0) || (hx[3:0] == 4'd15) ||
+         (vy[3:0] == 4'd0) || (vy[3:0] == 4'd15);
+    wire cursor_box = cursor_here && blink && ctrl_i[0] && on_border;
+
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    // 颜色（3 位调色板 -> 4:4:4 RGB）
+    // ---------------------------------------------------------------------------
+    function [11:0] pal;
+        input [2:0] c;
+        begin
+            case (c)
+                3'd0:
+                    pal = {4'h0, 4'h0, 4'h0};  // 黑
+                3'd1:
+                    pal = {4'h0, 4'h0, 4'hA};  // 深蓝
+                3'd2:
+                    pal = {4'h0, 4'hA, 4'h0};  // 绿
+                3'd3:
+                    pal = {4'h0, 4'hA, 4'hA};  // 青
+                3'd4:
+                    pal = {4'hA, 4'h0, 4'h0};  // 红
+                3'd5:
+                    pal = {4'hA, 4'h0, 4'hA};  // 洋红
+                3'd6:
+                    pal = {4'hA, 4'hA, 4'h0};  // 黄
+                default:
+                    pal = {4'hA, 4'hA, 4'hA};  // 浅灰
+            endcase
+        end
+    endfunction
+
+    wire [2:0] px_color = glyph_px ? gcolor : bgcolor;
+    wire [2:0] px_final = cursor_box ? 3'd7 : px_color;
+    wire [11:0] px_rgb = de ? pal(px_final) : 12'h000;
+
+    always @(posedge clk or posedge reset) begin
+        if (reset) begin
+            {vga_r, vga_g, vga_b} <= 12'h000;
+            vga_hs                <= 1'b1;
+            vga_vs                <= 1'b1;
+            frame_tick_o          <= 1'b0;
+        end
+        else if (tick) begin
+            {vga_r, vga_g, vga_b} <= px_rgb;
+            vga_hs                <= hs_n;
+            vga_vs                <= vs_n;
+            frame_tick_o          <= (hx == H_TOTAL - 1) && (vy == V_TOTAL - 1);
+        end
+    end
+
+endmodule
+
+`default_nettype wire

pipelined-cpu/srcs/tb/tb_board_top.v

@@ -12,45 +12,62 @@
 //   xvlog -d BOARD_ROM_FAST board/cpu21_board_top.v <rtl/*.v> testbench/tb_board_top.v
 // -----------------------------------------------------------------------------
 module tb_board_top;
-  reg clk100 = 1'b0;
-  reg rst_n = 1'b0;
-  reg go = 1'b0;
-  reg [2:0] irq_sw = 3'b000;
+    reg clk100 = 1'b0;
+    reg rst_n = 1'b0;
+    reg go = 1'b0;
+    reg [2:0] irq_sw = 3'b000;
 
-  wire [15:0] led;
-  wire led_we;
+    wire [15:0] led;
+    wire led_we;
 
-  always #5 clk100 = ~clk100;  // 100 MHz
+    always #5 clk100 = ~clk100;  // 100 MHz
 
-  cpu21_board_top #(
-      .LED_ADDR(32'h0000_1000)
-  ) dut (
-      .clk100(clk100),
-      .rst_n (rst_n),
-      .go    (go),
-      .irq_sw(irq_sw),
-      .led   (led),
-      .led_we(led_we)
-  );
+    cpu21_board_top #(
+                        .LED_ADDR(32'h0000_1000)
+                    ) dut (
+                        .clk100(clk100),
+                        .rst_n (rst_n),
+                        .go    (go),
+                        .irq_sw(irq_sw),
+                        .led   (led),
+                        .led_we(led_we),
+                        // 扫雷扩展端口：本测试平台不复位测试这些功能，输入显式接 0/1，
+                        // 避免悬空（z）传到中断控制器里影响跑马灯的比对结果。
+                        .btnu    (1'b0),
+                        .btnd    (1'b0),
+                        .btnl    (1'b0),
+                        .btnr    (1'b0),
+                        .sw_flag (1'b0),
+                        .ps2_clk (1'b1),
+                        .ps2_data(1'b1),
+                        .an      (),
+                        .seg     (),
+                        .dp      (),
+                        .vga_r   (),
+                        .vga_g   (),
+                        .vga_b   (),
+                        .vga_hs  (),
+                        .vga_vs  ()
+                    );
 
-  integer changes = 0;
-  reg [15:0] led_prev = 16'hxxxx;
+    integer changes = 0;
+    reg [15:0] led_prev = 16'hxxxx;
 
-  always @(posedge clk100) begin
-    if (led !== led_prev) begin
-      changes = changes + 1;
-      led_prev = led;
-      $display("t=%t  LED=%04h  led_we=%b", $time, led, led_we);
+    always @(posedge clk100) begin
+        if (led !== led_prev) begin
+            changes = changes + 1;
+            led_prev = led;
+            $display("t=%t  LED=%04h  led_we=%b", $time, led, led_we);
+        end
     end
-  end
 
-  initial begin
-    $timeformat(-9, 3, " ns", 12);  // %t 按 ns 显示（默认按精度 ps 显示）
-    $display("NOTE: 复位后观察 LED（默认程序首次写入应为 0001）");
-    repeat (10) @(posedge clk100);
-    rst_n = 1'b1;
-    repeat (30000) @(posedge clk100);  // 300 us（CPU 时钟为 clk100/2 = 50 MHz）
-    $display("FINAL: LED 变化次数=%0d 当前 LED=%04h", changes, led);
-    $finish;
-  end
+    initial begin
+        $timeformat(-9, 3, " ns", 12);  // %t 按 ns 显示（默认按精度 ps 显示）
+        $display("NOTE: 复位后观察 LED（默认程序首次写入应为 0001）");
+        repeat (10) @(posedge clk100);
+        rst_n = 1'b1;
+        repeat (30000) @(posedge clk100);  // 300 us（CPU 时钟为 clk100/2 = 50 MHz）
+        $display("FINAL: LED 变化次数=%0d 当前 LED=%04h", changes, led);
+        $finish;
+    end
 endmodule

pipelined-cpu/srcs/tb/tb_saolei.v

@@ -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

pipelined-cpu/tools/adapt_intrupt_ccab.py

@@ -0,0 +1,414 @@
+#!/usr/bin/env python3
+"""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）。
+
+背景
+----
+programs/risc-v-intrupt-ccab.hex 是课程的中断/异常测试程序（270 字）。
+直接放进板上 ROM 会有两个问题：
+
+1) ISR 里的 ecall 会停机
+   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
+   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
+   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
+   跑马灯也停在原地。
+   -> 把 "addi a7,zero,10" + "ecall" 换成两条 NOP。
+
+2) 显示刷新太快，数码管上看不出跑马灯
+   原来的显示是 "lui a7,1" + "sw a0,0(a7)"（写 MMIO 的 LED 寄存器）。主循环里
+   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
+   分辨，只会看到一片亮。
+   -> 把每条显示换成 "jal ra,DISP_DLY" + "nop"，由追加在 ROM 末尾的 DISP_DLY
+      完成"写 LED 寄存器 + 约 10 ms 延时"。
+   （注意：早先把旧的 "addi a7,zero,34 + ecall" 换成 MMIO 存储时，rs1 域算错，
+     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
+     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。）
+
+3) **修正 ISR2 / ISR3 的现场恢复顺序**
+   原始 hex 是手工改过的，两个 ISR 的出栈顺序被写乱（ISR1 是对的）：
+     * ISR3：把 s1 从 s3 的槽位弹出，于是 s1 被写成 s3 保存的值 0xFFFFF111；
+       ISR3 返回后，正在跑 BLT 测试的 ISR2 的循环计数 s1 就变成了 -3823，
+       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”；
+     * 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。
+   -> 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。
+
+5) **修正 ISR3 的 SB 测试用到的未保存寄存器**
+   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
+   t1（地址）、t3（计数）、s2（增量）—— 这三个都没保存。后果：
+     * 若 IRQ3 抢占正在跑 DIVU 测试的 ISR1（ISR1 用 t3 做递减计数），ISR1 的
+       计数会被 ISR3 改成 0；ISR1 恢复后 `addi t3,t3,-1` 得到 -1，`bne t3,zero`
+       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
+      （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，
+      字数与地址不变。
+
+6) **ISR 不能破坏被打断代码的 ra**
+   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），
+   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 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
+   —— 典型就是主程序正停在 DISP_DLY 末尾的 `jalr zero,0(ra)`（第 0x454 字）
+   —— 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，
+   于是一路执行到 ISR 结尾的 `csrrci zero,0x4,1`，把 MIE 永久清零：
+   “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
+   很难遇到（仿真里把延时改到极小才会碰上）。
+   -> 给 ISR 另加一份显示例程 DISP_DLY_ISR（0x458），链接寄存器改用 **a0**，
+      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
+          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）。
+      每个 ISR 显示点：`jal ra,DISP_DLY` + `nop` 换成
+      `add a7,a0,zero` + `jal a0,DISP_DLY_ISR` —— 仍是 2 字换 2 字。
+
+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
+**所有指令地址都保持不变**，三个中断入口仍然是 0x0AC / 0x1E4 / 0x308。
+
+DISP_DLY（8 字，追加在程序末尾）
+--------------------------------
+    sw   ra, 256(sp)        # 保存返回地址
+    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, DELAY          # 计数初值为负，向上数到 0（约 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 而不是程序栈里：
+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。
+
+用法
+----
+    python tools/adapt_intrupt_ccab.py <输入.hex> <输出.vh> [输出_fast.hex]
+
+  <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
+                  控制流。
+"""
+
+import sys
+
+NOP = 0x00000013
+
+LED_ADDR_HI = 1     # lui a7, 1      -> a7 = 0x1000（LED_ADDR）
+# 延时计数：计数初值为负，向上数到 0。0xFFFC0000 -> 0x40000 = 262144 次
+# （每轮约 2 个时钟）= 52.4 万个时钟 ≈ 10 ms @50 MHz。
+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）
+LINK_SLOT = 256
+
+# 寄存器号
+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 = []
+    for i in disp_sites:
+        if i >= ISR1_WORD:
+            # 三个 ISR 里的显示点：改用 a0 做链接寄存器、显示值走 a7
+            # 注意 jal 落在显示点的后一条（i+1）上，偏移要相对它自己算
+            isr_sites.append(i)
+            words[i] = enc_i(0, A0, 0, A7)                    # add a7, a0, zero
+            words[i + 1] = enc_j(isr_pc - 4 * (i + 1), A0)    # jal a0, DISP_DLY_ISR
+        else:
+            # 主程序里的显示点：照旧用 ra 链接
+            words[i] = enc_j(disp_pc - 4 * i, RA)
+            words[i + 1] = NOP
+    if not isr_sites:
+        raise SystemExit("没有找到 ISR 里的显示点；中断入口地址对不上？")
+
+    # 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
+    def jal_target(w, pc):
+        imm = (((w >> 31) & 1) << 20) | (((w >> 21) & 0x3FF) << 1) \
+            | (((w >> 20) & 1) << 11) | (((w >> 12) & 0xFF) << 12)
+        if imm & 0x100000:
+            imm -= 0x200000
+        return pc + imm
+
+    for i in disp_sites:
+        if i >= ISR1_WORD:
+            want, at = isr_pc, 4 * (i + 1)   # ISR：jal 在显示点后一条
+        else:
+            want, at = disp_pc, 4 * i        # 主程序：jal 就在显示点上
+        got = jal_target(words[at // 4], at)
+        if got != want:
+            raise SystemExit("显示点 0x%03X 的跳转目标算错了：0x%03X != 0x%03X"
+                             % (4 * i, got, want))
+
+    for idx, want in ISR_ENTRY.items():
+        if words[idx] != want:
+            raise SystemExit("中断入口 0x%03X 处的指令被改动了（%08X != %08X）"
+                             % (4 * idx, words[idx], want))
+
+    # --- 4) 修正 ISR2 / ISR3 的现场恢复顺序（只改 lw 的 rd 域） ---
+    fixed_pops = 0
+    for pc, (bad_rd, rd) in FIX_POPS.items():
+        w = words[pc // 4]
+        op, f3 = w & 0x7F, (w >> 12) & 7
+        rs1, imm = (w >> 15) & 0x1F, (w >> 20) & 0xFFF
+        old_rd = (w >> 7) & 0x1F
+        if not (op == 0x03 and f3 == 2 and rs1 == SP and imm == 0):
+            raise SystemExit("0x%03X 不是预期的 `lw X,0(sp)`（%08X）" % (pc, w))
+        if old_rd == rd:
+            continue                       # 已经是对的（重复运行时跳过）
+        if old_rd != bad_rd:
+            raise SystemExit("0x%03X 的目标寄存器不是预期的 %d（实际 %d）"
+                             % (pc, bad_rd, old_rd))
+        words[pc // 4] = (w & ~(0x1F << 7)) | (rd << 7)
+        fixed_pops += 1
+
+    # --- 5) 把 ISR3 SB 测试里的 t1/t3/s2 换成 s4/s5/s6 ---
+    def set_field(w, name, val):
+        if name == 'rd':
+            return (w & ~(0x1F << 7)) | (val << 7)
+        if name == 'rs1':
+            return (w & ~(0x1F << 15)) | (val << 15)
+        if name == 'rs2':
+            return (w & ~(0x1F << 20)) | (val << 20)
+        if name == 'rd_rs1':
+            return ((w & ~(0x1F << 7)) | (val << 7)) & ~(0x1F << 15) | (val << 15)
+        raise SystemExit('未知域 ' + name)
+
+    fixed_sb = 0
+    for pc, (field, old, new) in FIX_ISR3_SB.items():
+        w = words[pc // 4]
+        idx = {'rd': (w >> 7) & 0x1F, 'rs1': (w >> 15) & 0x1F,
+               'rs2': (w >> 20) & 0x1F}
+        if field == 'rd_rs1':
+            cur = idx['rd']
+            if idx['rs1'] != cur:
+                raise SystemExit('0x%03X 的 rd/rs1 不一致' % pc)
+        else:
+            cur = idx[field]
+        if cur == new:
+            continue                       # 已经改过了
+        if cur != old:
+            raise SystemExit('0x%03X 的 %s 不是预期的 %d（实际 %d）'
+                             % (pc, field, old, cur))
+        words[pc // 4] = set_field(w, field, new)
+        fixed_sb += 1
+
+    slow = disp_dly(enc_u(DELAY_NEG_HI, T2)) + disp_dly_isr(enc_u(DELAY_NEG_HI, T2))
+    fast = disp_dly(enc_i(DELAY_FAST_NEG, ZERO, 0, T2)) \
+        + disp_dly_isr(enc_i(DELAY_FAST_NEG, ZERO, 0, T2))
+    return (words + slow, words + fast, plain,
+            (halt_sites, disp_sites, disp_pc,
+             [i for i in disp_sites if i < ISR1_WORD], isr_sites,
+             bad_store, fixed_pops, fixed_sb))
+
+
+def write_hex(path, words):
+    with open(path, "w", encoding="ascii", newline="\n") as f:
+        for w in words:
+            f.write("%08X\n" % w)
+
+
+def write_vh(path, words, src_name, total, note):
+    with open(path, "w", encoding="utf-8", newline="\n") as f:
+        f.write("    // 由 tools/adapt_intrupt_ccab.py 生成 —— 不要手改\n")
+        f.write("    // source: %s（%d 字，其余地址填 NOP）\n"
+                % (src_name, len(words)))
+        f.write("    // %s\n" % note)
+        for addr in range(total):
+            w = words[addr] if addr < len(words) else NOP
+            f.write("    rom[%d] = 32'h%08X;\n" % (addr, w))
+
+
+def main():
+    if len(sys.argv) < 3:
+        raise SystemExit(__doc__.strip().split("用法")[-1])
+    src, dst_vh = sys.argv[1], sys.argv[2]
+    dst_fast = sys.argv[3] if len(sys.argv) > 3 else None
+    dst_plain = sys.argv[4] if len(sys.argv) > 4 else None
+
+    words = read_hex(src)
+    slow, fast, plain, (halt_sites, disp_sites, disp_pc, main_sites, isr_sites,
+                        bad_store, fixed_pops, fixed_sb) = patch(words)
+
+    total = 1024
+    write_vh(dst_vh, slow, src, total,
+             "已适配：去掉 ISR 停机 ecall、显示改为 MMIO+DISP_DLY（约 10 ms）")
+    if dst_fast:
+        write_hex(dst_fast, fast)
+    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）"
+          % (dst_vh, len(words), len(slow) - len(words), len(slow)))
+    print("  去掉的停机 ecall 位置：%s"
+          % ", ".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"
+          % (", ".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()

pipelined-cpu/tools/adapt_intrupt_sllsb.py

@@ -0,0 +1,222 @@
+#!/usr/bin/env python3
+"""把课程新版中断测试（EPC 内存堆栈保护 + 附加 SLL/SB/BLTU）适配到本 CPU 上板运行。
+
+输入：programs/risc-v-intrupt-sllsb.hex
+      课程的原始镜像（344 字，已去掉 Logisim 的 "v2.0 raw" 头）
+输出：<输出.vh>  供 cpu21_board_top.v 里 `include 的 ROM 初始化（RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM）
+      [输出_adapted.hex]  可选：适配后的镜像本身（方便人工对比/仿真）
+
+只改 ROM 内容，不改 CPU 语义，**所有指令地址保持不变**，因此顶层的
+IRQ1/2/3_VECTOR = 0x0AC / 0x240 / 0x3E8 不用动。
+
+改了什么
+--------
+课程程序用 "addi a7,zero,34" + "ecall" 显示（`ecall` 的服务号 34 是原 Logisim
+电路的历史"显示"调用；本 CPU 把它保留为空操作，LED/数码管不会有任何反应）。
+这里把每条显示点**原地换成一次调用**（仍然是 2 字换 2 字）：
+
+  * 主程序（字 0..42）：   "jal ra,DISP_DLY" + "nop"
+  * 三个 ISR（字 >= 43）： "add a7,a0,zero" + "jal a0,DISP_DLY_ISR"
+
+两个显示例程（各 8 条）追加在程序末尾（最后一条 uret 之后），所以入口地址不变。
+
+为什么 ISR 版不用 ra
+--------------------
+三个 ISR 的现场都保存/恢复 a7 与 a0，但**都没有保存 ra**（它们原来的显示是
+ecall，不需要 ra）。若 ISR 里用 `jal ra,...`，ra 会被写成 ISR 内部地址；恰好
+中断落在主程序 DISP_DLY 末尾的 `jalr zero,0(ra)` 上时，返回后会跳到 ISR 内部，
+一路执行到 ISR 结尾的 `csrrci zero,0x4,1`，把 MIE 永久清零（表现就是"跑一阵子
+之后拨开关再也不响应"）。所以 ISR 版把链接寄存器放 a0、显示值放 a7。
+
+为什么返回地址存在 sp+256
+------------------------
+本程序的 ISR 是"先加 sp 再存"的向上增长栈，一层最多 48 字节，最多嵌套 4 层共
+192 字节，所以 [sp, sp+192) 是中断随时会写到的区域。返回地址放在 sp+256（越过
+这个区域）后，中断（含嵌套）打断显示延时也破坏不了它。
+
+用法
+----
+    py tools/adapt_intrupt_sllsb.py programs/risc-v-intrupt-sllsb.hex \
+        srcs/board/risc-v-intrupt-sllsb.vh [programs/risc-v-intrupt-sllsb-adapted.hex]
+"""
+
+import sys
+
+NOP = 0x00000013
+ECALL = 0x00000073
+
+ZERO, RA, SP, T2, A0, A7 = 0, 1, 2, 7, 10, 17
+
+LED_ADDR_HI = 1          # lui a7, 1  -> a7 = 0x1000（LED_ADDR / 数码管）
+# 延时计数初值为负、向上数到 0（约 2 拍一轮）：
+#   0xFFFC0000 -> 0x40000 = 262144 轮 ≈ 52 万拍 ≈ 10 ms @50 MHz
+#   @3.125 MHz（CLK_DIV_INTRUPT=32）时约 160 ms，肉眼看得很清楚
+DELAY_NEG_HI = 0xFFFC0
+
+LINK_SLOT = 256          # 链接寄存器保存位置，必须 > ISR 最大栈用量（4x48=192）
+ISR1_WORD = 43           # 字 43 起是三个 ISR（主程序在它之前）
+ROM_WORDS = 1024         # 与 cpu21_board_top 的 hex2vh 约定一致（ROM 深度 8192 也够）
+
+
+# ---------------------------------------------------------------- 编码
+def enc_i(imm, rs1, f3, rd, op=0x13):
+    return ((imm & 0xFFF) << 20) | (rs1 << 15) | (f3 << 12) | (rd << 7) | op
+
+
+def enc_s(imm, rs2, rs1, f3):
+    imm &= 0xFFF
+    return (((imm >> 5) << 25) | (rs2 << 20) | (rs1 << 15) | (f3 << 12)
+            | ((imm & 0x1F) << 7) | 0x23)
+
+
+def enc_b(imm, rs2, rs1, f3):
+    imm &= 0x1FFF
+    return ((((imm >> 12) & 1) << 31) | (((imm >> 5) & 0x3F) << 25)
+            | (rs2 << 20) | (rs1 << 15) | (f3 << 12)
+            | (((imm >> 1) & 0xF) << 8) | (((imm >> 11) & 1) << 7) | 0x63)
+
+
+def enc_u(imm, rd):
+    return ((imm & 0xFFFFF) << 12) | (rd << 7) | 0x37
+
+
+def enc_j(imm, rd):
+    imm &= 0x1FFFFF
+    return ((((imm >> 20) & 1) << 31) | (((imm >> 1) & 0x3FF) << 21)
+            | (((imm >> 11) & 1) << 20) | (((imm >> 12) & 0xFF) << 12)
+            | (rd << 7) | 0x6F)
+
+
+def enc_r(f7, rs2, rs1, f3, rd):
+    return ((f7 << 25) | (rs2 << 20) | (rs1 << 15) | (f3 << 12)
+            | (rd << 7) | 0x33)
+
+
+DISP_LUI = enc_u(LED_ADDR_HI, A7)        # lui  a7, 1
+DISP_SW = enc_s(0, A0, A7, 2)            # sw   a0, 0(a7)
+SHOW_SITE = enc_i(34, ZERO, 0, A7)       # addi a7, zero, 34  <- 课程程序的"显示"点
+SW_A7_0SP = enc_s(0, A7, SP, 2)          # sw   a7, 0(sp)    <- ISR 入口第一条
+
+
+def disp_dly():
+    """主程序用：显示 a0，延时约 10 ms，链接在 ra（8 条）。"""
+    return [
+        enc_s(LINK_SLOT, RA, SP, 2),           # sw   ra, 256(sp)
+        DISP_LUI,                              # lui  a7, 1
+        DISP_SW,                               # sw   a0, 0(a7)
+        enc_u(DELAY_NEG_HI, T2),               # lui  t2, 0xFFFC0
+        enc_i(1, T2, 0, T2),                   # addi t2, t2, 1
+        enc_b(-4, ZERO, T2, 4),                # blt  t2, zero, -4
+        enc_i(LINK_SLOT, SP, 2, RA, 0x03),     # lw   ra, 256(sp)
+        enc_i(0, RA, 0, ZERO, 0x67),           # jalr zero, ra, 0
+    ]
+
+
+def disp_dly_isr():
+    """ISR 用：显示 a7，链接在 a0，完全不碰 ra（8 条）。"""
+    return [
+        enc_s(LINK_SLOT, A0, SP, 2),           # sw   a0, 256(sp)
+        enc_u(LED_ADDR_HI, A0),                # lui  a0, 1
+        enc_s(0, A7, A0, 2),                   # sw   a7, 0(a0)
+        enc_u(DELAY_NEG_HI, T2),               # lui  t2, 0xFFFC0
+        enc_i(1, T2, 0, T2),                   # addi t2, t2, 1
+        enc_b(-4, ZERO, T2, 4),                # blt  t2, zero, -4
+        enc_i(LINK_SLOT, SP, 2, A0, 0x03),     # lw   a0, 256(sp)
+        enc_i(0, A0, 0, ZERO, 0x67),           # jalr zero, a0, 0
+    ]
+
+
+def read_hex(path):
+    words = []
+    with open(path, encoding="ascii") as f:
+        for line in f:
+            line = line.split("//")[0].strip()
+            if not line or line.lower().startswith("v2.0"):
+                continue                       # 容忍 Logisim 的 "v2.0 raw" 头
+            words.append(int(line, 16))
+    return words
+
+
+def main():
+    if len(sys.argv) < 3:
+        raise SystemExit(__doc__)
+    src, dst_vh = sys.argv[1], sys.argv[2]
+    dst_hex = sys.argv[3] if len(sys.argv) > 3 else None
+
+    w = read_hex(src)
+    print("源程序 %d 字" % len(w))
+
+    # ---- 自检：三个 ISR 入口必须还是 sw a7,0(sp) ----
+    entries = [i for i, x in enumerate(w) if x == SW_A7_0SP]
+    print("ISR 入口候选（sw a7,0(sp)）字号 = %s" % entries)
+    if entries != [43, 144, 250]:
+        print("警告：ISR 入口与预期 [43, 144, 250] 不一致，请核对顶层 IRQ_VECTOR！")
+
+    # ---- 例程地址（追加在程序末尾，入口地址因此不变）----
+    n = len(w)
+    dly_addr = n * 4
+    dly_isr_addr = (n + 8) * 4
+
+    # ---- 逐条替换显示点 ----
+    patched_main = patched_isr = 0
+    i = 0
+    while i < n - 1:
+        if w[i] == SHOW_SITE and w[i + 1] == ECALL:
+            if i < ISR1_WORD:
+                w[i] = enc_j(dly_addr - i * 4, RA)          # jal ra, DISP_DLY
+                w[i + 1] = NOP
+                patched_main += 1
+            else:
+                w[i] = enc_r(0, 0, A0, 0, A7)               # add a7, a0, zero
+                # 注意：jal 落在 w[i+1]，所以偏移必须按 (i+1) 算，否则会跳过例程首条
+                w[i + 1] = enc_j(dly_isr_addr - (i + 1) * 4, A0)  # jal a0, DISP_DLY_ISR
+                patched_isr += 1
+            i += 2
+        else:
+            i += 1
+    print("显示点替换：主程序 %d 处、ISR %d 处" % (patched_main, patched_isr))
+
+    # ---- 自检：每个显示调用的跳转目标必须正好落在例程首字 ----
+    def jal_target(word, addr):
+        imm = (((word >> 31) & 1) << 20) | (((word >> 21) & 0x3FF) << 1) \
+              | (((word >> 20) & 1) << 11) | (((word >> 12) & 0xFF) << 12)
+        if imm & (1 << 20):
+            imm -= (1 << 21)
+        return addr + imm
+
+    bad = []
+    for i in range(n - 1):
+        if w[i] == enc_r(0, 0, A0, 0, A7) and (w[i + 1] & 0x7F) == 0x6F:
+            if jal_target(w[i + 1], (i + 1) * 4) != dly_isr_addr:
+                bad.append(i)
+        if (w[i] & 0x7F) == 0x6F and ((w[i] >> 7) & 0x1F) == RA and w[i + 1] == NOP:
+            if jal_target(w[i], i * 4) != dly_addr:
+                bad.append(i)
+    if bad:
+        raise SystemExit("自检失败：字 %s 的跳转目标不对" % bad)
+    print("自检通过：所有显示调用都精确跳到例程首字（DISP_DLY 0x%X / ISR 0x%X）"
+          % (dly_addr, dly_isr_addr))
+
+    w += disp_dly() + disp_dly_isr()
+    print("追加 DISP_DLY @字 %d (0x%X)、DISP_DLY_ISR @字 %d (0x%X)"
+          % (n, dly_addr, n + 8, dly_isr_addr))
+
+    # ---- 写 .vh（与 tools/hex2vh.py 的格式一致）----
+    if len(w) > ROM_WORDS:
+        raise SystemExit("程序 %d 字，超过 %d 字上限" % (len(w), ROM_WORDS))
+    with open(dst_vh, "w", encoding="utf-8") as f:
+        f.write("    // generated by tools/adapt_intrupt_sllsb.py - do not edit by hand\n")
+        f.write("    // source: %s (%d words, remaining entries filled with NOP)\n"
+                % (src, len(w)))
+        for a in range(ROM_WORDS):
+            f.write("    rom[%d] = 32'h%08X;\n" % (a, w[a] if a < len(w) else NOP))
+    print("已生成 %s（%d 个字）" % (dst_vh, ROM_WORDS))
+
+    if dst_hex:
+        with open(dst_hex, "w", encoding="ascii") as f:
+            for x in w:
+                f.write("%08X\n" % x)
+        print("已生成 %s（适配后的镜像）" % dst_hex)
+
+
+main()

pipelined-cpu/tools/check_rtl_text.ps1

@@ -0,0 +1,98 @@
+# =============================================================================
+# check_rtl_text.ps1 —— detect stray non-Verilog text in the RTL sources.
+#
+# WHY: this project's .v files were twice corrupted by a text tool that inserted a
+# line of README prose into them ("Tcl ..." / a Chinese sentence), which made
+# Vivado fail with
+#     ERROR: [Synth 8-2715] syntax error near "..."  'non-printable character 0xe4'
+# and produced a cascade of bogus errors in the included ROM .vh. Running this
+# script takes a second and catches it before spending a synthesis run.
+#
+# WHAT IT CHECKS
+#   1) a line inside .v/.vh/.xdc that has non-ASCII characters *outside* a comment
+#      (i.e. real code position) -> corruption;
+#   2) a line that looks like pasted prose/markdown (leading "|", "**", or a line
+#      that is bare text after `endmodule`).
+#
+# USAGE (from the repository root or from pipelined-cpu/):
+#   powershell -ExecutionPolicy Bypass -File pipelined-cpu\tools\check_rtl_text.ps1
+# Exit code 0 = clean, 1 = found something.
+# =============================================================================
+param(
+    # -Fix: 自动删除"整行都是粘贴进来的正文"的坏行（保守：只删不含 ; ( ) = 等代码标点的整行）。
+    #       被部分覆盖的行（例如某个端口行被改坏）只报告，需手工或 git 修。
+    [switch]$Fix
+)
+$ErrorActionPreference = 'Stop'
+
+$srcs = Join-Path (Split-Path -Parent $PSScriptRoot) 'srcs'
+if (-not (Test-Path $srcs)) { Write-Output "ERROR: cannot find $srcs"; exit 2 }
+
+$bad = 0
+$files = Get-ChildItem -Recurse -Path $srcs -Include *.v, *.vh, *.xdc -File
+
+foreach ($f in $files) {
+    $rel = $f.FullName.Substring($srcs.Length).TrimStart('\', '/')
+    # 用 .NET 按 UTF-8 读原始字节：PS 5.1 的 Get-Content 会按 GBK 解码，中文会乱。
+    # 按行切开时保留行尾（\r\n / \n），写回时逐字节保持原样，不归一化换行/编码/BOM。
+    $bytes = [System.IO.File]::ReadAllBytes($f.FullName)
+    $text  = [System.Text.Encoding]::UTF8.GetString($bytes)
+    $lines = @([regex]::Split($text, "(?<=\n)"))
+    $drop  = @()
+
+    for ($i = 0; $i -lt $lines.Count; $i++) {
+        $line   = $lines[$i].TrimEnd("`r", "`n")
+        $lineNo = $i + 1
+
+        # ---- 只去掉 // (或 .xdc 的 #) 之后的部分，其余按代码位置检查 ----
+        # 注意：这里不处理 /* */ 块注释（srcs 里没有块注释，之前因此漏报过坏行）
+        $code = $line
+        if ($f.Extension -eq '.xdc') {
+            $h = $code.IndexOf('#'); if ($h -ge 0) { $code = $code.Substring(0, $h) }
+        }
+        else {
+            $c = $code.IndexOf('//'); if ($c -ge 0) { $code = $code.Substring(0, $c) }
+        }
+        # 字符串字面量里的中文是合法的（如 $display("中文")），先去掉再判断
+        $code = $code -replace '"[^"]*"', '""'
+
+        $trim = $line.Trim()
+
+        # ---- check 1: non-ASCII in code position ----
+        if ($code -match '[^\x00-\x7F]') {
+            # 整行只有正文（不含 ; ( ) = ` ' " 之类代码标点）⇒ 可以安全整行删掉
+            $onlyProse = ($trim -notmatch '[;()=`''"]')
+            $tag = if ($onlyProse) { '  [整行正文，可用 -Fix 删掉]' } else { '  [部分覆盖，需手工/git 修]' }
+            Write-Output ("!! $rel`:$lineNo  non-ASCII text in code position${tag}:")
+            Write-Output ("        " + $trim)
+            if ($Fix -and $onlyProse) { $drop += $i }
+            $bad++
+            continue
+        }
+
+        # ---- check 2: pasted prose / markdown leftovers ----
+        if ($trim -match '^\||^\*\*|^#[^0-9#]' -and $f.Extension -ne '.xdc') {
+            Write-Output ("!! $rel`:$lineNo  looks like pasted prose:")
+            Write-Output ("        " + $trim)
+            $bad++
+        }
+    }
+
+    if ($Fix -and $drop.Count -gt 0) {
+        $kept = for ($i = 0; $i -lt $lines.Count; $i++) { if ($drop -notcontains $i) { $lines[$i] } }
+        [System.IO.File]::WriteAllText($f.FullName, ($kept -join ''), (New-Object System.Text.UTF8Encoding($false)))
+        Write-Output ("   -Fix: 已从 $rel 删除 " + $drop.Count + " 行（编码/换行保持不变），请重跑自检确认")
+    }
+}
+
+Write-Output ""
+Write-Output ("scanned " + $files.Count + " files under srcs/")
+if ($bad -eq 0) {
+    Write-Output "RTL text check: OK (no stray non-Verilog text found)."
+    exit 0
+}
+Write-Output ("RTL text check: FAILED, " + $bad + " suspicious line(s) - fix them before synthesis.")
+Write-Output "Hint1: 这类行通常是编辑器/工具粘贴进来的正文；整行正文可以用 -Fix 删掉："
+Write-Output "       powershell -ExecutionPolicy Bypass -File tools\check_rtl_text.ps1 -Fix"
+Write-Output "Hint2: 若报的是 [部分覆盖]，对照 git diff 手工修（被编辑器保存覆盖时，先关掉那个标签页再改）。"
+exit 1

saolei/README.md

@@ -0,0 +1,184 @@
+# 扫雷（RISC-V / cpu21）— 纯 C + MMIO 显示 + 中断读鼠标
+
+给 `pipelined-cpu` 里那颗 CPU（`cpu21_riscv_redirect_int_bpb`）写的扫雷。
+**游戏逻辑和三个中断入口都由纯 C 写成**，用 RISC-V 工具链编译成机器码后固化进片内 ROM 运行。
+
+```
+saolei/
+├─ sw/
+│  ├─ mmio.h        全部 MMIO 地址与格子编码（换外设地址只改这一个文件）
+│  ├─ saolei.c      纯 C 扫雷：背景界面(main) + 关卡(level_main) + 棋盘与绘制
+│  ├─ isr.c         **中断读鼠标的代码**：三个固定地址入口 + 纯 C 服务主体 isr_body
+│  ├─ start.c       C 启动（设 sp、清 .bss、进 main）——只有这一处必需的内联汇编
+│  └─ linker.ld     ROM/RAM 布局：复位 0x0、中断入口 0x100/0x200/0x300、栈顶 0x0FFC
+└─ tools/
+   ├─ build.ps1     一键构建：C → .o → ELF → .hex + cpu21_saolei_rom.vh
+   ├─ check_isa.py  逐条反汇编检查：有没有用到这颗核没实现的指令
+   └─ elf2hex.py    裸二进制 → $readmemh hex + ROM 初始化头文件
+```
+
+配套硬件在 Vivado 工程里（不在本目录）：`srcs/rtl/cpu21_mmio.v`（外设中枢）、
+`cpu21_vga.v`（显示）、`cpu21_seg7.v`（数码管）、`cpu21_pointer.v`（按键当鼠标）、
+`cpu21_ps2_mouse.v`（可选真鼠标）、`srcs/board/cpu21_board_top.v`（上板顶层）。
+
+---
+
+## 1. 程序结构：背景"伪操作系统" + 关卡 + 鼠标，正好占三个中断
+
+CPU 复位后从 `0x0` 开始跑 `main()`（**背景程序**，从头到尾一直运行），它画开始界面
+并等鼠标。整套交互是这样串起来的：
+
+```mermaid
+sequenceDiagram
+    participant BG as 背景 main()（0x0 起，一直跑）
+    participant LV as 关卡 level_main()（IRQ1 = 0x100）
+    participant MS as 鼠标 ISR（IRQ2 = 0x200）
+    BG->>BG: 画开始界面（标题 + 绿色"开始"按钮 + 光标框）
+    BG->>BG: 点中"开始"按钮 → 写 LEVEL 寄存器 = 1
+    Note over BG: 硬件拉起 irq_i[1]，CPU 跳到 0x100
+    BG->>LV: isr1_entry：保存现场 + 打开 MIE → level_main()
+    LV->>LV: 初始化关卡（布雷、画盘面）
+    MS-->>LV: 鼠标事件中断（IRQ2 优先级更高，嵌套进来）
+    LV->>LV: 轮询事件队列：移动光标 / 揭开 / 插旗
+    LV->>BG: 点左上角黄格 = 返回 → 清 LEVEL + uret
+    Note over BG: 回到被打断的那条指令，继续等下一次"开始"
+```
+
+| 入口 | 地址    | 作用                                | 对应 RTL 参数 |
+| ---- | ------- | ----------------------------------- | ------------- |
+| 复位 | `0x000` | `_start`：设栈、进 `main`           | `RESET_PC`    |
+| IRQ1 | `0x100` | **关卡（游戏）程序** `level_main()` | `IRQ1_VECTOR` |
+| IRQ2 | `0x200` | **鼠标读取** `isr_body()`           | `IRQ2_VECTOR` |
+| IRQ3 | `0x300` | 备用（只 `uret`）                   | `IRQ3_VECTOR` |
+
+**地址是链接脚本定死的**（`linker.ld` 里 `.text.isr1 0x100 : {...}`），所以先定地址、
+再设 RTL 参数，两边成对；不存在"编完才知道地址"的问题。优先级 IRQ3 > IRQ2 > IRQ1，
+所以"关卡跑在 IRQ1、鼠标跑在 IRQ2"天然允许鼠标嵌套打断关卡。
+
+中断硬件行为（见 `cpu21_riscv_irq_ctrl.v`）：`irq_i` 上升沿置挂起位；响应时硬件自动清
+挂起位、清 `ustatus[0]`（MIE）、把返回地址压进内部 EPC 栈；返回用 **`uret`**；**硬件不保存
+任何通用寄存器**。因此：
+
+- `isr1_entry`（游戏体量大会调函数）保存**全部调用者保存寄存器**，并用
+  `csrrsi x0,0x004,1` 打开 MIE 让鼠标中断能嵌套；
+- `isr2_entry` 只存 `ra`，C 主体 `isr_body` 用 `-ffixed-x1,x5..x7,x10..x17,x28..x31`
+  编译，逼 GCC 只用 `s0-s11`（callee-saved，函数自己会存/恢复）和 `sp` —— 这样纯 C
+  主体不会破坏被打断的代码；
+- 事件流：鼠标/按键 → RTL 事件 FIFO（深 16）→ 中断 → `isr_body` 搬进软件环形队列 →
+  主循环 `handle_event()` 处理。FIFO 读空后中断线自动回 0，下一个事件重新产生上升沿，
+  所以不丢事件；主循环只能轮询（这颗核没有 `wfi`）。
+
+## 2. 针对这颗 CPU 的硬约束（改 C 代码时别踩）
+
+`cpu21_riscv_decoder.v` 实现的是 RV32I 的一个子集：
+
+| 类别   | 有                                           | **没有**                           |
+| ------ | -------------------------------------------- | ---------------------------------- |
+| R 型   | add sub sll slt sltu xor srl sra or and      | —                                  |
+| M 扩展 | mul mulh mulhsu mulhu **divu remu**          | **div / rem（有符号）**            |
+| I 型   | addi slti sltiu xori ori andi slli srli srai | —                                  |
+| 访存   | **lw / sw / sb**                             | **lb / lh / lbu / lhu / sh**       |
+| 高位   | lui                                          | **auipc**                          |
+| 控制流 | 6 条分支 + jal + jalr                        | —                                  |
+| 系统   | ecall uret csrrw csrrsi csrrci               | mret / sret / fence / ebreak / wfi |
+
+对应做法：不按字节*读*内存（**写**显存用 `sb` 可以）、不做有符号除法、索引运算全用
+2 的幂 + 移位/掩码、**不能有 `.data`/`.rodata`**（数据空间读不到 ROM，所以没有带初值的
+全局变量、没有字符串/常量表）；字模放在 RTL 里，不在软件里。
+
+## 3. 构建（已实测通过）
+
+工具链：xPack `riscv-none-elf-gcc`（本机装在
+`C:\Users\29653\tools\riscv\xpack-riscv-none-elf-gcc-15.2.0-1\bin`，已加入用户 PATH）。
+
+```powershell
+cd <仓库>\saolei
+powershell -ExecutionPolicy Bypass -File tools\build.ps1
+# 若没配 PATH：-Prefix 'C:\Users\29653\tools\riscv\xpack-riscv-none-elf-gcc-15.2.0-1\bin\riscv-none-elf-'
+```
+
+| 步骤         | 说明                                                                                         |
+| ------------ | -------------------------------------------------------------------------------------------- |
+| 编译         | `start.c`/`saolei.c` 正常编；`isr.c` 额外加 `-ffixed-x...`                                   |
+| 链接         | `-T sw/linker.ld`；脚本里的 `ASSERT` 会拦住 `.data`/`.rodata`                                |
+| **反汇编**   | `build/saolei.lst` ← 这就是"编译出来的汇编"，可以直接读                                      |
+| **ISA 检查** | `tools/check_isa.py` 逐条比对指令白名单，出现 `auipc`/`lb`/`lbu`/`div`… 直接报错并给修复提示 |
+| 转格式       | `build/saolei.hex`（`$readmemh`）+ `pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_saolei_rom.vh`            |
+
+当前实测结果：`text=3368 B, data=0, bss=1436 B`，**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`。
+
+编译参数里有三处是这颗核/工具链的坑，已经写在脚本注释里：
+
+1. `-march=rv32im_zicsr` —— GCC 15 起 `rv32im` 不含 Zicsr，`csrrsi` 会报
+   `unrecognized opcode ... extension 'zicsr' required`；
+2. **不要禁链接器松弛**（别加 `-mno-relax`/`-Wl,--no-relax`）—— gcc 的函数调用默认是
+   `auipc ra,%pcrel_hi` + `jalr`，要靠链接器松弛压成一条 `jal`；禁掉后 35 条 `auipc`
+   会留在代码里（这颗核没有）。用 `-msmall-data-limit=0` 保证松弛不会引入 gp 相对寻址；
+3. 中断入口地址必须写在**段声明**上（`.text.isr1 0x100 : {...} > ROM`）——
+   只写 `. = 0x100;` 会被 `ld` 忽略（实测 isr1 掉到了 0x14）。
+
+## 4. MMIO 地址表（与 `cpu21_mmio.v` 的译码一致）
+
+| 地址                 | 外设                                                                            |
+| -------------------- | ------------------------------------------------------------------------------- |
+| `0x0000_1000`        | LED 数据寄存器（低 16 位点亮板载 LED）                                          |
+| `0x0000_1004`        | 七段数码管：8 位十六进制数（低 4 位 = 最右）                                    |
+| `0x0000_1100+`       | 鼠标：STATUS / DATA / ACK / CTRL / INPUT / TIME / FRAME / EVCNT / LEVEL / MAGIC |
+| `0x0000_1140+`       | 显示控制器：CTRL（光标可见、背景色）/ CURSOR（列、行）/ MAGIC                   |
+| `0x0000_2000-0x27FF` | 显存：40 列 × 30 行、每格 1 字节（只用到前 1200 字节）                          |
+
+`LEVEL` 是**软件中断**寄存器：写 1 拉起 `irq_i[1]`（关卡入口），关卡返回前写 0 清掉，
+否则下次点"开始"没有新的上升沿。`MAGIC`（`0xCAFE0001/2`）可以读来自检 MMIO 是否活着。
+
+格子编码 1 字节 = `[3:0] 字形 [6:4] 颜色 [7] 保留`；字形 0 空白、1..8 数字、9 未揭开、
+10 旗、11 雷、12 爆炸、13 问号、14 横线、15 实心；颜色是 3 位调色板。
+
+## 5. 怎么跑起来
+
+**仿真**（用你现成的测试平台）：
+
+```powershell
+copy build\saolei.hex <仓库>\pipelined-cpu\srcs\rom\saolei.hex
+# 把 srcs/tb/tb_no_intr.v 顶部的 ROM_FILE 改成 "saolei.hex"
+```
+
+**上板**：在 Vivado 里给综合/仿真**定义宏 `SAOLEI_ROM`**（Settings → Verilog Macros），
+`cpu21_board_top.v` 就会加载 `cpu21_saolei_rom.vh`；不定义仍是原来的跑马灯程序。
+接 VGA 显示器，按 `CPU_RESETN` 复位 → 出现开始界面（标题 + 绿色按钮 + 闪动光标框）。
+
+**操作**（默认用板上 5 向按键）：
+
+| 操作                                 | 按键                                    |
+| ------------------------------------ | --------------------------------------- |
+| 移动光标                             | `BTNU` / `BTND` / `BTNL` / `BTNR`       |
+| 左键（揭开；在开始界面上 = 开始）    | `BTNC`                                  |
+| 插旗模式（拨上去后左键 = 插/取消旗） | `SW0` 或 `SW3`                          |
+| 返回上一层（关卡内）                 | 把光标移到盘面**左上角黄格**再按 `BTNC` |
+
+**鼠标**：默认按键；想用真鼠标就把顶层参数 `USE_PS2_MOUSE` 设为 1（需要 Digilent
+Pmod PS2 插在 JA + 一个 PS/2 鼠标）。`cpu21_ps2_mouse.v` 只实现了**接收**（发 0xF4
+初始化要靠鼠标产生的时钟脉冲，不是固定延时能糊的，所以没写假的）；多数鼠标上电即上报，
+需要 0xF4 的那种得自己补。USB 鼠标在这个核上不现实（协议栈放不下）。C 程序两种方式
+完全不用改。
+
+## 6. 验证状态（说实话）
+
+| 部分                                                                                 | 状态                                                              |
+| ------------------------------------------------------------------------------------ | ----------------------------------------------------------------- |
+| C 工具链链路                                                                         | **已实测**：编译/链接/ISA 检查/hex 生成/入口地址逐条核对 全部通过 |
+| `saolei.c` / `isr.c` / `start.c` / `linker.ld`                                       | 逻辑对着 RTL 写；**未在仿真器/硬件上跑过**                        |
+| `cpu21_mmio.v` 扩展、`cpu21_vga.v`、`cpu21_seg7.v`、`cpu21_pointer.v`、板级顶层、XDC | **未综合、未上板**                                                |
+
+建议验证顺序：① 跑 `pipelined-cpu/tools/run_regress.ps1` 确认原来的跑马灯/中断/指令
+测试仍全 PASS；② 定义 `SAOLEI_ROM` 跑行为仿真，看有没有往 `0x2000` 起的显存写字节、
+按键后有没有跳进 `0x200`；③ 再上板。
+
+## 7. 已知可改进项
+
+- **屏幕上没有字母**：字模是 4 位字形（0-15），所以"开始"是绿色按钮条 + 光标框而不是
+  "START" 字样。要显示文字就把格子编码扩成 5 位字形（`mmio.h` 的 `CELL()` 与
+  `cpu21_vga.v` 的字模表各改一处，颜色降到 3 位）。
+- 棋盘固定 16×16、40 雷（16 是 2 的幂，索引全用移位，一次除法都不用）；要改大小就改
+  `saolei.c` 顶部的 `BW/BH/NMINES`。
+- `run_regress.ps1` 里还没有扫雷的自动测试项。

saolei/sw/isr.c

@@ -0,0 +1,129 @@
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+ * isr.c —— 中断服务程序：从 MMIO 读鼠标事件（**这就是"中断读鼠标操作的指令"**）
+ *
+ * 这颗核的中断硬件行为（见 srcs/rtl/cpu21_riscv_irq_ctrl.v）：
+ *   * irq_i 上升沿 -> 挂起位置 1；响应中断时硬件自动清挂起位、清 ustatus[0]（MIE）、
+ *     把返回地址压进内部 EPC 栈；
+ *   * 从 uepc 返回用 `uret`（编码 0x00200073，不在标准 C 里，只能内联汇编）；
+ *   * **硬件不保存任何通用寄存器**，所以软件必须自己保证不破坏被打断的代码。
+ *
+ * 因此这里分了三个固定地址的入口 + 一个纯 C 主体：
+ *   1) isr1_entry（.text.isr1 = 0x100）：**关卡（游戏）入口**，调 level_main()。
+ *      游戏是一整段会调用别的函数的 C 程序，所以入口把**所有调用者保存寄存器**
+ *      （ra、t0-t6、a0-a7）都存起来，并用 csrrsi 打开 MIE 让鼠标中断能嵌套；
+ *   2) isr2_entry（.text.isr2 = 0x200）：**鼠标读取**，只存 ra 后调下面的 isr_body；
+ *   3) isr3_entry（.text.isr3 = 0x300）：备用，直接 uret；
+ *   4) isr_body：**纯 C**，本文件用 -ffixed-x1,x5..x7,x10..x17,x28..x31 编译，
+ *      逼 GCC 只用 s0-s11（callee-saved，函数自己会存/恢复）和 sp，于是被打断的
+ *      代码的调用者保存寄存器绝对不会被破坏 —— 这样主体就是安全的纯 C 叶子函数。
+ *
+ * 主体要做的事：把硬件事件 FIFO（深度 16）里的项全部搬到软件环形队列，
+ * 主循环再从队列里取。FIFO 读空后中断线自动回 0，下一个事件会重新产生上升沿，
+ * 所以不会丢事件。
+ * ---------------------------------------------------------------------------*/
+#include "mmio.h"
+
+/* ---- 与 saolei.c 共用的软件事件队列（定义在这里，声明在 mmio.h） ---- */
+volatile unsigned g_evq[EVQ_SIZE];
+volatile unsigned g_evq_head; /* 主循环消费 */
+volatile unsigned g_evq_tail; /* 中断生产 */
+volatile unsigned g_evq_lost; /* 队列满丢弃计数（调试） */
+
+/* 中断主体：纯 C 叶子函数（不调用任何函数），只使用 s 寄存器和 sp。
+ * 编译本文件时必须加 -ffixed-x1 -ffixed-x5..x7 -ffixed-x10..x17 -ffixed-x28..x31
+ * （见 tools/build.ps1），否则它会用到调用者保存寄存器从而破坏被打断的代码。 */
+__attribute__((used, noinline)) void isr_body(void);
+
+void isr_body(void)
+{
+    unsigned ev, next;
+
+    /* 硬件 FIFO 非空就一直搬（STATUS[0] = 非空） */
+    while ((REG_R(REG_STATUS) & 1u) != 0u)
+    {
+        ev = REG_R(REG_MDATA); /* lw：{btn[20:16], dy[15:8], dx[7:0]} */
+        next = (g_evq_tail + 1u) & EVQ_MASK;
+        if (next != g_evq_head)
+        {
+            g_evq[g_evq_tail] = ev;
+            g_evq_tail = next;
+        }
+        else
+        {
+            g_evq_lost = g_evq_lost + 1u; /* 软件队列满：丢弃并计数 */
+        }
+        REG_W(REG_MACK) = 1u; /* sw：弹出硬件 FIFO 一项 */
+    }
+}
+
+/* ---------------------------------------------------------------------------
+ * 三个中断入口，分别在链接脚本固定住的 0x100 / 0x200 / 0x300。
+ *
+ * IRQ1 = 0x100：**关卡（游戏）入口**。游戏是一整段会调用别的函数的 C 程序，
+ *   所以入口必须把**所有调用者保存寄存器**（ra、t0-t6、a0-a7）都存起来，
+ *   否则返回时会把被打断的背景程序弄坏。进入中断时硬件已把 MIE 清 0，这里再
+ *   重新打开，鼠标中断（IRQ2 优先级更高）才能嵌套进来；uret 时硬件会从内部
+ *   栈里恢复原来的 MIE。
+ * IRQ2 = 0x200：**鼠标读取**。C 主体用 -ffixed 编译（只用 s 寄存器和 sp），
+ *   所以入口只要保存 ra。
+ * IRQ3 = 0x300：备用（保留给拨码开关等外部源）。
+ * ------------------------------------------------------------------------- */
+extern void level_main(void);
+
+__attribute__((naked, section(".text.isr1"), used, noinline)) void isr1_entry(void)
+{
+    __asm__ volatile(
+        "addi sp, sp, -64\n\t"
+        "sw ra,  0(sp)\n\t"
+        "sw t0,  4(sp)\n\t"
+        "sw t1,  8(sp)\n\t"
+        "sw t2, 12(sp)\n\t"
+        "sw t3, 16(sp)\n\t"
+        "sw t4, 20(sp)\n\t"
+        "sw t5, 24(sp)\n\t"
+        "sw t6, 28(sp)\n\t"
+        "sw a0, 32(sp)\n\t"
+        "sw a1, 36(sp)\n\t"
+        "sw a2, 40(sp)\n\t"
+        "sw a3, 44(sp)\n\t"
+        "sw a4, 48(sp)\n\t"
+        "sw a5, 52(sp)\n\t"
+        "sw a6, 56(sp)\n\t"
+        "sw a7, 60(sp)\n\t"
+        "csrrsi x0, 0x004, 1\n\t" /* ustatus[0]=MIE：允许鼠标中断嵌套 */
+        "jal ra, level_main\n\t"
+        "lw a7, 60(sp)\n\t"
+        "lw a6, 56(sp)\n\t"
+        "lw a5, 52(sp)\n\t"
+        "lw a4, 48(sp)\n\t"
+        "lw a3, 44(sp)\n\t"
+        "lw a2, 40(sp)\n\t"
+        "lw a1, 36(sp)\n\t"
+        "lw a0, 32(sp)\n\t"
+        "lw t6, 28(sp)\n\t"
+        "lw t5, 24(sp)\n\t"
+        "lw t4, 20(sp)\n\t"
+        "lw t3, 16(sp)\n\t"
+        "lw t2, 12(sp)\n\t"
+        "lw t1,  8(sp)\n\t"
+        "lw t0,  4(sp)\n\t"
+        "lw ra,  0(sp)\n\t"
+        "addi sp, sp, 64\n\t"
+        "uret\n\t");
+}
+
+__attribute__((naked, section(".text.isr2"), used, noinline)) void isr2_entry(void)
+{
+    __asm__ volatile(
+        "addi sp, sp, -8\n\t" /* 保存被打断代码的 ra（jal 会覆盖它） */
+        "sw   ra, 0(sp)\n\t"
+        "jal  ra, isr_body\n\t" /* 调纯 C 主体（它自己保存 s 寄存器） */
+        "lw   ra, 0(sp)\n\t"
+        "addi sp, sp, 8\n\t"
+        "uret\n\t"); /* 从 uepc 返回：这颗核的中断返回指令 */
+}
+
+__attribute__((naked, section(".text.isr3"), used, noinline)) void isr3_entry(void)
+{
+    __asm__ volatile("uret\n\t");
+}

saolei/sw/linker.ld

@@ -0,0 +1,99 @@
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+ * linker.ld —— 扫雷程序的内存布局
+ *
+ * 这颗 CPU 是"哈佛"结构：指令从 ROM 取（instr_addr_o），数据访问 RAM
+ * （data_addr_o），两个地址空间都从 0 开始，所以这里用两个 MEMORY 区域，
+ * 都在 0 处开头。
+ *
+ *   ROM 0x0000_0000  32 KB（= cpu21_board_top 的 ROM_WORDS = 8192 字）
+ *     +0x0000  .text.init  复位入口 _start
+ *     +0x0100  .text.isr1  中断入口 isr1_entry（关卡/游戏，**必须等于 IRQ1_VECTOR**）
+ *     +0x0200  .text.isr2  中断入口 isr2_entry（鼠标读取，必须等于 IRQ2_VECTOR）
+ *     +0x0300  .text.isr3  中断入口 isr3_entry（备用，必须等于 IRQ3_VECTOR）
+ *     +0x0400  .text       其余代码（紧跟 isr3 之后）
+ *
+ *   RAM 0x0000_0000  4 KB（= saolei_board_top 的 RAM_WORDS = 1024 字）
+ *     +0x0000  .bss        全局变量（全部零初始化，不需要 ROM 里的初值）
+ *     +0x0FFC  __stack_top 栈顶（向下增长）
+ *
+ * 两个断言很关键（都是这颗 CPU 的硬限制）：
+ *   1) 不能有 .data —— 数据空间读不到 ROM，没有地方放"带初值的变量"，
+ *      所有全局变量必须零初始化；
+ *   2) 不能有 .rodata —— 同理，程序里不能出现字符串/常量表
+ *      （字模在 RTL 里，不在软件里）。
+ * ---------------------------------------------------------------------------*/
+
+ENTRY(_start)
+
+MEMORY
+{
+  ROM (rx)  : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 32K
+  RAM (rwx) : ORIGIN = 0x00000000, LENGTH = 4K
+}
+
+SECTIONS
+{
+  /* ------------------------- 数据段（RAM） ------------------------- */
+  . = 0x00000000;
+
+  .bss (NOLOAD) :
+  {
+    __bss_start = .;
+    *(.sbss)
+    *(.sbss.*)
+    *(.bss)
+    *(.bss.*)
+    *(COMMON)
+    . = ALIGN(4);
+    __bss_end = .;
+  } > RAM
+
+  /* 有初值的变量：不允许（见文件头的说明） */
+  .data : { *(.data) *(.data.*) *(.sdata) *(.sdata.*) } > RAM
+
+  /* 只读数据：不允许（没有 auipc / 数据空间读不到 ROM） */
+  .rodata : { *(.rodata) *(.rodata.*) } > RAM
+
+  ASSERT(SIZEOF(.data) == 0,   "错误：程序里出现了带初值的全局变量（.data），这颗核没有地方存放它")
+  ASSERT(SIZEOF(.rodata) == 0, "错误：程序里出现了字符串或常量表（.rodata），这颗核读不到 ROM 里的数据")
+
+  /* ------------------------- 代码段（ROM） -------------------------
+   * 三个中断入口的地址**必须写在段声明里**（.text.isr1 0x100 : ...）：
+   * 只写 ". = 0x100;" 这种位置计数器赋值，在段带 "> ROM" 时会被 ld 忽略，
+   * 它会按区域顺序把段紧挨着排下去（实测 isr1 掉到了 0x14）。
+   * 这三个地址要和顶层 cpu21_board_top 的 IRQ1/2/3_VECTOR 参数一致。 */
+  .text.init 0x00000000 :
+  {
+    KEEP(*(.text.init))
+  } > ROM
+
+  .text.isr1 0x00000100 :      /* IRQ1：关卡（游戏）入口 */
+  {
+    KEEP(*(.text.isr1))
+  } > ROM
+
+  .text.isr2 0x00000200 :      /* IRQ2：鼠标读取 */
+  {
+    KEEP(*(.text.isr2))
+  } > ROM
+
+  .text.isr3 0x00000300 :      /* IRQ3：备用 */
+  {
+    KEEP(*(.text.isr3))
+  } > ROM
+
+  .text :
+  {
+    *(.text)
+    *(.text.*)
+    . = ALIGN(4);
+  } > ROM
+
+  /* ------------------------- 符号 ------------------------- */
+  __stack_top = ORIGIN(RAM) + LENGTH(RAM) - 4;   /* 0x0FFC */
+  __isr_vector = 0x00000100;
+
+  /* .bss 不能长到撞到栈 */
+  ASSERT(__bss_end < (__stack_top - 0x200),
+         "错误：.bss 太大，会覆盖栈；请缩小棋盘或加大 RAM_WORDS")
+}

saolei/sw/mmio.h

@@ -0,0 +1,108 @@
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+ * mmio.h —— 扫雷程序的全部 MMIO 地址与编码定义（**只改这一个文件就能换地址**）
+ *
+ * 约定：本文件里的所有地址都是"数据空间"的字节地址，和 CPU 的 data_addr_o 一致。
+ * 写用 *(volatile unsigned *)addr（sw 全字写）或 *(volatile unsigned char *)addr
+ * （sb 字节写，显存必须用这个）。
+ *
+ * -----------------------------------------------------------------------------
+ * 地址表（与 pipelined-cpu/srcs/rtl/cpu21_mmio.v 里的译码完全一致）：
+ *
+ *   0x0000_0000 - 0x0000_0FFF   数据 RAM（4 KB，栈 + 全局变量）
+ *   0x0000_1000                 LED 数据寄存器（低 16 位点亮 LED）
+ *   0x0000_1004                 七段数码管：8 位十六进制（低 4 位 = 最右）
+ *   0x0000_1100 + 0x00  STATUS    [0] 事件FIFO非空 [5:1] 项数 [6] 中断使能 [7] 满
+ *   0x0000_1100 + 0x04  DATA      [7:0] dx [15:8] dy [20:16] 按键（读无副作用）
+ *   0x0000_1100 + 0x08  ACK       写任意值 -> 弹出一次事件
+ *   0x0000_1100 + 0x0C  CTRL      [0] 鼠标中断使能
+ *   0x0000_1100 + 0x10  INPUT     [15:0] 拨码开关 [20:16] 按键
+ *   0x0000_1100 + 0x14  TIME      自由计数器（随机种子）
+ *   0x0000_1100 + 0x18  FRAME     VGA 帧计数（闪烁用）
+ *   0x0000_1100 + 0x1C  EVENTCNT  累计事件数
+ *   0x0000_1100 + 0x20  LEVEL     写 1 -> 触发"关卡入口"软件中断（IRQ2）
+ *   0x0000_1100 + 0x24  MAGIC     0xCAFE0002（自检：读得到说明 MMIO 活着）
+ *   0x0000_1140 + 0x00  DISP_CTRL   [0] 光标可见 [6:4] 背景色
+ *   0x0000_1140 + 0x04  DISP_CURSOR [5:0] 列 [13:8] 行
+ *   0x0000_1140 + 0x08  DISP_MAGIC 0xCAFE0001
+ *   0x0000_2000 - 0x0000_27FF   显存：40 列 x 30 行，每格 1 字节，共 1200 字节
+ *
+ * 鼠标事件单位：1/8 格（按键一次 = 8 = 移动一格；PS/2 鼠标用原始计数）。
+ * 左键点击 -> 事件的 btn 位 0 置 1；右键（PS/2）-> 位 1。
+ *
+ * ⚠ 如果你的外设地址和上表不同：只改下面这几个宏，.c 文件不用动。
+ * ⚠ 三个中断入口必须与 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。
+ *   顶层 cpu21_board_top 的 IRQ1/2/3_VECTOR 参数也要跟着改（默认就是这个布局）。
+ * ---------------------------------------------------------------------------*/
+#ifndef SAOLEI_MMIO_H
+#define SAOLEI_MMIO_H
+
+/* ---- LED / 七段数码管 ---- */
+#define LED_ADDR 0x00001000u
+#define REG_SEG 0x00001004u
+
+/* ---- 显存 ---- */
+#define FB_BASE 0x00002000u /* 显存起始（字节地址） */
+#define FB_PITCH 40u        /* 每行 40 格 */
+#define FB_ROWS 30u         /* 30 行 */
+#define GRID_COLS 40u
+#define GRID_ROWS 30u
+
+/* ---- 鼠标寄存器组 ---- */
+#define REG_STATUS 0x00001100u
+#define REG_MDATA 0x00001104u
+#define REG_MACK 0x00001108u
+#define REG_MCTRL 0x0000110Cu
+#define REG_INPUT 0x00001110u
+#define REG_TIME 0x00001114u
+#define REG_FRAME 0x00001118u
+#define REG_EVCNT 0x0000111Cu
+#define REG_LEVEL 0x00001120u
+#define REG_MMAGIC 0x00001124u
+
+/* ---- 显示控制器寄存器 ---- */
+#define REG_CTRL 0x00001140u
+#define REG_CURSOR 0x00001144u
+#define REG_DMAGIC 0x00001148u
+
+/* ---- 访问宏 ---- */
+#define REG_R(a) (*(volatile unsigned *)((unsigned)(a)))
+#define REG_W(a) (*(volatile unsigned *)((unsigned)(a)))
+
+/* 显存按字节写（只能 sb，不能 lb —— 这颗核没有 lb/lbu） */
+static inline void fb_write(unsigned idx, unsigned val)
+{
+    *(volatile unsigned char *)(FB_BASE + idx) = (unsigned char)(val & 0xFFu);
+}
+
+/* ---- 格子编码：1 字节 = [3:0] 字形 [6:4] 颜色 [7] 保留 ---- */
+#define G_BLANK 0u  /* 空 */
+#define G_N1 1u     /* 数字 1..8 = 1..8 */
+#define G_COVER 9u  /* 未揭开 */
+#define G_FLAG 10u  /* 旗 */
+#define G_MINE 11u  /* 雷 */
+#define G_BOOM 12u  /* 爆炸 */
+#define G_QUEST 13u /* 问号 */
+#define G_BAR 14u   /* 横线 */
+#define G_SOLID 15u /* 实心 */
+
+#define C_BLACK 0u
+#define C_BLUE 1u
+#define C_GREEN 2u
+#define C_CYAN 3u
+#define C_RED 4u
+#define C_MAGENTA 5u
+#define C_YELLOW 6u
+#define C_GRAY 7u
+
+#define CELL(g, c) ((unsigned)((g) | ((c) << 4)))
+
+/* ---- 软件事件环形队列：中断服务程序（isr.c）生产，主循环（saolei.c）消费 ---- */
+#define EVQ_SIZE 64u
+#define EVQ_MASK (EVQ_SIZE - 1u)
+extern volatile unsigned g_evq[EVQ_SIZE];
+extern volatile unsigned g_evq_head; /* 主循环消费 */
+extern volatile unsigned g_evq_tail; /* 中断生产 */
+extern volatile unsigned g_evq_lost; /* 队列满丢弃计数（调试用） */
+
+#endif /* SAOLEI_MMIO_H */

saolei/sw/saolei.c

@@ -0,0 +1,635 @@
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+ * saolei.c —— 纯 C 扫雷（RV32IM 子集：只用这颗核实现了的指令）
+ *
+ * 显示：把每个格子写成显存里的 1 个字节（MMIO 0x2000 起）
+ * 输入：鼠标事件（中断驱动）——中断里搬到软件队列，主循环在下面处理
+ *
+ * 针对这颗 CPU 的硬约束（很重要，改代码时别踩）：
+ *   1) 存储只有 lw / sw / sb，**没有 lb/lh/lbu/lhu** ——
+ *      所以只按字节"写"显存，从不按字节"读"；所有状态都用 32 位字保存。
+ *   2) **没有 auipc** —— 编译时必须 -fno-pic -mcmodel=medlow，并且不能出现
+ *      只读数据（.rodata），所以本文件没有任何字符串/常量表（字模在 RTL 里）。
+ *   3) 乘除只有 mul/mulh/mulhsu/mulhu 和**无符号**的 divu/remu ——
+ *      所以本文件所有索引运算都用"2 的幂 + 移位/掩码"，一次除法都不用。
+ *   4) 没有 fence/ebreak 等；中断返回是 uret（在 isr.c 里）。
+ *
+ * 棋盘：16 x 16，40 颗雷（16 是 2 的幂 => 索引全用移位，颜色/字形查表也不用除法）
+ * 网格：40 列 x 30 行，棋盘居中放在 (行 7..22, 列 12..27)
+ * ---------------------------------------------------------------------------*/
+#include "mmio.h"
+
+#define BW 16u           /* 棋盘宽（格） */
+#define BH 16u           /* 棋盘高（格） */
+#define NCELLS (BW * BH) /* 256 */
+#define NMINES 40u
+#define BM_WORDS (NCELLS / 32u) /* 8 */
+
+#define BOARD_C0 12u /* 棋盘左上角在网格里的列 */
+#define BOARD_R0 7u  /* 棋盘左上角在网格里的行 */
+
+/* 游戏状态 */
+#define ST_PLAY 0u
+#define ST_WIN 1u
+#define ST_LOSE 2u
+
+/* ---- 棋盘状态：3 个位图，每个 8 个字（256 位） ---- */
+static unsigned mine_bm[BM_WORDS];
+static unsigned open_bm[BM_WORDS];
+static unsigned flag_bm[BM_WORDS];
+
+/* 其它全局状态（全部进 .bss，靠 start.c 清零） */
+static unsigned opened_cnt;
+static unsigned flags_cnt;
+static unsigned g_state;
+static unsigned g_first_done;
+static unsigned rnd_state;
+static unsigned cur_r, cur_c;  /* 光标所在的网格格 */
+static int acc_x, acc_y;       /* 指针累积量（1/8 格，有符号） */
+static unsigned bfs_q[NCELLS]; /* 揭开用的队列 */
+
+/* ============================ 小工具 ============================ */
+
+/* 位图取位/置位/清位：i = r*16 + c，全部用移位和掩码 */
+static unsigned bget(const unsigned *bm, unsigned i)
+{
+    return (bm[i >> 5] >> (i & 31u)) & 1u;
+}
+
+static void bset(unsigned *bm, unsigned i)
+{
+    bm[i >> 5] |= (1u << (i & 31u));
+}
+
+static void bclr(unsigned *bm, unsigned i)
+{
+    bm[i >> 5] &= ~(1u << (i & 31u));
+}
+
+static void draw_cell(unsigned gr, unsigned gc, unsigned glyph, unsigned color)
+{
+    fb_write(gr * GRID_COLS + gc, CELL(glyph, color));
+}
+
+/* 把棋盘格 (r,c) 画出来 */
+static void draw_tile(unsigned r, unsigned c, unsigned glyph, unsigned color)
+{
+    draw_cell(BOARD_R0 + r, BOARD_C0 + c, glyph, color);
+}
+
+static unsigned num_color(unsigned n)
+{
+    if (n == 1u)
+        return C_BLUE;
+    if (n == 2u)
+        return C_GREEN;
+    if (n == 3u)
+        return C_RED;
+    if (n == 4u)
+        return C_MAGENTA;
+    if (n == 5u)
+        return C_YELLOW;
+    if (n == 6u)
+        return C_CYAN;
+    return C_GRAY;
+}
+
+static unsigned in_board(void)
+{
+    if (cur_r < BOARD_R0)
+        return 0u;
+    if (cur_r >= (BOARD_R0 + BH))
+        return 0u;
+    if (cur_c < BOARD_C0)
+        return 0u;
+    if (cur_c >= (BOARD_C0 + BW))
+        return 0u;
+    return 1u;
+}
+
+static unsigned cur_index(void)
+{
+    return ((cur_r - BOARD_R0) << 4) + (cur_c - BOARD_C0); /* *BW(=16) 用移位 */
+}
+
+/* LCG 随机数：只用 mul/add/移位 */
+static unsigned rnd_next(void)
+{
+    rnd_state = rnd_state * 1103515245u + 12345u;
+    return rnd_state >> 16;
+}
+
+/* ============================ 画面 ============================ */
+
+static void clear_screen(void)
+{
+    unsigned i;
+    for (i = 0u; i < (GRID_COLS * GRID_ROWS); i = i + 1u)
+    {
+        fb_write(i, 0u);
+    }
+}
+
+static void draw_frame(void)
+{
+    unsigned gc, gr;
+    for (gc = (BOARD_C0 - 1u); gc <= (BOARD_C0 + BW); gc = gc + 1u)
+    {
+        draw_cell(BOARD_R0 - 1u, gc, G_SOLID, C_CYAN);
+        draw_cell(BOARD_R0 + BH, gc, G_SOLID, C_CYAN);
+    }
+    for (gr = (BOARD_R0 - 1u); gr <= (BOARD_R0 + BH); gr = gr + 1u)
+    {
+        draw_cell(gr, BOARD_C0 - 1u, G_SOLID, C_CYAN);
+        draw_cell(gr, BOARD_C0 + BW, G_SOLID, C_CYAN);
+    }
+}
+
+static void draw_all_covered(void)
+{
+    unsigned r, c;
+    for (r = 0u; r < BH; r = r + 1u)
+    {
+        for (c = 0u; c < BW; c = c + 1u)
+        {
+            draw_tile(r, c, G_COVER, C_GRAY);
+        }
+    }
+}
+
+static void update_cursor_reg(void)
+{
+    REG_W(REG_CURSOR) = (cur_c & 31u) | ((cur_r & 31u) << 8);
+}
+
+static void set_bg(unsigned color)
+{
+    REG_W(REG_CTRL) = (color << 4) | 1u; /* bit0 = 光标显示 */
+}
+
+/* ============================ 游戏逻辑 ============================ */
+
+static unsigned count_adj(unsigned i)
+{
+    unsigned r = i >> 4, c = i & 15u, n = 0u, rr, cc;
+    unsigned r0 = (r == 0u) ? 0u : (r - 1u);
+    unsigned r1 = (r + 1u >= BH) ? (BH - 1u) : (r + 1u);
+    unsigned c0 = (c == 0u) ? 0u : (c - 1u);
+    unsigned c1 = (c + 1u >= BW) ? (BW - 1u) : (c + 1u);
+
+    for (rr = r0; rr <= r1; rr = rr + 1u)
+    {
+        for (cc = c0; cc <= c1; cc = cc + 1u)
+        {
+            if ((rr == r) && (cc == c))
+                continue;
+            n = n + bget(mine_bm, (rr << 4) + cc);
+        }
+    }
+    return n;
+}
+
+static void lose(unsigned hit)
+{
+    unsigned k;
+    for (k = 0u; k < NCELLS; k = k + 1u)
+    {
+        if (bget(mine_bm, k))
+        {
+            if (k == hit)
+            {
+                draw_tile(k >> 4, k & 15u, G_BOOM, C_RED);
+            }
+            else if (!bget(flag_bm, k))
+            {
+                draw_tile(k >> 4, k & 15u, G_MINE, C_RED);
+            }
+        }
+    }
+    REG_W(LED_ADDR) = 0xDEADu;
+    g_state = ST_LOSE;
+}
+
+static void win(void)
+{
+    unsigned k;
+    for (k = 0u; k < NCELLS; k = k + 1u)
+    {
+        if (bget(mine_bm, k))
+        {
+            draw_tile(k >> 4, k & 15u, G_FLAG, C_YELLOW);
+        }
+    }
+    REG_W(LED_ADDR) = 0xF00Du;
+    g_state = ST_WIN;
+}
+
+static void reveal_at(unsigned i)
+{
+    unsigned qh = 0u, qt = 0u, cur, n, r, c, rr, cc, ni;
+    unsigned r0, r1, c0, c1;
+
+    if (bget(open_bm, i) || bget(flag_bm, i))
+        return;
+    if (bget(mine_bm, i))
+    {
+        lose(i);
+        return;
+    }
+
+    bfs_q[qt] = i;
+    qt = qt + 1u;
+
+    while (qh < qt)
+    {
+        cur = bfs_q[qh];
+        qh = qh + 1u;
+        if (bget(open_bm, cur))
+            continue;
+
+        bset(open_bm, cur);
+        opened_cnt = opened_cnt + 1u;
+
+        n = count_adj(cur);
+        draw_tile(cur >> 4, cur & 15u, n, num_color(n));
+
+        if (n != 0u)
+            continue;
+
+        /* 空白格：把周围 8 格入队（队列有界，满了就丢，不会越界） */
+        r = cur >> 4;
+        c = cur & 15u;
+        r0 = (r == 0u) ? 0u : (r - 1u);
+        r1 = (r + 1u >= BH) ? (BH - 1u) : (r + 1u);
+        c0 = (c == 0u) ? 0u : (c - 1u);
+        c1 = (c + 1u >= BW) ? (BW - 1u) : (c + 1u);
+        for (rr = r0; rr <= r1; rr = rr + 1u)
+        {
+            for (cc = c0; cc <= c1; cc = cc + 1u)
+            {
+                if ((rr == r) && (cc == c))
+                    continue;
+                ni = (rr << 4) + cc;
+                if (qt < NCELLS)
+                {
+                    bfs_q[qt] = ni;
+                    qt = qt + 1u;
+                }
+            }
+        }
+    }
+
+    if (opened_cnt == (NCELLS - NMINES))
+        win();
+}
+
+static void place_mines(unsigned safe)
+{
+    unsigned placed = 0u, i, r, c;
+    unsigned sr = safe >> 4;
+    unsigned sc = safe & 15u;
+
+    while (placed < NMINES)
+    {
+        i = rnd_next() & 255u; /* NCELLS = 256，正好 2 的幂，不需要取模 */
+        r = i >> 4;
+        c = i & 15u;
+        /* 首点及其 8 邻居不放雷，保证第一次点击一定能展开 */
+        if ((r + 1u >= sr) && (r <= (sr + 1u)) &&
+            (c + 1u >= sc) && (c <= (sc + 1u)))
+            continue;
+        if (bget(mine_bm, i))
+            continue;
+        bset(mine_bm, i);
+        placed = placed + 1u;
+    }
+}
+
+static void click_here(void)
+{
+    unsigned i;
+
+    if (!in_board())
+        return;
+    i = cur_index();
+    if (bget(flag_bm, i))
+        return;
+
+    if (!g_first_done)
+    {
+        place_mines(i);
+        g_first_done = 1u;
+    }
+    reveal_at(i);
+}
+
+static void toggle_flag(void)
+{
+    unsigned i, r, c;
+
+    if (!in_board())
+        return;
+    i = cur_index();
+    if (bget(open_bm, i))
+        return;
+
+    r = cur_r - BOARD_R0;
+    c = cur_c - BOARD_C0;
+
+    if (bget(flag_bm, i))
+    {
+        bclr(flag_bm, i);
+        flags_cnt = flags_cnt - 1u;
+        draw_tile(r, c, G_COVER, C_GRAY);
+    }
+    else
+    {
+        bset(flag_bm, i);
+        flags_cnt = flags_cnt + 1u;
+        draw_tile(r, c, G_FLAG, C_YELLOW);
+    }
+    REG_W(LED_ADDR) = NMINES - flags_cnt;
+}
+
+/* ============================ 鼠标事件 ============================ */
+
+/* 关卡内：光标允许落在盘面外那一圈边框上（左上角那格是"返回"） */
+static void move_cursor(int dr, int dc)
+{
+    int nr = (int)cur_r + dr;
+    int nc = (int)cur_c + dc;
+
+    if (nr < (int)(BOARD_R0 - 1u))
+        nr = (int)(BOARD_R0 - 1u);
+    if (nr > (int)(BOARD_R0 + BH))
+        nr = (int)(BOARD_R0 + BH);
+    if (nc < (int)(BOARD_C0 - 1u))
+        nc = (int)(BOARD_C0 - 1u);
+    if (nc > (int)(BOARD_C0 + BW))
+        nc = (int)(BOARD_C0 + BW);
+
+    cur_r = (unsigned)nr;
+    cur_c = (unsigned)nc;
+    update_cursor_reg();
+}
+
+/* ======================= 运行环境状态（背景 / 关卡） =======================
+ * 程序分成两层，正好对应"伪操作系统 + 关卡"的设想：
+ *   背景程序 main()      从头跑到尾：画开始界面、等鼠标；
+ *   关卡程序 level_main() 跑在 IRQ1(0x100) 的中断服务程序里：点"开始"进入，
+ *                        点"返回"就 uret 回到背景被打断的那条指令。
+ * ========================================================================= */
+static unsigned g_in_level; /* 0 = 背景界面，1 = 关卡内 */
+static unsigned g_exit;     /* 关卡内请求返回 */
+
+/* 背景界面上"开始"按钮的位置（行 20，列 17..22） */
+#define START_R 20u
+#define START_C0 17u
+#define START_C1 22u
+
+/* 背景用：光标可以在整个画面上移动 */
+static void move_cursor_screen(int dr, int dc)
+{
+    int nr = (int)cur_r + dr;
+    int nc = (int)cur_c + dc;
+
+    if (nr < 0)
+        nr = 0;
+    if (nr > (int)(GRID_ROWS - 1u))
+        nr = (int)(GRID_ROWS - 1u);
+    if (nc < 0)
+        nc = 0;
+    if (nc > (int)(GRID_COLS - 1u))
+        nc = (int)(GRID_COLS - 1u);
+
+    cur_r = (unsigned)nr;
+    cur_c = (unsigned)nc;
+    update_cursor_reg();
+}
+
+/* 处理一个鼠标事件：ev = {btn[20:16], dy[15:8], dx[7:0]} */
+static void handle_event(unsigned ev)
+{
+    unsigned ux = ev & 0xFFu;
+    unsigned uy = (ev >> 8) & 0xFFu;
+    unsigned btn = (ev >> 16) & 31u;
+    int dx = (ux & 0x80u) ? ((int)ux - 256) : (int)ux;
+    int dy = (uy & 0x80u) ? ((int)uy - 256) : (int)uy;
+    unsigned want_flag = (REG_R(REG_INPUT) & 9u) != 0u; /* SW0 或 SW3 = 插旗模式 */
+
+    if ((btn & 1u) != 0u)
+    { /* 左键 */
+        if (g_in_level == 0u)
+        {
+            /* 背景：点到"开始"按钮 -> 拉起软件中断，跳到 IRQ1 里的关卡程序 */
+            if ((cur_r == START_R) && (cur_c >= START_C0) && (cur_c <= START_C1))
+            {
+                g_in_level = 1u; /* 关卡程序返回时自己清 0 */
+                REG_W(REG_LEVEL) = 1u;
+            }
+        }
+        else if ((cur_r == (BOARD_R0 - 1u)) && (cur_c == (BOARD_C0 - 1u)))
+        {
+            g_exit = 1u; /* 关卡：点左上角黄格 = 返回上一层 */
+        }
+        else if (want_flag != 0u)
+        {
+            toggle_flag();
+        }
+        else
+        {
+            click_here();
+        }
+        return;
+    }
+    if ((btn & 2u) != 0u)
+    { /* 右键（PS/2 鼠标有；按键没有） */
+        if (g_in_level != 0u)
+            toggle_flag();
+        return;
+    }
+
+    /* 移动：单位是 1/8 格，累计到 8 就动一格（纯加减比较，没有除法） */
+    acc_x += dx;
+    acc_y += dy;
+    while (acc_x >= 8)
+    {
+        if (g_in_level != 0u)
+            move_cursor(0, 1);
+        else
+            move_cursor_screen(0, 1);
+        acc_x -= 8;
+    }
+    while (acc_x <= -8)
+    {
+        if (g_in_level != 0u)
+            move_cursor(0, -1);
+        else
+            move_cursor_screen(0, -1);
+        acc_x += 8;
+    }
+    while (acc_y >= 8)
+    {
+        if (g_in_level != 0u)
+            move_cursor(1, 0);
+        else
+            move_cursor_screen(1, 0);
+        acc_y -= 8;
+    }
+    while (acc_y <= -8)
+    {
+        if (g_in_level != 0u)
+            move_cursor(-1, 0);
+        else
+            move_cursor_screen(-1, 0);
+        acc_y += 8;
+    }
+}
+
+/* ============================ 背景程序（伪操作系统）============================
+ * 从头跑到尾：画开始界面 -> 等鼠标 -> 点到"开始"按钮就拉起软件中断。
+ * ========================================================================== */
+static void draw_start_screen(void)
+{
+    unsigned i;
+
+    clear_screen();
+
+    /* 标题区：两排雷图案，纯图形（字模里没有字母；要显示文字就得扩字模，见 README） */
+    for (i = 0u; i < 6u; i = i + 1u)
+    {
+        draw_cell(6u, 15u + i * 2u, G_MINE, C_RED);
+        draw_cell(8u, 15u + i * 2u, G_MINE, C_RED);
+    }
+
+    /* "开始"按钮：绿色实心条，上下各一条黄线框住它 */
+    for (i = START_C0; i <= START_C1; i = i + 1u)
+    {
+        draw_cell(START_R - 1u, i, G_BAR, C_YELLOW);
+        draw_cell(START_R, i, G_SOLID, C_GREEN);
+        draw_cell(START_R + 1u, i, G_BAR, C_YELLOW);
+    }
+
+    /* 下方提示条 */
+    for (i = 12u; i <= 27u; i = i + 1u)
+    {
+        draw_cell(24u, i, G_BAR, C_CYAN);
+    }
+
+    set_bg(C_BLACK);
+    cur_r = START_R;
+    cur_c = (START_C0 + START_C1) / 2u;
+    update_cursor_reg();
+
+    REG_W(LED_ADDR) = 0x0001u; /* LED = 背景状态码 */
+    REG_W(REG_SEG) = 0u;
+}
+
+/* ============================ 关卡（游戏）程序 ============================
+ * **运行在 IRQ1 的中断服务程序里**（入口 isr1_entry，固定地址 0x100）：
+ *   背景 main() 点"开始" -> 写 LEVEL 寄存器 -> 硬件拉起 irq_i[1]
+ *   -> CPU 跳到 0x100 -> isr1_entry 保存现场、打开 MIE、调用本函数
+ *   -> 这里跑完整一局（鼠标中断 0x200 优先级更高，会嵌套进来把事件放进队列，
+ *      所以本循环只要轮询队列）
+ *   -> 点左上角黄格 = 返回：清 LEVEL、return -> isr1_entry 恢复现场并 uret
+ *   -> 回到背景程序被打断的那条指令，继续等下一次"开始"。
+ * ========================================================================== */
+#define RET_R (BOARD_R0 - 1u)
+#define RET_C (BOARD_C0 - 1u)
+
+void level_main(void)
+{
+    unsigned r;
+
+    /* ---- 关卡初始化 ---- */
+    for (r = 0u; r < BM_WORDS; r = r + 1u)
+    {
+        mine_bm[r] = 0u;
+        open_bm[r] = 0u;
+        flag_bm[r] = 0u;
+    }
+    opened_cnt = 0u;
+    flags_cnt = 0u;
+    g_first_done = 0u;
+    g_state = ST_PLAY;
+    g_exit = 0u;
+    acc_x = 0;
+    acc_y = 0;
+    cur_r = BOARD_R0 + 8u;
+    cur_c = BOARD_C0 + 8u;
+
+    clear_screen();
+    draw_frame();
+    draw_all_covered();
+    draw_cell(RET_R, RET_C, G_BAR, C_YELLOW); /* 左上角黄格 = 返回 */
+    set_bg(C_BLUE);
+    update_cursor_reg();
+    REG_W(LED_ADDR) = NMINES;
+    REG_W(REG_SEG) = NMINES; /* 数码管显示剩余雷数 */
+
+    /* ---- 关卡主循环 ---- */
+    while (g_exit == 0u)
+    {
+        if (g_evq_head != g_evq_tail)
+        {
+            unsigned ev = g_evq[g_evq_head];
+            g_evq_head = (g_evq_head + 1u) & EVQ_MASK;
+            if (g_state == ST_PLAY)
+            {
+                handle_event(ev);
+            }
+            else if ((ev >> 16) & 1u)
+            {
+                g_exit = 1u; /* 分出胜负后任意点击 = 返回 */
+            }
+        }
+        else if (g_state != ST_PLAY)
+        {
+            /* 分出胜负后让背景闪动（用 VGA 帧计数做时间基准，不需要定时器） */
+            static unsigned phase;
+            if ((REG_R(REG_FRAME) & 31u) == 0u)
+            {
+                phase = phase ^ 1u;
+                if (phase != 0u)
+                {
+                    set_bg((g_state == ST_WIN) ? C_GREEN : C_RED);
+                }
+                else
+                {
+                    set_bg(C_BLUE);
+                }
+            }
+        }
+    }
+
+    REG_W(REG_LEVEL) = 0u; /* 清软件中断：否则下次点"开始"没有新的上升沿 */
+    g_in_level = 0u;       /* 回到背景状态 */
+    draw_start_screen();   /* 恢复开始界面 */
+}
+
+/* ============================ 背景主程序 ============================ */
+
+extern void crt_zero_bss(void);
+
+int main(void)
+{
+    crt_zero_bss(); /* 清 .bss（上电 RAM 本来就是 0，保险起见） */
+
+    rnd_state = REG_R(REG_TIME) | 1u; /* 用自由计数器当随机种子 */
+    REG_W(REG_MCTRL) = 1u;            /* 打开鼠标中断（IRQ2，入口 0x200） */
+    REG_W(REG_LEVEL) = 0u;            /* 清关卡软中断 */
+
+    g_in_level = 0u;
+    draw_start_screen();
+
+    /* 背景循环：只服务鼠标事件；点"开始"后会被 IRQ1 里的关卡程序"接管"，
+     * 关卡返回时又回到这个循环里继续。 */
+    for (;;)
+    {
+        if (g_evq_head != g_evq_tail)
+        {
+            unsigned ev = g_evq[g_evq_head];
+            g_evq_head = (g_evq_head + 1u) & EVQ_MASK;
+            handle_event(ev);
+        }
+    }
+}

saolei/sw/start.c

@@ -0,0 +1,35 @@
+/* -----------------------------------------------------------------------------
+ * start.c —— C 运行时启动：设置栈指针、把控制权交给 main。
+ *
+ * 这是全工程唯一非写不可的内联汇编（C 语言无法表达"设置 sp"）。
+ * 复位时 PC = 0，所以 _start 必须落在 .text.init（见 linker.ld）。
+ *
+ * 注意用的是 lui/addi 绝对寻址 + jalr，**不是** auipc —— 这颗核没有 auipc。
+ * ---------------------------------------------------------------------------*/
+extern unsigned __stack_top[];
+
+int main(void);
+
+__attribute__((naked, section(".text.init"), used, noreturn)) void _start(void)
+{
+    __asm__ volatile(
+        "lui  sp, %hi(__stack_top)\n\t"
+        "addi sp, sp, %lo(__stack_top)\n\t"
+        "lui  t0, %hi(main)\n\t"
+        "addi t0, t0, %lo(main)\n\t"
+        "jalr x0, t0, 0\n\t");
+}
+
+/* 清 .bss（纯 C）。上电时 FPGA 里的 RAM 本来就是 0，这一步只是保险。 */
+extern unsigned __bss_start[];
+extern unsigned __bss_end[];
+
+void crt_zero_bss(void)
+{
+    unsigned *p = __bss_start;
+    while (p < __bss_end)
+    {
+        *p = 0u;
+        p = p + 1u;
+    }
+}

saolei/tools/build.ps1

@@ -0,0 +1,174 @@
+# =============================================================================
+# build.ps1 —— 扫雷程序一键构建：C -> 汇编/目标文件 -> ELF -> .hex + .vh
+#
+# 用法（在 saolei\ 目录下）：
+#   powershell -ExecutionPolicy Bypass -File tools\build.ps1
+#   powershell -ExecutionPolicy Bypass -File tools\build.ps1 -Prefix riscv64-unknown-elf-
+#
+# 产物（都在 saolei\build\ 下）：
+#   saolei.lst     objdump -d 反汇编清单（这就是"编译出来的汇编"，可以直接看）
+#   saolei.elf     可执行文件
+#   saolei.bin     裸二进制
+#   saolei.hex     $readmemh 格式：拷到 pipelined-cpu\srcs\rom\saolei.hex 就能
+#                  用现成的测试平台（tb_no_intr 等）仿真
+#   saolei.map     链接 map（看段地址和大小）
+# 并且会生成 pipelined-cpu\srcs\board\cpu21_saolei_rom.vh —— 供 cpu21_board_top.v 用
+# `include 固化进 ROM（在 Vivado 里定义宏 SAOLEI_ROM 即可切换到扫雷程序）
+#
+# 构建流程里有三道针对这颗 CPU 的关卡：
+#   1) -fno-pic -mcmodel=medlow -mno-relax：避免 auipc / 链接器松弛
+#   2) 链接脚本里的 ASSERT：禁止 .data / .rodata（这颗核读不到 ROM 里的数据）
+#   3) tools\check_isa.py：逐条检查反汇编，凡是用到未实现指令（auipc/lb/lbu/div...）
+#      直接报错并给出修复提示
+# =============================================================================
+param(
+    [string]$Prefix = "",
+    [int]$RomWords = 8192,
+    [switch]$SkipIsaCheck
+)
+
+$ErrorActionPreference = 'Stop'
+
+$root  = Split-Path -Parent $PSScriptRoot
+$sw    = Join-Path $root 'sw'
+$build = Join-Path $root 'build'
+New-Item -ItemType Directory -Force $build | Out-Null
+
+# ---------------------------------------------------------------- 工具链探测
+if (-not $Prefix) {
+    foreach ($cand in 'riscv-none-elf-', 'riscv64-unknown-elf-', 'riscv32-unknown-elf-',
+                      'riscv-none-embed-', 'riscv64-linux-gnu-') {
+        if (Get-Command ($cand + 'gcc') -ErrorAction SilentlyContinue) { $Prefix = $cand; break }
+    }
+}
+if (-not $Prefix) {
+    Write-Output "ERROR: 找不到 RISC-V 交叉编译器（riscv*-gcc）。"
+    Write-Output ""
+    Write-Output "装一个即可（推荐 xPack 的 riscv-none-elf-gcc，解压就用，不用管理员权限）："
+    Write-Output "  1) 打开 https://github.com/xpack-dev-tools/riscv-none-elf-gcc-xpack/releases"
+    Write-Output "  2) 下载 win32-x64 的 .zip（例如 xpack-riscv-none-elf-gcc-14.2.0-3-win32-x64.zip）"
+    Write-Output "  3) 解压到例如 C:\tools\riscv-none-elf-gcc"
+    Write-Output "  4) 把 C:\tools\riscv-none-elf-gcc\bin 加进 PATH（或者直接运行本脚本时）："
+    Write-Output "     powershell -ExecutionPolicy Bypass -File tools\build.ps1 -Prefix 'C:\tools\riscv-none-elf-gcc\bin\riscv-none-elf-'"
+    exit 1
+}
+
+$GCC     = $Prefix + 'gcc'
+$OBJDUMP = $Prefix + 'objdump'
+$OBJCOPY = $Prefix + 'objcopy'
+$SIZE    = $Prefix + 'size'
+
+Write-Output "工具链前缀: $Prefix"
+
+# ---------------------------------------------------------------- 编译参数
+# -march=rv32im_zicsr : RV32I + M 扩展 + Zicsr（CSR 指令：csrrw/csrrsi/csrrci）。
+#                      GCC 15 起不再默认给 rv32im 开 zicsr，中断入口里的
+#                      csrrsi 必须显式打开这个扩展才认。
+# -mcmodel=medlow -fno-pic : 用 lui/addi 绝对寻址，不产生 auipc
+# **必须放开链接器松弛**（不要 -mno-relax）：gcc 的函数调用默认是
+#   auipc ra, %pcrel_hi(f) + jalr ra, ra, %pcrel_lo(f)
+# 要靠链接器松弛把它变成一条 jal，否则 auipc 会留在最终代码里（这颗核没有）。
+# 松弛只会在两种情况下改变指令：把 pcrel 调用变成 jal，或在使用 gp 相对寻址时
+# 变成 gp 相对访问 —— 后者已被 -msmall-data-limit=0 从根上禁止。
+# -msmall-data-limit=0 : 不用 gp 相对寻址
+# -fno-builtin -nostdlib -ffreestanding : 不要 libc（没有环境，也没有 printf）
+# -fno-jump-tables : 不生成跳转表（跳转表会落在 .rodata，这颗核读不到）
+$ccCommon = @(
+    '-march=rv32im_zicsr', '-mabi=ilp32',
+    '-mcmodel=medlow',
+    '-fno-pic', '-fno-PIC', '-fno-pie',
+    '-msmall-data-limit=0', '-fno-common',
+    '-fno-builtin', '-fno-stack-protector', '-fno-jump-tables',
+    '-ffreestanding', '-nostdlib',
+    '-ffunction-sections', '-fdata-sections',
+    '-Os', '-Wall', '-Wextra'
+)
+
+# 中断主体（isr.c）必须只使用 callee-saved 寄存器，否则会破坏被打断的代码。
+# 下面把所有"调用者保存"的通用寄存器都固定住，GCC 就只能用 s0-s11 和 sp。
+$fixedRegs = @()
+foreach ($r in 1, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 28, 29, 30, 31) {
+    $fixedRegs += ('-ffixed-x' + $r)
+}
+
+# ---------------------------------------------------------------- 编译
+$objs = @()
+
+# 跑外部命令并在非 0 退出码时立刻停下（native 命令失败不会抛异常，必须查 $LASTEXITCODE）
+function Invoke-Tool {
+    param([string]$Exe, [string[]]$ArgList, [string]$What)
+    & $Exe @ArgList
+    if ($LASTEXITCODE -ne 0) {
+        Write-Output ("ERROR: 失败 -> " + $What)
+        exit 1
+    }
+}
+
+Write-Output "编译 start.c ..."
+Invoke-Tool -Exe $GCC -ArgList ($ccCommon + @('-c', (Join-Path $sw 'start.c'), '-o', (Join-Path $build 'start.o'))) -What 'start.c'
+$objs += (Join-Path $build 'start.o')
+
+Write-Output "编译 saolei.c ..."
+Invoke-Tool -Exe $GCC -ArgList ($ccCommon + @('-c', (Join-Path $sw 'saolei.c'), '-o', (Join-Path $build 'saolei.o'))) -What 'saolei.c'
+$objs += (Join-Path $build 'saolei.o')
+
+Write-Output "编译 isr.c（额外加 -ffixed 约束）..."
+Invoke-Tool -Exe $GCC -ArgList ($ccCommon + $fixedRegs + @('-c', (Join-Path $sw 'isr.c'), '-o', (Join-Path $build 'isr.o'))) -What 'isr.c'
+$objs += (Join-Path $build 'isr.o')
+
+# ---------------------------------------------------------------- 链接
+$elf = Join-Path $build 'saolei.elf'
+$map = Join-Path $build 'saolei.map'
+$ld  = Join-Path $sw 'linker.ld'
+
+Write-Output "链接 ..."
+# 注意：PowerShell 会把未加引号的 "-Wl,--no-relax" 当成参数对解析（逗号引起），
+# 所以这里统一用参数数组，所有选项都带引号。
+$linkArgs = @(
+    '-march=rv32im_zicsr', '-mabi=ilp32', '-nostdlib', '-nostartfiles',
+    "-Wl,-Map=$map",
+    '-T', $ld, '-o', $elf
+) + $objs
+Invoke-Tool -Exe $GCC -ArgList $linkArgs -What '链接（-T sw/linker.ld）'
+
+# ---------------------------------------------------------------- 反汇编 + ISA 检查
+$lst = Join-Path $build 'saolei.lst'
+& $OBJDUMP -d -M no-aliases $elf | Out-File -Encoding utf8 $lst
+Write-Output "反汇编清单: $lst"
+
+$isaOk = $true
+if (-not $SkipIsaCheck) {
+    Write-Output ""
+    & py (Join-Path $PSScriptRoot 'check_isa.py') $lst
+    if ($LASTEXITCODE -ne 0) { $isaOk = $false }
+}
+
+# ---------------------------------------------------------------- 转 hex / vh
+$bin = Join-Path $build 'saolei.bin'
+$hex = Join-Path $build 'saolei.hex'
+$vh  = Join-Path $root '..\pipelined-cpu\srcs\board\cpu21_saolei_rom.vh'
+
+& $OBJCOPY -O binary $elf $bin
+& py (Join-Path $PSScriptRoot 'elf2hex.py') $bin $hex $RomWords $vh
+
+# ---------------------------------------------------------------- 汇总
+Write-Output ""
+Write-Output "==== 段大小 ===="
+& $SIZE $elf
+
+$isrLine = Select-String -Path $lst -Pattern '^[0-9a-f]+ <(isr1_entry|isr2_entry|isr3_entry|_start)>:' |
+           Select-Object -ExpandProperty Line
+Write-Output "==== 入口地址 ===="
+foreach ($l in $isrLine) { Write-Output ("  " + $l) }
+Write-Output "  三个中断入口必须和顶层 cpu21_board_top 的参数一致："
+Write-Output "  linker.ld 的 .text.isr1/2/3 = IRQ1/2/3_VECTOR = 0x100/0x200/0x300"
+
+Write-Output ""
+if ($isaOk) {
+    Write-Output "构建完成：$hex 与 $vh 已生成。"
+    Write-Output "  仿真：把 saolei.hex 拷到 pipelined-cpu\srcs\rom\saolei.hex，用 tb_no_intr 加载"
+    Write-Output "  上板：cpu21_saolei_rom.vh 已生成到 srcs/board/，Vivado 里定义宏 SAOLEI_ROM 后综合"
+} else {
+    Write-Output "构建完成，但 ISA 检查没通过（见上面的清单），这个 hex 放到 CPU 上会跑飞。"
+    exit 1
+}

saolei/tools/check_isa.py

@@ -0,0 +1,113 @@
+#!/usr/bin/env python3
+"""check_isa.py —— 校验反汇编清单里没有这颗 CPU 未实现的指令。
+
+用法: python tools/check_isa.py <objdump输出.txt>
+
+为什么需要它：本 CPU（srcs/rtl/cpu21_riscv_decoder.v）只实现了 RV32I 的一个
+子集，最容易踩的三个坑是：
+  * 没有 auipc      -> 编译器一旦生成它，整段代码就废了（多为 PIC/rodata 引起）
+  * 没有 lb/lh/lbu/lhu -> 只要碰 char/short 类型的读就会出现
+  * 没有有符号 div/rem（只有 divu/remu） -> 有符号除法/取余会被静默算错
+
+所以这里用"白名单"方式检查：出现名单外的助记符就报错并给出修复提示。
+退出码 = 违规条数（>255 时截断），0 表示通过。
+"""
+
+import sys
+
+# 这颗 CPU 真正实现了的指令（见 cpu21_riscv_decoder.v）
+ALLOWED = {
+    # R 型
+    "add", "sub", "sll", "slt", "sltu", "xor", "srl", "sra", "or", "and",
+    # M 扩展（只有这几个）
+    "mul", "mulh", "mulhsu", "mulhu", "divu", "remu",
+    # I 型
+    "addi", "slti", "sltiu", "xori", "ori", "andi", "slli", "srli", "srai",
+    # 访存：只有 lw / sw / sb（没有 lb/lh/lbu/lhu/sh）
+    "lw", "sw", "sb",
+    # 控制流
+    "beq", "bne", "blt", "bge", "bltu", "bgeu", "jal", "jalr",
+    # 高位立即数
+    "lui",
+    # 系统
+    "ecall", "uret", "csrrw", "csrrsi", "csrrci",
+}
+
+# objdump 有时仍打印伪指令；这些展开后都是上面支持的指令
+ALIAS_OK = {
+    "nop", "mv", "li", "j", "jr", "ret", "neg", "not",
+    "beqz", "bnez", "blez", "bgez", "bltz", "bgtz",
+    "seqz", "snez", "sltz", "sgtz",
+}
+
+# 违规时给出针对性提示
+HINTS = {
+    "auipc": "出现了 auipc：说明编译带了 PIC/PIE 或访问了只读数据。"
+             "请用 -fno-pic -mcmodel=medlow，并去掉字符串/常量表（.rodata）",
+    "lb": "没有 lb：不要用 char/short 类型读内存，改用 32 位字",
+    "lh": "没有 lh：同上",
+    "lbu": "没有 lbu：不要用 unsigned char/short 类型读内存（写显存可以用 sb，但别读回来）",
+    "lhu": "没有 lhu：同上",
+    "sh": "没有 sh：只用 sw / sb",
+    "div": "没有有符号 div：改用 unsigned 运算（unsigned 除法会编成 divu）",
+    "rem": "没有有符号 rem：改用 unsigned 运算（unsigned 取余会编成 remu）",
+    "divw": "不支持 64 位运算",
+    "remw": "不支持 64 位运算",
+    "call": "call 会展开成 auipc+jalr：请直接用普通函数调用（jal）",
+    "tail": "tail 会展开成 auipc：请用普通跳转",
+    "fence": "没有 fence/fence.i",
+    "ebreak": "没有 ebreak",
+    "mret": "这颗核的中断返回是 uret，不是 mret",
+    "sret": "这颗核的中断返回是 uret",
+    "wfi": "没有 wfi：主循环只能用轮询",
+    "unimp": "出现了 unimp（非法指令/内联汇编占位）",
+}
+
+
+def main():
+    if len(sys.argv) < 2:
+        print("用法: python tools/check_isa.py <objdump输出.txt>")
+        return 2
+
+    path = sys.argv[1]
+    total = 0
+    violations = []
+
+    with open(path, encoding="utf-8", errors="replace") as f:
+        for line in f:
+            if "\t" not in line:
+                continue
+            parts = line.split("\t")
+            if len(parts) < 3 or not parts[0].strip().endswith(":"):
+                continue
+            mnemonic = parts[2].strip().split()[0]
+            if not mnemonic:
+                continue
+            total += 1
+            if (mnemonic not in ALLOWED) and (mnemonic not in ALIAS_OK):
+                violations.append((parts[0].strip(), mnemonic, line.rstrip()))
+
+    print("检查了 %d 条指令。" % total)
+
+    if not violations:
+        print("ISA 检查通过：全部指令都在本 CPU 的实现范围内。")
+        return 0
+
+    print("")
+    print("!! ISA 检查失败：有 %d 条指令这颗 CPU 没有实现：" % len(violations))
+    seen = set()
+    for addr, mnemonic, raw in violations[:40]:
+        print("   %s  %s" % (addr, raw.strip()))
+        seen.add(mnemonic)
+    if len(violations) > 40:
+        print("   ...（只列出前 40 条）")
+
+    print("")
+    print("修复提示：")
+    for m in sorted(seen):
+        print("  * %s: %s" % (m, HINTS.get(m, "不在本 CPU 的指令白名单里")))
+    return min(len(violations), 255)
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    sys.exit(main())

saolei/tools/elf2hex.py

@@ -0,0 +1,81 @@
+#!/usr/bin/env python3
+"""elf2hex.py —— 把 objcopy 出来的裸二进制转成 ROM 需要的两份文件。
+
+用法: python tools/elf2hex.py <input.bin> <output.hex> [ROM_WORDS] [output.vh]
+
+产出：
+  1) <output.hex>         每行一个 32 位字（$readmemh 格式，供 srcs/rom/ 下的
+                          测试平台加载，例如拷成 srcs/rom/saolei.hex）
+  2) <output.vh>（可选）   rom[i] = 32'h...; 语句，供
+                          pipelined-cpu/srcs/board/cpu21_board_top.v 里 `include
+                          固化进片内 ROM（未用到的地址填 NOP 0x00000013）
+                          （未用到的地址填 NOP 0x00000013）
+
+字序：输入的 .bin 是按字节小端排列的机器码，这里按小端拼成 32 位字。
+"""
+
+import sys
+
+NOP = 0x00000013
+
+
+def main():
+    if len(sys.argv) < 3:
+        print("用法: python tools/elf2hex.py <input.bin> <output.hex> [ROM_WORDS] [output.vh]")
+        return 2
+
+    src = sys.argv[1]
+    dst = sys.argv[2]
+    words_total = int(sys.argv[3]) if len(sys.argv) > 3 else 8192
+    vh_path = sys.argv[4] if len(sys.argv) > 4 else None
+
+    with open(src, "rb") as f:
+        data = f.read()
+
+    if len(data) % 4 != 0:
+        print("警告：二进制长度 %d 不是 4 的倍数，尾部会被补 0" % len(data))
+        data += b"\x00" * (4 - len(data) % 4)
+
+    words = []
+    for i in range(0, len(data), 4):
+        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:
+        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))
+        return 1
+
+    with open(dst, "w", encoding="ascii") as f:
+        for w in words:
+            f.write("%08X\n" % w)
+
+    if vh_path:
+        with open(vh_path, "w", encoding="utf-8") as f:
+            f.write("    // 由 tools/elf2hex.py 生成，请勿手工编辑\n")
+            f.write("    // 源文件：%s（%d 个字，其余填 NOP）\n" % (src, len(words)))
+            for addr in range(words_total):
+                w = words[addr] if addr < len(words) else NOP
+                f.write("    rom[%d] = 32'h%08X;\n" % (addr, w))
+
+    print("已生成 %s（%d 个字）%s" % (dst, len(words),
+          ("、%s（%d 个字，NOP 填充）" % (vh_path, words_total)) if vh_path else ""))
+    return 0
+
+
+if __name__ == "__main__":
+    sys.exit(main())

saolei/tools/fb2png.py

@@ -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()