Alpha
9dfff16794
一、修 PS/2 接收器的真 bug —— 这就是上板“鼠标毫无反应”的根因
鼠标和键盘两个接收模块原来是同一个写法错误：
* 帧用整体右移 {data, frame_q[10:1]}，判 frame_q[10] 时停止位还没移进来，判到的
其实是校验位；取数据 frame_q[8:1] 也因此整体错一位
* 校验位按“偶校验”判，而 PS/2 是“奇校验”
两者叠加让真设备发来的帧 100% 被丢掉（上板表现为 rx_count 恒为 0，看起来像硬件
或跳线问题）。现在按“位的下标”存帧（frame_q[i] = 第 i 位，所以字节 = frame_q[8:1]、
校验 = frame_q[9]），停止位直接在当前拍的 ps2_data 上判，校验按奇校验。
二、新增 PS/2 键盘解码 cpu21_ps2_kbd.v
扫描码集 2：E0 = 扩展前缀、F0 = 松开前缀，只对“按下”产生事件，并映射成与鼠标
完全相同的事件格式（↑↓←→ = dy/dx ±8，正好一格；Enter/空格 = 左键；左 Shift/F/C
= 右键 = 插旗），所以 saolei 的 C 代码一行都不用改；按住方向键 = 连续移动（用的是
键盘自己的重复码）。
三、顶层 cpu21_board_top：用 SW15 选设备
同一根 PS/2 线上只会插一个设备，但两个解码器都在听：键盘的扫描码会凑巧组成
“合法的鼠标包”，两路同时生效会让光标乱跳。因此新增端口 hid_sel(SW15)：
0 = 键盘（默认），1 = 鼠标；诊断 LED 改显示“当前选中设备”收到的字节数。
四、其它
* XDC：hid_sel -> V10（SW15），引脚号在官方母版里核对过
* tb_board_top 补 hid_sel 端口，避免悬空
* 新增自测 srcs/tb/tb_ps2_mouse.v / tb_ps2_kbd.v：含“故意发一个校验位错的帧，
必须丢帧”的用例，两个都 ALL PASS
* README / saolei/README：新增“PS/2 键鼠”一节（接线方式、SW15、LED 诊断口诀、
键位表），修正显存格式（每格 2 字节、0x2000-0x2FFF）、扫雷难度与验证状态、
修好 riscv 工具链 -Prefix 路径
550 lines
24 KiB
Verilog
550 lines
24 KiB
Verilog
`timescale 1ns / 1ps
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`default_nettype none
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// -----------------------------------------------------------------------------
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// 上板顶层（Nexys4DDR，xc7a100tcsg324-1）
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//
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// 处理器顶层 cpu21_riscv_redirect_int_bpb 暴露了 775 位调试端口（各级 PC/IR、
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// 计数器、BPB/中断观测等），直接作为实现顶层会因 I/O 超限而无法布局布线
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// （[Place 30-415] IO Placement failed due to overutilization）。本模块只把
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// 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：
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//
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// clk100 (E3) -> CPU 时钟（100 MHz，经 CPU_DIV 分频后给 CPU；默认 50 MHz，
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// 跑中断综合测试程序时用更慢的 CLK_DIV_INTRUPT，
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// 让数码管上每个数值停留更久，便于观察）
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// rst_n (C12) -> 复位按键 CPU_RESETN，低有效，经复位同步器
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// go (N17) -> 按键 BTNC：ecall 停机后按下继续运行
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||
// irq_sw[2:0] -> 拨码开关 SW[2:0]：3 路中断源
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// hid_sel (V10) -> 拨码开关 SW[15]：选 PS/2 设备（0 = 键盘，1 = 鼠标）
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||
// sw_flag (R15) -> 拨码开关 SW[3]：插旗模式（软件读 INPUT 寄存器）
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||
// led[15:0] -> 板载 LED[15:0]：LED[2:0] = 三路中断指示，从该路中断
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// 请求出现开始点亮，一直到它的 ISR 执行 uret 返回后才熄灭；
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// LED[15:3] 熄灭
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||
// led_we (R12) -> LED16_B：有 MMIO 写入时亮，并拉长约 0.34 s 便于观察
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// an/seg/dp -> 板载 8 位七段数码管：显示程序写入 LED_ADDR 的 32 位
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// 十六进制数据（每 4 位对应一个数码管）
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//
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// 片内存储器：
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// ROM：ROM_WORDS 字，组合读，内容由 `include "cpu21_board_rom.vh"` 给出
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// （该文件由 tools/hex2vh.py 从 testbench/programs/*.hex 生成）；
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// RAM：RAM_WORDS 字，字节写使能 + 组合读；只响应地址 < 2^(RAM_AW+2)，
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// 因此 MMIO 地址不会落进 RAM（避免与 LED_ADDR 别名）。
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//
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// 注意：ROM_WORDS / RAM_WORDS 需为 2 的幂（默认 1024，对应地址位 [11:2]）。
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// -----------------------------------------------------------------------------
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module cpu21_board_top #(
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parameter [31:0] LED_ADDR = 32'h0000_1000,
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parameter ROM_WORDS = 8192,
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parameter RAM_WORDS = 1024,
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parameter [31:0] USTATUS_INIT = 32'h0000_0001,
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// 板载 100 MHz 的分频比（1 = 直用 100 MHz，2 = 50 MHz，…）。
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// 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，
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// 实测（xc7a100tcsg324-1）：
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// CLK_DIV=1（100 MHz）：WNS = -1.1 ns，违例路径是 EX 级的
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// 分支判决/中断保存 → BPB 更新，与乘除法无关（逻辑只占 ~3 ns，
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// 7~8 ns 都是布线）；
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// CLK_DIV=2（ 50 MHz）：WNS ≈ +8 ns，余量充足。
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// 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。
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parameter integer CLK_DIV = 2,
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// 中断综合测试程序（RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM）专用的 CPU 分频比。
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// 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
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// 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：
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// 8 → 12.5 MHz（每个数值约 40 ms）、16 → 6.25 MHz（约 80 ms）、
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// 32 → 3.125 MHz（约 160 ms）、64 → 1.5625 MHz（约 320 ms）。
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// 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，
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// 所以不会掩盖时序违例（约束偏严）。
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parameter integer CLK_DIV_INTRUPT = 32,
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// PS/2 输入（板载 USB HID 口，也可改接 Pmod JA）：0 = 关闭（只剩板上 5 向按键）；
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// 1 = 开启。开启后同时例化鼠标与键盘两个解码器（它们共用同一根 PS/2 线），
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// 用 SW[15]（端口 hid_sel）选哪个生效：0 = 键盘（默认），1 = 鼠标。
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// 不能两个同时生效：键盘的扫描码会凑巧组成合法的鼠标包，让光标乱跳。
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parameter integer USE_PS2_MOUSE = 1,
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// 调试：1 = 用 LED 高位显示 PS/2 诊断信息：
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// LED[15:6] = 当前选中设备收到的字节数低 10 位（按一下键/动一下鼠标就跳 = 收发都通）
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// LED[5] = ps2_clk 有边沿活动（时钟在动就快速翻转）
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// LED[4] = ps2_data 当前电平
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// LED[3] = ps2_clk 当前电平
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// LED[2:0] 始终是三路中断指示。
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parameter integer DEBUG_PS2_RX_LED = 1,
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// 5 向按键去抖的采样周期（CPU 周期数）：上板默认 50000（1 ms @50 MHz）。
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// 仿真里可以传一个小值，让"按一下"在几十微秒内就被识别。
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parameter integer POINTER_SAMPLE_DIV = 50000
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) (
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input wire clk100, // E3
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input wire rst_n, // C12：CPU_RESETN，低有效
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input wire go, // N17：BTNC（同时用作鼠标左键）
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input wire [ 2:0] irq_sw, // SW[2:0]：原来的 3 路中断源（保持兼容）
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input wire btnu, // M18：光标上
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input wire btnd, // P18：光标下
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input wire btnl, // P17：光标左
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input wire btnr, // M17：光标右
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input wire sw_flag, // R15：SW[3]，插旗模式（软件读 INPUT 寄存器）
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input wire hid_sel, // V10：SW[15]，选 PS/2 设备（0 = 键盘，1 = 鼠标）
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output wire [15:0] led, // LED[15:0]
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output wire led_we, // LED16_B：MMIO 写入指示
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// 七段数码管（共阳极：位选/段选都是低有效）
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output wire [ 7:0] an,
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output wire [ 6:0] seg,
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output wire dp,
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// VGA
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output wire [ 3:0] vga_r,
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output wire [ 3:0] vga_g,
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output wire [ 3:0] vga_b,
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output wire vga_hs,
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output wire vga_vs,
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// PS/2（只有 USE_PS2_MOUSE=1 时才用）
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input wire ps2_clk,
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input wire ps2_data
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);
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localparam ROM_AW = $clog2(ROM_WORDS);
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localparam RAM_AW = $clog2(RAM_WORDS);
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// 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，
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// 其余程序用 CLK_DIV。两者必须都是偶数（保证 50% 占空比）。
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`ifdef RISC_V_INTRUPT_CCAB_ROM
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localparam integer CPU_DIV = CLK_DIV_INTRUPT;
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`elsif RISC_V_INTRUPT_SLLSB_ROM
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localparam integer CPU_DIV = CLK_DIV_INTRUPT;
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`else
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localparam integer CPU_DIV = CLK_DIV;
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`endif
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||
// 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
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// 时钟频率无关。每步时间 = REFRESH_DIV / f_cpu，而 f_cpu = 100 MHz / CPU_DIV，
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// 所以 REFRESH_DIV = 1 ms × f_cpu = 100000 / CPU_DIV：
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// CPU_DIV = 2（ 50 MHz）-> 50000（每步 1 ms，每位数码管 125 Hz）
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||
// CPU_DIV = 8（12.5 MHz）-> 12500（同上）
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// 例：CPU_DIV = 32（3.125 MHz）-> 3125（每步仍是 1 ms）。
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||
// 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。
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localparam integer SEG_REFRESH_DIV = 100000 / CPU_DIV;
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wire arst = ~rst_n; // 异步复位（高有效）
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// ---------------------------------------------------------------------------
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// 时钟：100 MHz / CPU_DIV 给 CPU。默认 50 MHz（CLK_DIV=2）；跑中断综合测试
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// 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。
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//
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// 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
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// 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”，
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// 与乘除法无关，实测 100 MHz 下 WNS = -1.1 ns，50 MHz 下余量约 +8 ns。
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||
// 分频后的时钟由 Vivado 自动插 BUFG；XDC 里用 create_generated_clock 声明。
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// 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
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// “约束偏严”，不会掩盖时序违例。
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//
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// 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
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// 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；
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// 停留时间与分频比成正比，具体见 CLK_DIV_INTRUPT 的说明。
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// 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
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// 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。
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// ---------------------------------------------------------------------------
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reg [15:0] clk_cnt;
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reg clk_div;
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always @(posedge clk100 or posedge arst) begin
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if (arst) begin
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clk_cnt <= 16'd0;
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clk_div <= 1'b0;
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end else if (clk_cnt == (CPU_DIV / 2 - 1)) begin
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||
clk_cnt <= 16'd0;
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clk_div <= ~clk_div;
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||
end else begin
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||
clk_cnt <= clk_cnt + 16'd1;
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||
end
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||
end
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wire clk_cpu = clk_div;
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// ---------------------------------------------------------------------------
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// 复位同步器：按键异步置位、释放与 CPU 时钟同步
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// ---------------------------------------------------------------------------
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reg [2:0] rst_sync_q;
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always @(posedge clk_cpu or posedge arst) begin
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||
if (arst) rst_sync_q <= 3'b111;
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else rst_sync_q <= {rst_sync_q[1:0], 1'b0};
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||
end
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||
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wire reset = rst_sync_q[2];
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// CPU 接口连线（先声明：后面的 ROM/RAM 逻辑与例化都要用到）
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wire [31:0] instr_addr;
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wire [31:0] data_addr;
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wire [31:0] data_wdata;
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wire [ 3:0] data_wstrb;
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wire data_we;
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wire [15:0] ps2_rx_count; // PS/2 鼠标收到的字节数（用于 LED 调试显示）
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wire [15:0] kbd_rx_count; // PS/2 键盘收到的字节数（先声明：LED 调试段要用）
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||
wire [31:0] led_data; // LED_ADDR 写入值，同时作为七段数码管显示数据
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wire led_valid;
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// 扫雷扩展外设的连线（先声明，例化在下面）
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||
wire [31:0] disp_ctrl, disp_cursor; // 显示控制器（CPU 内部 MMIO 驱动）
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||
wire [31:0] seg_data; // 保留的独立数码管 MMIO 数据
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||
wire seg_valid;
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wire fb_we; // 显存写端口
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||
wire [ 9:0] fb_waddr;
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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;
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||
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])};
|
||
|
||
// ---------------------------------------------------------------------------
|
||
// 指令 ROM：组合读（未用到的地址填 NOP）
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||
// ---------------------------------------------------------------------------
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reg [31:0] rom[0:ROM_WORDS-1];
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integer i;
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||
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||
initial begin
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||
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"
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||
|
||
`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
|
||
// ---------------------------------------------------------------------------
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||
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);
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||
|
||
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。
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||
//
|
||
// 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：
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||
// 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
|
||
|
||
// ---- PS/2 输入诊断：把两根线的电平与活动情况摆到 LED 上，
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||
// 便于判断"板载 USB HID 芯片到底有没有在发 PS/2 数据" ----
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||
reg ps2_clk_s1, ps2_clk_s2, ps2_data_s1, ps2_data_s2;
|
||
reg [7:0] ps2_edge_cnt;
|
||
always @(posedge clk_cpu 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;
|
||
ps2_edge_cnt <= 8'd0;
|
||
end else begin
|
||
ps2_clk_s1 <= ps2_clk;
|
||
ps2_clk_s2 <= ps2_clk_s1;
|
||
ps2_data_s1 <= ps2_data;
|
||
ps2_data_s2 <= ps2_data_s1;
|
||
if (ps2_clk_s1 != ps2_clk_s2)
|
||
ps2_edge_cnt <= ps2_edge_cnt + 8'd1;
|
||
end
|
||
end
|
||
|
||
// 当前选中的 PS/2 设备收到的字节数（SW[15] 选谁就显示谁）
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||
wire [15:0] hid_rx_sel = hid_sel ? ps2_rx_count : kbd_rx_count;
|
||
|
||
// LED[15:3] 平时熄灭；DEBUG_PS2_RX_LED=1 时显示 PS/2 诊断信息（含义见参数注释）
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||
assign led = (DEBUG_PS2_RX_LED != 0)
|
||
? {hid_rx_sel[9:0], ps2_edge_cnt[0], ps2_data_s2, ps2_clk_s2, irq_led_q}
|
||
: {{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）
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||
else if (led_we_cnt != 24'd0) led_we_cnt <= led_we_cnt - 24'd1;
|
||
end
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||
|
||
assign led_we = (led_we_cnt != 24'd0);
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||
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||
// ===========================================================================
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||
// 扫雷外设：显存 + VGA + 七段数码管 + 鼠标事件源 + 中断连线
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||
//
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||
// 显存是一块 2400 字节的双口 RAM（40x30 格，每格 2 字节）：CPU 通过 MMIO 的
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||
// 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
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||
// 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。
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||
// ===========================================================================
|
||
localparam integer FB_WORDS = 600; // 600 字 = 2400 字节，40x30 格每格 2 字节
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||
|
||
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||
// ---- 显存 ----
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||
reg [31:0] fb[0:FB_WORDS-1];
|
||
integer k;
|
||
|
||
initial begin
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||
for (k = 0; k < FB_WORDS; k = k + 1) fb[k] = 32'b0;
|
||
end
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||
|
||
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 ----
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||
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：板载按键 与 PS/2 鼠标**同时**有效（两路事件在顶层合并） ----
|
||
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}
|
||
|
||
// 1) 板载按键：永远保留（BTNC 当左键、上下左右当移动、SW3 当插旗开关）
|
||
wire ptr_valid;
|
||
wire [7:0] ptr_dx, ptr_dy;
|
||
wire [4:0] ptr_btn;
|
||
|
||
cpu21_pointer #(
|
||
.SAMPLE_DIV(POINTER_SAMPLE_DIV)
|
||
) u_ptr (
|
||
.clk (clk_cpu),
|
||
.reset (reset),
|
||
.btn_i (btn_vec),
|
||
.ev_valid_o(ptr_valid),
|
||
.ev_dx_o (ptr_dx),
|
||
.ev_dy_o (ptr_dy),
|
||
.ev_btn_o (ptr_btn)
|
||
);
|
||
|
||
// 2) PS/2 鼠标：板载 USB HID 口经板上芯片转成 PS/2 信号（ps2_clk/ps2_data）
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||
wire ps2_valid;
|
||
wire [7:0] ps2_dx, ps2_dy;
|
||
wire [4:0] ps2_btn;
|
||
|
||
// PS/2 键盘：与鼠标共用同一根 PS/2 线（板上只有一个 USB HID 口）。
|
||
// 线上只有一个设备在说话，"是哪一个"用 SW[15] 告诉硬件（hid_sel）。
|
||
wire kbd_valid;
|
||
wire [7:0] kbd_dx, kbd_dy;
|
||
wire [4:0] kbd_btn;
|
||
|
||
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 (ps2_valid),
|
||
.ev_dx_o (ps2_dx),
|
||
.ev_dy_o (ps2_dy),
|
||
.ev_btn_o (ps2_btn),
|
||
.rx_count_o (ps2_rx_count)
|
||
);
|
||
|
||
cpu21_ps2_kbd u_kbd (
|
||
.clk (clk_cpu),
|
||
.reset (reset),
|
||
.ps2_clk_i (ps2_clk),
|
||
.ps2_data_i (ps2_data),
|
||
.ev_valid_o (kbd_valid),
|
||
.ev_dx_o (kbd_dx),
|
||
.ev_dy_o (kbd_dy),
|
||
.ev_btn_o (kbd_btn),
|
||
.rx_count_o (kbd_rx_count)
|
||
);
|
||
end else begin : g_no_ps2
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||
assign ps2_valid = 1'b0;
|
||
assign ps2_dx = 8'd0;
|
||
assign ps2_dy = 8'd0;
|
||
assign ps2_btn = 5'd0;
|
||
assign ps2_rx_count = 16'd0;
|
||
assign kbd_valid = 1'b0;
|
||
assign kbd_dx = 8'd0;
|
||
assign kbd_dy = 8'd0;
|
||
assign kbd_btn = 5'd0;
|
||
assign kbd_rx_count = 16'd0;
|
||
end
|
||
endgenerate
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||
|
||
// 3) 只放行 SW[15] 选中的那一路 PS/2 设备（另一个解码器虽然也在听，但事件被挡住）
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||
wire m_valid = ps2_valid & hid_sel; // SW[15] = 1 -> PS/2 鼠标
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wire k_valid = kbd_valid & ~hid_sel; // SW[15] = 0 -> PS/2 键盘
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// 4) 合并：三个源相互独立，同一拍只会有一方产生事件；优先 PS/2
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||
assign ev_valid = m_valid | k_valid | ptr_valid;
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||
assign ev_dx = m_valid ? ps2_dx : k_valid ? kbd_dx : ptr_dx;
|
||
assign ev_dy = m_valid ? ps2_dy : k_valid ? kbd_dy : ptr_dy;
|
||
assign ev_btn = m_valid ? ps2_btn : k_valid ? kbd_btn : ptr_btn;
|
||
|
||
endmodule
|
||
|
||
`default_nettype wire
|