risc-v-cpu/saolei/sw/isr.c

/* -----------------------------------------------------------------------------
 * 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");
}