Alpha
3f765ae4c5
- cpu21_mmio.v: sel_fb 原写成 addr[12] && !addr[11]（那是 0x1000-0x17FF）， 导致 0x2000+ 的显存读写全不命中, 而鼠标/显示寄存器写反而落进显存。 改为 bit13=1 && bit12=0 && bit11=0 后扫雷画面才正常: 修复前仿真 fb_we 只有 6 次写（画面全空）, 修复后开始界面 1246 次、进关卡后 2775 次 - cpu21_board_top.v: 新增 POINTER_SAMPLE_DIV 参数(默认仍为上板的 50000), 仿真传 50 即可让按键在几十微秒内被识别（defparam 对 generate 块内实例无效） - saolei/tools/elf2hex.py: .text.isr1/2/3 之间的空洞(0 字)填 NOP —— objcopy 留下的 0x00000000 在本 CPU 上等同自跳指令, PC 掉进去就出不来 - saolei/tools/fb2png.py + srcs/tb/tb_saolei.v: 无 VGA 显示器的调试台 —— 跑板级顶层、 按键当鼠标、把 40x30 显存 dump 成文本, 再按 cpu21_vga.v 的字库/调色板还原 PNG, 并附 ASCII 图 + RAM 变量视图 + PC 热点直方图
275 lines
10 KiB
Verilog
275 lines
10 KiB
Verilog
`timescale 1ns / 1ps
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// =============================================================================
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// tb_saolei —— 没有 VGA 显示器时的"扫雷调试台"
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//
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// 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
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// 模拟鼠标（板上 BTNC = 左键、BTNU/D/L/R = 上下左右，R15=SW3 = 插旗模式），
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// 定期把显存 1200 字节 dump 成文本；再由 saolei/tools/fb2png.py 按 cpu21_vga.v
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// 里的 8x8 字库与 3 位调色板还原成 PNG —— 等价于给 VGA 画面"截图"。
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//
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// 编译（注意两个 -d 都要带 SAOLEI_ROM）：
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// xvlog -d SAOLEI_ROM -i srcs/board -i srcs/rtl srcs/rtl/*.v \
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// srcs/board/cpu21_board_top.v srcs/tb/tb_saolei.v
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// xelab -d SAOLEI_ROM -top tb_saolei -snapshot saolei_sim
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// xsim saolei_sim -tclbatch run_all.tcl
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//
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// 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
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// 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
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// 就能产生一个事件；上板时那个参数仍然是 50000，行为不变。
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// =============================================================================
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module tb_saolei;
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// ---- 板级顶层端口 ----
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reg clk100 = 1'b0;
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reg rst_n = 1'b0;
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reg go = 1'b0;
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reg [ 2:0] irq_sw = 3'b000;
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reg btnu = 1'b0;
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reg btnd = 1'b0;
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reg btnl = 1'b0;
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reg btnr = 1'b0;
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reg sw_flag = 1'b0;
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wire [15:0] led;
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wire led_we;
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wire [ 7:0] an;
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wire [ 6:0] seg;
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wire dp;
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wire [ 3:0] vga_r, vga_g, vga_b;
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wire vga_hs, vga_vs;
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// 100 MHz 参考时钟
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always #5 clk100 = ~clk100;
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cpu21_board_top #(
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.POINTER_SAMPLE_DIV(50) // 仿真里加速按键去抖（上板默认 50000）
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) dut (
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.clk100 (clk100),
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.rst_n (rst_n),
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.go (go),
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.irq_sw (irq_sw),
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.btnu (btnu),
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.btnd (btnd),
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.btnl (btnl),
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||
.btnr (btnr),
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.sw_flag (sw_flag),
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.led (led),
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.led_we (led_we),
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.an (an),
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.seg (seg),
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.dp (dp),
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.vga_r (vga_r),
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||
.vga_g (vga_g),
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||
.vga_b (vga_b),
|
||
.vga_hs (vga_hs),
|
||
.vga_vs (vga_vs),
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.ps2_clk (1'b1),
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.ps2_data(1'b1)
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);
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// （按键去抖已通过上面的 POINTER_SAMPLE_DIV(50) 参数加速，不用 defparam）
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// ---------------------------------------------------------------- 按键
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// which: 0=go(左键) 1=btnu 2=btnd 3=btnl 4=btnr
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task press;
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input integer which;
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input integer us; // 按住时长（微秒）
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begin
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case (which)
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0:
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go = 1'b1;
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1:
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btnu = 1'b1;
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2:
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btnd = 1'b1;
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3:
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||
btnl = 1'b1;
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||
4:
|
||
btnr = 1'b1;
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endcase
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#(us * 1000);
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||
case (which)
|
||
0:
|
||
go = 1'b0;
|
||
1:
|
||
btnu = 1'b0;
|
||
2:
|
||
btnd = 1'b0;
|
||
3:
|
||
btnl = 1'b0;
|
||
4:
|
||
btnr = 1'b0;
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||
endcase
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#(200 * 1000); // 松开后留 200 us 让 CPU 消费事件
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end
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endtask
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task click; // 左键点一下
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begin
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press(0, 50);
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end
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endtask
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// ---------------------------------------------------------------- 显存 dump
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integer fh, w, b;
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integer cursor_row, cursor_col;
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// ---- 统计：MMIO 显存写脉冲数 + 当前非零格数 ----
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integer fb_we_cnt = 0;
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always @(posedge dut.clk_cpu)
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if (dut.fb_we)
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fb_we_cnt = fb_we_cnt + 1;
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integer nz_cnt = 0; // 当前非零格数（dump 时统计）
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// ---- PC 热点直方图：确定 CPU 此刻卡在哪个循环 ----
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integer pc_hist[0:255];
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integer pi;
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initial for (pi = 0; pi < 256; pi = pi + 1) pc_hist[pi] = 0;
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always @(posedge dut.clk_cpu)
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||
pc_hist[dut.u_cpu.pc_q[9:2]] = pc_hist[dut.u_cpu.pc_q[9:2]] + 1;
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// ---- 探针：PC 什么时候"跳进" ISR 段之间的空洞（0x194-0x1FF / 0x218-0x2FF）----
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// 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。
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reg [31:0] pc_prev;
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initial pc_prev = 32'hFFFF_FFFF;
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||
always @(posedge dut.clk_cpu) begin
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pc_prev <= dut.u_cpu.pc_q;
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if (dut.u_cpu.pc_q != (pc_prev + 32'd4) &&
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((dut.u_cpu.pc_q >= 32'h0000_0194 && dut.u_cpu.pc_q < 32'h0000_0200) ||
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||
(dut.u_cpu.pc_q >= 32'h0000_0218 && dut.u_cpu.pc_q < 32'h0000_0300)))
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||
$display("[gap] %0t ns: PC 0x%03h -> 0x%03h （掉进空洞）", $time, pc_prev, dut.u_cpu.pc_q);
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||
end
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task dump_pc;
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integer i1, i2, best, besti;
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||
begin
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||
$display(" [pc] 热点（pc, 命中数）:");
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for (i1 = 0; i1 < 3; i1 = i1 + 1) begin
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best = -1;
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besti = -1;
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||
for (i2 = 0; i2 < 256; i2 = i2 + 1)
|
||
if (pc_hist[i2] > best) begin
|
||
best = pc_hist[i2];
|
||
besti = i2;
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||
end
|
||
if (besti >= 0 && best > 0) begin
|
||
$display(" pc=0x%03h count=%0d", besti << 2, best);
|
||
pc_hist[besti] = 0;
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||
end
|
||
end
|
||
end
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||
endtask
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// ---- RAM 窗口（核对变量地址映射）----
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task dump_ramwin;
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integer i3;
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begin
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||
$display(" [ram] 0x00..0x3F: %08h %08h %08h %08h %08h %08h %08h %08h",
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||
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
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||
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// g_exit=0x04 g_in_level=0x08 acc_y=0x40C acc_x=0x410 cur_c=0x414
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// cur_r=0x418 g_first_done=0x420 g_state=0x424
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// g_evq_lost=0x490 g_evq_tail=0x494 g_evq_head=0x498
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task dump_vars;
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||
begin
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||
$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
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||
endtask
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task dump_fb;
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input [1023:0] fname;
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integer k2, b2;
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begin
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nz_cnt = 0;
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||
for (k2 = 0; k2 < 300; k2 = k2 + 1)
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||
for (b2 = 0; b2 < 4; b2 = b2 + 1)
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||
if (dut.fb[k2][b2*8 +: 8] != 8'h00)
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||
nz_cnt = nz_cnt + 1;
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||
cursor_row = dut.u_vga.cursor_i[12:8];
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||
cursor_col = dut.u_vga.cursor_i[4:0];
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fh = $fopen(fname, "w");
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$fwrite(fh, "# tb_saolei framebuffer dump\n");
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||
$fwrite(fh, "TIME %0t\n", $time);
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||
$fwrite(fh, "CURSOR %0d %0d\n", cursor_row, cursor_col);
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||
$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");
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||
for (w = 0; w < 300; w = w + 1)
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||
for (b = 0; b < 4; b = b + 1)
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||
$fwrite(fh, "%02X\n", dut.fb[w][b*8 +: 8]);
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||
$fclose(fh);
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||
$display("[tb_saolei] %0t ns dump -> %0s (cursor=%0d,%0d fb_we=%0d nonzero=%0d)",
|
||
$time, fname, cursor_row, cursor_col, fb_we_cnt, nz_cnt);
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||
dump_vars;
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||
dump_pc;
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dump_ramwin;
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||
end
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endtask
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// ---------------------------------------------------------------- 主流程
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initial begin
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$display("[tb_saolei] === start (SAOLEI_ROM) ===");
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#2000;
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rst_n = 1'b1;
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// 1) 背景开始界面：光标初始就停在 START 按钮上（行 20，列 17..22）
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#(2 * 1000000);
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dump_fb("fb_00_start.txt");
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// 2) 验证移动的方向与步长：下 2 格、右 2 格，再原路回位
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repeat (2) press(2, 200);
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repeat (2) press(4, 200);
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dump_fb("fb_01_moved.txt");
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repeat (2) press(1, 200);
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||
repeat (2) press(3, 200);
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dump_fb("fb_02_back.txt");
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// 3) 点"开始" -> 写 LEVEL -> IRQ1 进关卡
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click;
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#(2 * 1000000);
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dump_fb("fb_03_level.txt");
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// 4) 关卡内：往下 2 格、往右 2 格，再点一下揭开
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repeat (2) press(2, 200);
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repeat (2) press(4, 200);
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dump_fb("fb_04_cursor.txt");
|
||
click;
|
||
#(2 * 1000000);
|
||
dump_fb("fb_05_firstclick.txt");
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||
// 5) 插旗（SW3 = 插旗模式 + 左键）
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sw_flag = 1'b1;
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#(100 * 1000);
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||
click;
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#(2 * 1000000);
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||
sw_flag = 1'b0;
|
||
dump_fb("fb_06_flag.txt");
|
||
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||
// 6) 往右一格再揭开
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||
press(4, 200);
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||
click;
|
||
#(2 * 1000000);
|
||
dump_fb("fb_07_click2.txt");
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||
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||
$display("[tb_saolei] === done, LED=%04h led_we=%b ===", led, led_we);
|
||
$finish;
|
||
end
|
||
|
||
endmodule
|