brosandr.lab_03_rf (#66)

* Feat(labs/03/board):Переписывание топа * Ref(labs/03/board/top):Уд-ие лишнего условия в we * Repo(labs/03/board/top):Изм-кредита * Repo(pic/03/struct):Доб-ие начального drawio * Feat(pic/03/board/struct):Нарисовка картинки * Feat(pic/03/board/struct):Доб-ие цветов в схему * Ref(pic/03/board/struct):Различные улучшения * Ref(pic/03/board/struct):Выделение wa * Ref(pic/03/board/struct):Различные улучшения * Ref(pic/03/board/struct):Подвижка nexys_rf_riscv * Ref(pic/03/board/struct):Изм-ие цвета шины * Ref(pic/03/board/struct):Утолщение шины * Ref(pic/03/board/struct):Изм-ие цветов, выд кнопок * Ref(pic/03/board/struct):Изм-ие цвета ra2 * Feat(pic/03/board/control):Начальный комит * Ref(pic/03/board/control):Обрезка пикчи платы * Ref(03/board):Выпиливание старой пикчи контроля * Ref(03/board/md):Некоторые испр-ия * Ref(03/board/md):Доб-ие описание остальной периф * Ref(03/board/md):Выделеине в заголовки перефирии * Fix(03/board/nexys_rf):Испр-ие мапинга кнопок * Ref(pic/03/board/write_addr):Перерисовка пикчи * Ref(pic/03/board/write_data):Перерисовка пикчи * Ref(pic/03/board/read):Перерисовка пикчи * Ref(03/board/md):Переписывание * Feat(03/board/md):Доб-ие рисунка структуры * Ref(03/board/md):Улучшение * Ref(03/board/nexys_rf_riscv):Уд-ие reg wd Тк не нужно и усложняет схему * Ref(03/board/md):Испр-ие содержимого note * Fix(03/board):Apply suggestions from code review Co-authored-by: Andrei Solodovnikov <VoultBoy@yandex.ru> * Ref(03/board/md):Замена нижние->младшие * Ref(03/board):Ren картинок * Ref(pic/03/board/wa_5):Crop image * Feat(03/board):Доб-ие записи в регистр 6 * Ref(pic/03/board/struct):Вырав-ие портов rf * Ref(03/board/md):Изм-ие подписи рис. 2 * Ref(03/board/md/control):Доб-ие обводки * Revert "Ref(03/board/md/control):Доб-ие обводки" This reverts commit d55735e859. * Ref(pic/03/board/struct):Улуч-ие разрядности рег * Ref(pic/03/board):Выделение фона у текстов * Fix(pic/03/board/control):Испр-ие фона теста --------- Co-authored-by: Andrei Solodovnikov <VoultBoy@yandex.ru>
2025-09-16 01:30:10 +00:00 · 2024-03-06 17:06:38 +03:00
parent 4c57e67712
commit f8efc0bab5
15 changed files with 301 additions and 215 deletions
--- a/files/README.md
+++ b/files/README.md
@@ -1,39 +1,101 @@
 # Проверка работы регистрового файла на ПЛИС

-Если вы не понимаете, что лежит в этой папке, или если надо вспомнить, как прошить ПЛИС, можно воспользоваться [`этой инструкцией`](../../../Vivado%20Basics/How%20to%20program%20an%20fpga%20board.md)
+После того, как вы проверили на моделировании регистровый файл, вам необходимо проверить его работу на прототипе в ПЛИС.

-Для работы с регистровым файлом, необходимо выставлять сигналы адресов и данных.
-У платы недостаточно переключателей, для такого количества входов регистрового файла, поэтому подача сигналов на вход происходит в несколько этапов.  
-Сперва можно ввести один из адресов регистрового файла (`A1`/`A2`/`A3`). Ввод осуществляется через `SW[4:0]`. Для того, чтобы выставить введенный адрес на какой-то из входов адреса, необходимо нажать одну из следующих кнопок:
+Инструкция по реализации прототипа описана [здесь](../../../Vivado%20Basics/How%20to%20program%20an%20fpga%20board.md).

-1. `BTNL` чтобы выставить значение с `SW[4:0]` на `A1`
-2. `BTNC` чтобы выставить значение с `SW[4:0]` на `A2`
-3. `BTNR` чтобы выставить значение с `SW[4:0]` на `A3`
+На _рис. 1_ представлена схема прототипа в ПЛИС.

-(расположение кнопок смотри на изображениях ниже).
+![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_structure.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_structure.drawio.svg)

-После выставления адресов, переключатели можно использовать в качестве ввода первых шестнадцате бит данных. Для записи введенных данных по адресу `A3` используется кнопка `BTND`, для чтения данных по адресам `A1`, `A2` (с выводом результатов чтения на семисегментные индикаторы) используется кнопка `BTNU`.
+_Рисунок 1. Структурная схема модуля `nexys_rf_riscv`._

-Управление регистровым файлом.
+## Описание используемой периферии

-![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf1.jpg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf1.jpg)
+Периферия показана на _рис. 2_.

-Ниже показан пример последовательности действий для работы с платой.
+![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_control.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_control.drawio.svg)

-Установка значения `5'b10101` на входы `A1`,`A2`,`A3`.
+_Рисунок 2. Периферия, доступная прототипу._

-![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf2.jpg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf2.jpg)
+-   ### Переключатели и кнопки.

-Запись информации по адресу А3.
+    Для работы с регистровым файлом необходимо выставлять сигналы адресов и данных.
+    У платы недостаточно переключателей для такого количества входов регистрового файла, поэтому адреса и данные задаются одним источником ввода:

-![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf3.jpg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf3.jpg)
+    1.  Ввод **адресов** (`read_addr1_i`/`read_addr2_i`/`write_addr_i`) регистрового файла осуществляется через переключатели `SW[14:0]`. Соответствие следующее:

-Чтение по адресам А1 и А2.
+        -   `SW[ 4: 0]` — `write_addr_i`
+        -   `SW[ 9: 5]` — `read_addr2_i`
+        -   `SW[14:10]` — `read_addr1_i`

-![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf4.jpg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf4.jpg)
+        Для того чтобы выставить введенные адреса на входные порты регистрового файла, необходимо нажать кнопку `BTND` (`addr_en` на _рис. 2_). Таким образом, происходит запоминание адресов в элемент памяти.
+    1.  Ввод **данных** (`write_data_i`) регистрового файла осуществляется через переключатели `SW[15:0]`. Таким образом, можно выставить только младшие 16 бит данных. Для записи введенных данных по адресу `write_addr_i` используется кнопка `BTNR` (`we` на _рис. 2_).
+-   ### Светодиоды

-Для того чтобы считать информацию по любому адресу, достаточно установить желаемый адрес на один из портов чтения и нажать на кнопку чтения.
+    Светодиоды `LED[14:0]` отображают адреса (`read_addr1_i`/`read_addr2_i`/`write_addr_i`), которые выставлены в данный момент на порты регистрового файла:

-![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf5.jpg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf5.jpg)
+    -   `LED[ 4: 0]` — `write_addr_i`
+    -   `LED[ 9: 5]` — `read_addr2_i`
+    -   `LED[14:10]` — `read_addr1_i`

-Попробуйте записать информацию в нулевой регистр, затем по другим адресам, после чего считайте записанную информацию и убедитесь, что она соответствует той, которую вы записывали (с учетом особенностей регистрового файла RISC-V).
+-   ### Семисегментные индикаторы
+
+    На левом блоке семисегментных индикаторов (индикаторы 7-4) отображется значение младших 16-ти бит порта `read_data1_o`, а на правом блоке семисегментных индикаторов (индикаторы 3-0) отображается значение младших 16-ти бит порта `read_data2_o`.
+
+    Числа отображаются в **шестнадцатеричном** формате.
+
+## Выполнение операций с регистровым файлом на прототипе
+
+Доступные операции: запись, чтение.
+
+-   ### Запись
+
+    Рассмотрим последовательность действий, которые надо осуществить для записи в регистровый файл, на примере.
+
+    1.  Запишем значение `0x1234` в регистр `5`.
+
+        1.  Сразу после прошивки, как видно по негорящим светодиодам, на портах регистрового файла выставлены нулевые адреса. Нам нужно изменить адрес записи, поэтому выставим на переключателях значение `5` и нажмем кнопку `BTND` (см. _рис. 3_).
+
+            ![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_write_addr_5.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_write_addr_5.drawio.svg)
+
+            _Рисунок 3. Выставление адреса `5` на порт `write_addr_i` регистрового файла._
+
+            Обратите внимание: на светодиодах сразу после нажатия кнопки отображается адрес `5`.
+        1.  Чтобы записать данные в указанный (пятый) регистр, выставим на переключателях значение `0x1234` и нажмем кнопку `BTNR` (см. _рис. 4_).
+
+            ![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_write_data_1234.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_write_data_1234.drawio.svg)
+
+            _Рисунок 4. Запись `0x1234` в регистр `5`._
+
+    1.  Запишем значение `0x5678` в регистр `6`.
+
+        1.  Выставим на блок переключателей, отвечающих за порт записи, значение `6` и нажмем кнопку `BTND` (см. _рис. 5_).
+
+            ![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_write_addr_6.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_write_addr_6.drawio.svg)
+
+            _Рисунок 5. Выставление адреса `6` на порт `write_addr_i` регистрового файла._
+
+            Обратите внимание: на светодиодах сразу после нажатия кнопки отображается адрес `6`.
+        1.  Чтобы записать данные в указанный (шестой) регистр, выставим на переключателях значение `0x5678` и нажмем кнопку `BTNR` (см. _рис. 6_).
+
+            ![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_write_data_5678.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_write_data_5678.drawio.svg)
+
+            _Рисунок 6. Запись `0x5678` в регистр `6`._
+
+-   ### Чтение
+
+    Рассмотрим последовательность действий, которые надо осуществить для чтения из регистрового файла, на примере. Прочитаем из регистров `5` и `6` заранее записанные значения `0x1234` и `0x5678` соответственно и выведем его на оба блока семисегментных индикаторов 7-0 и 3-0.
+
+    Выставим значение `5` и `6` на блоки переключателей `ra1` и `ra2` (см. _рис. 2_) соответственно, и нажмем кнопку `BTND`, чтобы обновить адрес значением с переключателей (см. _рис. 7_).
+
+    ![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_read.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_read.drawio.svg)
+
+    _Рисунок 7. Чтение из регистров `5` и `6`._
+
+    Обратите внимание на то, что для чтения достаточно выставить нужный адрес на порт регистрового файла, и содержимое регистра оказывается считанным.
+
+> [!NOTE]
+> Кнопка сброса `CPU_RESETN` не сбрасывает содержимое регистрового файла, т.к. сигнал сброса не заведен в модуль регистрового файла, а модуль `nexys_rf_riscv` самостоятельно его не сбрасывает. Для сброса можно осуществить перепрошивку ПЛИС.
+
+Попробуйте записать информацию в нулевой регистр, затем по другим адресам. После чего считайте записанную информацию и убедитесь, что она соответствует той, которую вы записывали (с учетом особенностей регистрового файла RISC-V).