APS/Labs/03. Register file and memory/board files/README.md

# Проверка работы регистрового файла на ПЛИС

После того, как вы проверили на моделировании регистровый файл, вам необходимо проверить его работу на прототипе в ПЛИС.

Инструкция по реализации прототипа описана [здесь](../../../Vivado%20Basics/How%20to%20program%20an%20fpga%20board.md).

На _рис. 1_ представлена схема прототипа в ПЛИС.

![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_structure.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_structure.drawio.svg)

_Рисунок 1. Структурная схема модуля `nexys_rf_riscv`._

## Описание используемой периферии

Периферия показана на _рис. 2_.

![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_control.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_control.drawio.svg)

_Рисунок 2. Описание периферии, доступной прототипу, в виде рисунка._

-   ### Переключатели и кнопки.

    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:

    1.  Ввод **адресов** (`read_addr1_i`/`read_addr2_i`/`write_addr_i`) регистрового файла осуществляется через переключатели `SW[14:0]`. Соответствие следующее:

        -   `SW[ 4: 0]` — `write_addr_i`
        -   `SW[ 9: 5]` — `read_addr2_i`
        -   `SW[14:10]` — `read_addr1_i`

        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 нижние 16 бит данных. Для записи введенных данных по адресу `write_addr_i` используется кнопка `BTNR` (`we` на _рис. 2_).
-   ### Светодиоды

    Светодиоды `LED[14:0]` отображают адреса (`read_addr1_i`/`read_addr2_i`/`write_addr_i`), которые выставлены в данный момент на порты регистрового файла:

    -   `LED[ 4: 0]` — `write_addr_i`
    -   `LED[ 9: 5]` — `read_addr2_i`
    -   `LED[14:10]` — `read_addr1_i`

-   ### Семисегментные индикаторы

    На левом блоке семисегментных индикаторов (индикаторы 7-4) отображаются нижние 16 бит порта `read_data1_o`, а не правом блоке семисегментных индикаторов (индикаторы 3-0) отображаются нижние 16 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. Запишем значение 0x1234 в регистр 5.

    1.  Сразу после прошивки, как видно по не горящим светодиодам, на портах регистрового файла выставлены нулевые адреса. Нам нужно изменить адрес записи, поэтому выставим на переключателях значение 5 и нажмем кнопку `BTND` (смотри _рис. 3_).

        ![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_write_addr.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_write_addr.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 регистр выставим на переключателях значение 0x1234 и нажмем кнопку `BTNR` (смотри _рис. 4_).

        ![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_write_data.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_write_data.drawio.svg)

        _Рисунок 4. Запись 0x1234 в регистр 5._

-   ### Чтение

    Рассмотрим последовательность действий, которые надо осуществить для чтения из регистрового файла, на примере. Прочитаем из регистра 5 заранее записанное значение 0x1234 и выведем его на оба блока семисегментных индикаторов 7-0 и 3-0.

    Выставим значение 5 на блоки переключателей `ra1` и `ra2` (см. _рис. 2_), и нажмем кнопку `BTND`, чтобы обновить адрес значением с переключателей (см. _рис. 5_).

    ![../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_read.drawio.svg](../../../.pic/Labs/board%20files/nexys_rf_riscv_read.drawio.svg)

    _Рисунок 5. Чтение из регистра 5._

    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 регистровый файл, т.к. сигнал сброса не заведен в модуль регистрового файла, а модуль `nexys_rf_riscv` самостоятельно не сбрасывает регистровый файл. 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).