parent
0ac39d9cdd
commit
09513f8f2c
202
rtl/core/clint.v
202
rtl/core/clint.v
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@ -36,6 +36,14 @@ module clint(
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// from csr_reg
|
// from csr_reg
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input wire[`RegBus] data_i, // CSR寄存器输入数据
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input wire[`RegBus] data_i, // CSR寄存器输入数据
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input wire[`RegBus] csr_mtvec, // mtvec寄存器
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input wire[`RegBus] csr_mepc, // mepc寄存器
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input wire[`RegBus] csr_mstatus, // mstatus寄存器
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input wire global_int_en_i, // 全局中断使能标志
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// to ctrl
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output wire hold_flag_o, // 流水线暂停标志
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// to csr_reg
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// to csr_reg
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output reg we_o, // 写CSR寄存器标志
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output reg we_o, // 写CSR寄存器标志
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||||||
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@ -44,130 +52,152 @@ module clint(
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output reg[`RegBus] data_o, // 写CSR寄存器数据
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output reg[`RegBus] data_o, // 写CSR寄存器数据
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// to ex
|
// to ex
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output reg[`InstAddrBus] int_addr_o, // 被中断的指令地址
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output reg[`InstAddrBus] int_addr_o, // 中断入口地址
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output reg int_assert_o // 中断标志
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output reg int_assert_o // 中断标志
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);
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);
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// 状态定义
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// 中断状态定义
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localparam STATE_IDLE = 4'b0001;
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localparam S_INT_IDLE = 4'b0001;
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||||||
localparam STATE_ASSERT = 4'b0010;
|
localparam S_INT_SYNC_ASSERT = 4'b0010;
|
||||||
localparam STATE_WAIT_MRET = 4'b0100;
|
localparam S_INT_ASYNC_ASSERT = 4'b0100;
|
||||||
localparam STATE_MRET = 4'b1000;
|
localparam S_INT_MRET = 4'b1000;
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||||||
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reg[3:0] state;
|
// 写CSR寄存器状态定义
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reg[3:0] next_state;
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localparam S_CSR_IDLE = 5'b00001;
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||||||
|
localparam S_CSR_MSTATUS = 5'b00010;
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||||||
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localparam S_CSR_MEPC = 5'b00100;
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||||||
|
localparam S_CSR_MSTATUS_MRET = 5'b01000;
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||||||
|
localparam S_CSR_MCAUSE = 5'b10000;
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||||||
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||||||
|
reg[3:0] int_state;
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||||||
|
reg[4:0] csr_state;
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||||||
|
reg[`InstAddrBus] inst_addr;
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|
reg[31:0] cause;
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||||||
// 状态更新
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assign hold_flag_o = ((int_state != S_INT_IDLE) || (csr_state != S_CSR_IDLE))? `HoldEnable: `HoldDisable;
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||||||
always @ (posedge clk) begin
|
|
||||||
if (rst == `RstEnable) begin
|
|
||||||
state <= STATE_IDLE;
|
|
||||||
end else begin
|
|
||||||
state <= next_state;
|
|
||||||
end
|
|
||||||
end
|
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||||||
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// 状态切换
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// 中断仲裁逻辑
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always @ (*) begin
|
always @ (*) begin
|
||||||
if (rst == `RstEnable) begin
|
if (rst == `RstEnable) begin
|
||||||
next_state <= STATE_IDLE;
|
int_state <= S_INT_IDLE;
|
||||||
end else begin
|
end else begin
|
||||||
case (state)
|
if (inst_i == `INST_ECALL) begin
|
||||||
STATE_IDLE: begin
|
int_state <= S_INT_SYNC_ASSERT;
|
||||||
// 目前只要外设有中断信号发出就立马响应.
|
end else if (int_flag_i != `INT_NONE && global_int_en_i == `True) begin
|
||||||
// 后续增加中断优先级(嵌套)时需要修改这里的逻辑
|
int_state <= S_INT_ASYNC_ASSERT;
|
||||||
if (int_flag_i != `INT_NONE) begin
|
end else if (inst_i == `INST_MRET) begin
|
||||||
next_state <= STATE_ASSERT;
|
int_state <= S_INT_MRET;
|
||||||
end else begin
|
end else begin
|
||||||
next_state <= STATE_IDLE;
|
int_state <= S_INT_IDLE;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
STATE_ASSERT: begin
|
|
||||||
next_state <= STATE_WAIT_MRET;
|
|
||||||
end
|
|
||||||
STATE_WAIT_MRET: begin
|
|
||||||
if (inst_i == `INST_MRET) begin
|
|
||||||
next_state <= STATE_MRET;
|
|
||||||
end else begin
|
|
||||||
next_state <= STATE_WAIT_MRET;
|
|
||||||
end
|
|
||||||
end
|
|
||||||
STATE_MRET: begin
|
|
||||||
next_state <= STATE_IDLE;
|
|
||||||
end
|
|
||||||
default: begin
|
|
||||||
next_state <= STATE_IDLE;
|
|
||||||
end
|
|
||||||
endcase
|
|
||||||
end
|
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
// 根据不同的状态,读取对应的CSR寄存器
|
// 写CSR寄存器状态切换
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||||||
always @ (*) begin
|
|
||||||
if (rst == `RstEnable) begin
|
|
||||||
raddr_o <= `ZeroWord;
|
|
||||||
end else begin
|
|
||||||
case (state)
|
|
||||||
STATE_IDLE: begin
|
|
||||||
raddr_o <= {20'h0, `CSR_MTVEC};
|
|
||||||
end
|
|
||||||
STATE_ASSERT: begin
|
|
||||||
raddr_o <= {20'h0, `CSR_MTVEC};
|
|
||||||
end
|
|
||||||
STATE_WAIT_MRET: begin
|
|
||||||
raddr_o <= {20'h0, `CSR_MEPC};
|
|
||||||
end
|
|
||||||
STATE_MRET: begin
|
|
||||||
raddr_o <= {20'h0, `CSR_MEPC};
|
|
||||||
end
|
|
||||||
default: begin
|
|
||||||
raddr_o <= {20'h0, `CSR_MTVEC};
|
|
||||||
end
|
|
||||||
endcase
|
|
||||||
end
|
|
||||||
end
|
|
||||||
|
|
||||||
// 发出中断信号
|
|
||||||
// 中断响应和中断返回时都要发
|
|
||||||
always @ (posedge clk) begin
|
always @ (posedge clk) begin
|
||||||
if (rst == `RstEnable) begin
|
if (rst == `RstEnable) begin
|
||||||
int_assert_o <= `INT_DEASSERT;
|
csr_state <= S_CSR_IDLE;
|
||||||
int_addr_o <= `ZeroWord;
|
cause <= `ZeroWord;
|
||||||
|
inst_addr <= `ZeroWord;
|
||||||
end else begin
|
end else begin
|
||||||
case (state)
|
case (csr_state)
|
||||||
STATE_ASSERT: begin
|
S_CSR_IDLE: begin
|
||||||
int_assert_o <= `INT_ASSERT;
|
if (int_state == S_INT_SYNC_ASSERT) begin
|
||||||
int_addr_o <= data_i;
|
// ecall异常
|
||||||
|
cause <= 32'd11;
|
||||||
|
csr_state <= S_CSR_MEPC;
|
||||||
|
inst_addr <= inst_addr_i;
|
||||||
|
end else if (int_state == S_INT_ASYNC_ASSERT) begin
|
||||||
|
// 定时器中断
|
||||||
|
cause <= 32'h80000004;
|
||||||
|
csr_state <= S_CSR_MEPC;
|
||||||
|
inst_addr <= inst_addr_i;
|
||||||
|
// 中断返回
|
||||||
|
end else if (int_state == S_INT_MRET) begin
|
||||||
|
csr_state <= S_CSR_MSTATUS_MRET;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
STATE_MRET: begin
|
end
|
||||||
int_assert_o <= `INT_ASSERT;
|
S_CSR_MEPC: begin
|
||||||
int_addr_o <= data_i;
|
csr_state <= S_CSR_MCAUSE;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
S_CSR_MCAUSE: begin
|
||||||
|
csr_state <= S_CSR_MSTATUS;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
S_CSR_MSTATUS: begin
|
||||||
|
csr_state <= S_CSR_IDLE;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
S_CSR_MSTATUS_MRET: begin
|
||||||
|
csr_state <= S_CSR_IDLE;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
default: begin
|
default: begin
|
||||||
int_assert_o <= `INT_DEASSERT;
|
csr_state <= S_CSR_IDLE;
|
||||||
int_addr_o <= `ZeroWord;
|
|
||||||
end
|
end
|
||||||
endcase
|
endcase
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
// 根据不同的状态,写对应的CSR寄存器
|
// 发出中断信号前,先写几个CSR寄存器
|
||||||
always @ (posedge clk) begin
|
always @ (posedge clk) begin
|
||||||
if (rst == `RstEnable) begin
|
if (rst == `RstEnable) begin
|
||||||
we_o <= `WriteDisable;
|
we_o <= `WriteDisable;
|
||||||
waddr_o <= `ZeroWord;
|
waddr_o <= `ZeroWord;
|
||||||
data_o <= `ZeroWord;
|
data_o <= `ZeroWord;
|
||||||
end else begin
|
end else begin
|
||||||
if (state == STATE_ASSERT) begin
|
case (csr_state)
|
||||||
|
// 将mepc寄存器的值设为当前指令地址
|
||||||
|
S_CSR_MEPC: begin
|
||||||
we_o <= `WriteEnable;
|
we_o <= `WriteEnable;
|
||||||
waddr_o <= {20'h0, `CSR_MEPC};
|
waddr_o <= {20'h0, `CSR_MEPC};
|
||||||
data_o <= inst_addr_i;
|
data_o <= inst_addr;
|
||||||
end else begin
|
end
|
||||||
|
// 写中断产生的原因
|
||||||
|
S_CSR_MCAUSE: begin
|
||||||
we_o <= `WriteEnable;
|
we_o <= `WriteEnable;
|
||||||
waddr_o <= {20'h0, `CSR_MCAUSE};
|
waddr_o <= {20'h0, `CSR_MCAUSE};
|
||||||
data_o <= {24'h0, int_flag_i};
|
data_o <= cause;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
// 关闭全局中断
|
||||||
|
S_CSR_MSTATUS: begin
|
||||||
|
we_o <= `WriteEnable;
|
||||||
|
waddr_o <= {20'h0, `CSR_MSTATUS};
|
||||||
|
data_o <= {csr_mstatus[31:4], 1'b0, csr_mstatus[2:0]};
|
||||||
|
end
|
||||||
|
// 中断返回
|
||||||
|
S_CSR_MSTATUS_MRET: begin
|
||||||
|
we_o <= `WriteEnable;
|
||||||
|
waddr_o <= {20'h0, `CSR_MSTATUS};
|
||||||
|
data_o <= {csr_mstatus[31:4], csr_mstatus[7], csr_mstatus[2:0]};
|
||||||
|
end
|
||||||
|
default: begin
|
||||||
|
we_o <= `WriteDisable;
|
||||||
|
waddr_o <= `ZeroWord;
|
||||||
|
data_o <= `ZeroWord;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
// 发出中断信号给ex模块
|
||||||
|
always @ (posedge clk) begin
|
||||||
|
if (rst == `RstEnable) begin
|
||||||
|
int_assert_o <= `INT_DEASSERT;
|
||||||
|
int_addr_o <= `ZeroWord;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
// 发出中断进入信号.写完mstatus寄存器才能发
|
||||||
|
if (csr_state == S_CSR_MSTATUS) begin
|
||||||
|
int_assert_o <= `INT_ASSERT;
|
||||||
|
int_addr_o <= csr_mtvec;
|
||||||
|
// 发出中断返回信号
|
||||||
|
end else if (csr_state == S_CSR_MSTATUS_MRET) begin
|
||||||
|
int_assert_o <= `INT_ASSERT;
|
||||||
|
int_addr_o <= csr_mepc;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
int_assert_o <= `INT_DEASSERT;
|
||||||
|
int_addr_o <= `ZeroWord;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
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