Picoblaze的简易中断实验的启示

 

Picoblaze的LED灯中断实验 

 

      刚学习Picoblaze，自己设计了一个实验，几天功夫实验才成功，并且搞清楚之前问题的根源，撰此文以记之。

      如不了解Picoblaze相关知识，请参阅其他网络文档，Xilinx公司应用手册等参考资料。

  预期实现的效果如下:有四盏LED灯L0,L1,L2,L3。正常工作的时候，从L0起依次点亮各LED等，即L0,L1,L2,L3,L0……当按下某个按键时，LED灯反向点亮一次，即L0,L3,L2,L1,L0……

      以下是实验框图：

    psm文件的大致流程为：

    1. 初始化寄存器，设置中断使能

   2. 程序正常运行部分，使用左移命令变换数据，将数据送入某LED端口，从OUT_PORT输出数据，驱动LED灯。循环此部分，第四盏灯点亮后跳转到该段程序首。

    3. 延时语句编写

    4. 中断程序部分，与正常运行部分相仿，不过这一部分先要保存环境，使用右移命令变换数据，执行完一次后跳出中断，恢复环境。

 

   在描述顶层模块的时候，采用这样的语句来捕获数据：

always @(posedge clk) begin if(port_id == 8'h80) led_out = out_port; end

  最后得到的实验结果是灯“有规律”的点亮，但并不是预期的规律。百思不得其解。经过反复调试，发现是演示程序造成这样的结果。演示程序是简单的计数程序，怎么会造成这样的结果呢？起初端口号为0A，改成80等大端口号问题就消失了。因此怀疑在延时程序过程中计数计到了0A，在PORT_ID端口产生了0A这个信号。

  要理解这个问题，首先要理解对于Picoblaze来说，这所谓的端口究竟是怎么回事。Picoblaze只有一个8位的PORT_ID与8位的OUT_PORT定义输出的信号。在执行OUTPUT命令时，在PORT_ID输出对应端口号，而OUT_PORT输出该端口的数据。其实说白了，Picoblaze只是定义了当与之连接的设备在PORT_ID输出是0A时，OUT_PORT输出的是你希望的信号。0A不过是个名字，就像一只鼠标，你爱叫它键盘它就是你承认的“键盘”而已。这样理解似乎解释的通，可是仔细看过应用手册，会发现OUTPUT有这样的时序：

                  看看忽略了什么？没错，就是这个WRITR_STROBE信号！在执行OUTPUT命令时，PORT_ID与OUT_PORT上的信号存在两个时钟周期，最后一个周期WRITE_PORT信号发生。但是接下来的解释会让你意识到这个信号是多么的重要。

    翻阅指令集的详细介绍，找不到延时程序的问题所在。于是进行行为仿真，看看程序运行时发生了什么。

  在这里，22b80这条指令就是将数据77从80端口输出了，我们可以看到，除了这条语句，其他语句也在PORT_ID输出不同的数据。在上图中，PORT_ID输出为00的大多是跳转语句。排除这些语句，仔细观察instruction与PORT_ID的关系，会发现指令的最后两位被放到了PORT_ID上。以0c101这条指令为例，它对应的语句是SUB s01, 01，这就是问题所在了，的确当计数器计到某个值时，PORT_ID会输出该立即数，这是一个巧合。因此，OUTPUT产生的PORT_ID与延时程序产生的PORT_ID有什么区别呢？关键就在于一个周期的WRITE_PORT信号了。这是它们之间的唯一区别。在描述顶层模块中，如果这样写，这样使用小端口也没有问题了：

always @(posedge clk) begin if((port_id == 8'h80) && (write_strobe == 1)) led_out = out_port; end