基于FPGA的M2M異構(gòu)虛擬化系統(tǒng)(三)

因?yàn)?086混合8位和16位寄存器，所以經(jīng)常需要將8位寄存器移出至臨時(shí)寄存器，運(yùn)算完以后再?gòu)呐R時(shí)寄存器移入8086寄存器。這些操作比較頻繁，可以將其封裝成函數(shù)。

　　指令的操作碼決定了進(jìn)行何種運(yùn)算，指令還具有各種操作數(shù)。每條指令一般都有多種操作數(shù)類型。常見(jiàn)的8086指令類型如下。

　　圖 40 常見(jiàn)8086指令類型

　　以加法指令add為例。

　　add reg, reg類型。根據(jù)reg位寬不一樣，可分成五類：16位的一種，低8位跟高8位兩兩組合形成四種。

　　其余類型都是在reg，reg類型的基礎(chǔ)上。遇到reg，mem類型，先計(jì)算出內(nèi)存地址，再取出內(nèi)存內(nèi)容將其載入到輔助寄存器，接下來(lái)就是reg，reg類型的操作。mem，reg與reg，mem類似，只是運(yùn)算方向相反，最后要將結(jié)果從寄存器寫(xiě)回內(nèi)存。遇到立即數(shù)類型，則是將立即數(shù)載入寄存器再做運(yùn)算。

　　4.2.11.代碼執(zhí)行及轉(zhuǎn)移分發(fā)器

　　當(dāng)一個(gè)基本塊翻譯完以后，經(jīng)上下文切換后，由MIPS環(huán)境轉(zhuǎn)入8086環(huán)境，開(kāi)始執(zhí)行已翻譯的代碼塊。當(dāng)執(zhí)行至代碼塊末尾時(shí)，遇到跳轉(zhuǎn)指令，然后轉(zhuǎn)入轉(zhuǎn)移分發(fā)器進(jìn)行處理。轉(zhuǎn)移分發(fā)器計(jì)算跳轉(zhuǎn)目標(biāo)地址(8086)，以此地址在跳轉(zhuǎn)緩存中尋找對(duì)應(yīng)的MIPS地址。如果找到了，說(shuō)明跳轉(zhuǎn)目標(biāo)是已翻譯過(guò)的，那么繼續(xù)跳過(guò)去執(zhí)行。如果沒(méi)找到，說(shuō)明目標(biāo)塊還沒(méi)有翻譯，那么先執(zhí)行翻譯過(guò)程，再執(zhí)行翻譯塊。

　　4.3.系統(tǒng)庫(kù)及應(yīng)用程序詳細(xì)設(shè)計(jì)方案

　　4.3.1.系統(tǒng)可用資源及其分配

　　系統(tǒng)可用內(nèi)存空間有1MB的空間。內(nèi)存地址空間的分配如下圖：

　　圖 46 內(nèi)存分配(1M)

　　系統(tǒng)通過(guò)wishbone開(kāi)源總線，與virtex-5硬件開(kāi)發(fā)板自帶的鍵盤(pán)、鼠標(biāo)和串口等外設(shè)互聯(lián)。鍵盤(pán)的硬件接口是PS/2標(biāo)準(zhǔn)，virtex-5支持16位色液晶顯示器，串口用來(lái)與其他電腦主機(jī)連接，進(jìn)行通信和數(shù)據(jù)傳輸。

表 1 系統(tǒng)常用端口及其地址

　　系統(tǒng)庫(kù)函數(shù)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　系統(tǒng)最初只支持MIPS匯編語(yǔ)言。用MIPS匯編語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出俄羅斯方塊游戲。這個(gè)應(yīng)用程序，不僅幫助找出了硬件系統(tǒng)存在的一些bug，如流水線CPU中存在的數(shù)據(jù)相關(guān)和控制相關(guān)問(wèn)題，指令集的功能問(wèn)題，而且還驗(yàn)證了硬件系統(tǒng)與RS232串口之間的數(shù)據(jù)傳輸功能的正確性，以及鍵盤(pán)接口和顯示器接口的正確性和易用性。

　　系統(tǒng)宏定義和端口常量

　　系統(tǒng)的內(nèi)存和外設(shè)的地址空間是連續(xù)分配的。為了提高開(kāi)發(fā)應(yīng)用程序的過(guò)程中的設(shè)備無(wú)關(guān)性和應(yīng)用程序的通用性，我們把各個(gè)端口定義為常量，供系統(tǒng)庫(kù)和應(yīng)用程序參考使用。

　　unsigned int* text_base = (int *)0x000C0000;

　　unsigned int* graphics_base = (int *)0x50000000; //VGA 端口

　　unsigned int* ps2_base = (int *)0x90000000; //ps2鍵盤(pán) 端口

　　unsigned int* rs232_base = (int *)0xFFFFE000;

　　unsigned int* rs232_busy = (int *)0xFFFFF000;

　　unsigned int* font_base = (int *)0x000C12C0; //字庫(kù) 端口

　　表 2 系統(tǒng)端口常量定義

　　系統(tǒng)的顯示器支持16位色，即R5G5B6。為了保持應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)的一致性，我們定義了一些供應(yīng)用程序使用的顏色常量。

　　#define COLOR_WHITE 0xFFFF

　　#define COLOR_BLACK 0x0000

　　#define COLOR_RED 0xF800

　　#define COLOR_GREEN 0x07E0

　　#define COLOR_BLUE 0x001F

　　#define COLOR_BROWN 0xFC00

　　#define COLOR_PURPLE 0x9009

　　#define COLOR_YELLOW 0xFFE0

　　#define COLOR_PINK 0xF81F

　　圖表 3 系統(tǒng)常用顏色常量定義

　　鍵盤(pán)接口函數(shù)

　　checkkey函數(shù)

　　原型：int checkkey();

　　功能：檢查鍵盤(pán)是否有按鍵被按下

　　說(shuō)明：有鍵被按下返回 1，否則返回 0

　　checkandgetkey函數(shù)

　　原型：int checkandgetkey(int* key);

　　功能：檢查鍵盤(pán)是否有按鍵被按下，并得到按鍵的ASCII碼

　　說(shuō)明：有鍵被按下返回 1，按鍵的ASCII由指針 key 保存;否則返回 0

　　getchar函數(shù)

　　原型：int getchar();

　　功能：讀鍵

　　說(shuō)明：從鍵盤(pán)上讀取一個(gè)鍵，并返回該鍵的鍵值

　　顯示器接口函數(shù)

　　putpixel函數(shù)

　　原型：void putpixel(int x, int y, int color);

　　功能：在屏幕的指定位置上畫(huà)點(diǎn)

　　說(shuō)明: (x,y)為屏幕上點(diǎn)坐標(biāo)，指定顏色 color

　　getpixel函數(shù)

　　原型：int getpixel(int x, int y);

　　功能：返回屏幕上指定點(diǎn)的狀態(tài)

　　說(shuō)明：(x,y)為屏幕上點(diǎn)的坐標(biāo)，如果點(diǎn)為清除狀態(tài)返回零，否則返回非零值

　　printchar函數(shù)

　　原型：void printchar(int x, int y, int ch, int color);

　　功能：打印給定的字符

　　說(shuō)明: (x,y)為起點(diǎn)坐標(biāo)，ch 為要打印的字符的ASCII碼，指定字體顏色 font_color,背景顏色

　　printword函數(shù)

　　原型：void printword(int x, int y, int word, int color);

　　功能：打印給定的字，調(diào)試時(shí)使用

　　說(shuō)明: (x,y)為起點(diǎn)坐標(biāo)，word 為要打印的字即4個(gè)字節(jié)，先打印高字節(jié)，指定顏色 color

　　printnum函數(shù)

　　原型：void printnum(int x, int y, int num, int color);

　　功能：打印給定的數(shù)字，調(diào)試時(shí)使用

　　說(shuō)明: (x,y)為起點(diǎn)坐標(biāo)，num 為要打印的數(shù)字，指定字體顏色 font_color 背景色bkg_color，目前該函數(shù)只支持 0=

　　line函數(shù)

　　原型：void line(int x1,int y1,int x2,int y2, int color);

　　功能：在屏幕上畫(huà)直線

　　說(shuō)明: (x1,y1)為起點(diǎn)坐標(biāo)，(x2,y2)為終點(diǎn)坐標(biāo)

　　circle函數(shù)

　　原型：void circle(int x, int y, int radius, int color);

　　功能：畫(huà)圓框

　　說(shuō)明：x和y分別為圓心的橫縱坐標(biāo)，radius 為半徑，color 為圓邊框的顏色

　　circlefilled函數(shù)

　　原型：void circlefilled(int x, int y, int radius, int color)

　　功能：畫(huà)圓，并填充

　　說(shuō)明：x 和 y 分別為圓心的橫縱坐標(biāo)，radius 為半徑，color 為圓邊框以及填充的的顏色該函數(shù)還有待改進(jìn)

　　rectangle函數(shù)

　　原型：void rectangle(int left, int top, int right, int bottom, int color);

　　功能：在屏幕上畫(huà)一矩形邊框

　　說(shuō)明: (left,top)指定左上角坐標(biāo)，(right,bottom)指定右下角坐標(biāo)，指定邊框顏色color

　　串口接口函數(shù)

　　rs232Check函數(shù)

　　原型：int rs232Check()

　　功能：檢查rs232是否busy

　　說(shuō)明: return 返回值1為忙,0為空閑

　　rs232ReceiveByte

　　原型：char rs232ReceiveByte()

　　功能：從rs232接收一個(gè)字節(jié),輪詢方式

　　說(shuō)明: return 返回一個(gè)字節(jié)

　　rs232SendByte

　　原型：void rs232SendByte(char b)

　　功能：給rs232發(fā)送一個(gè)字節(jié)

　　說(shuō)明: param b 要發(fā)送的字節(jié)

　　LED接口函數(shù)

　　_lightLeds函數(shù)

　　原型：void _lightLeds(int leds);

　　功能：控制LED的顯示

　　說(shuō)明：leds的低8位有效