基于FPGA的DW8051移植（一）

　　最近 半个月都在移植8051，看到DW8051内核资料比较齐全又是新思发布的，所以就开始玩弄

　　可是这半个月的努力几近白费 —— 移植失败了，不知道从何着手这个内核。可能大家能找到不同的版本，我的是最初的版本，里面包含了datasheet 以及一些说明文档，看上去貌似是最原始的（可能已经修改过了），本想传上来，但是我一直到偶没有找到哪里可以上传文件。

　　我没有添加片外memory，只有片内64k的rom 和256k的ram

　　首先来看看我的tb

 `timescale 1us/100ns 

 module dw8051_tb ; 

 reg         clk ,            reset ;
 reg         int0_n,        int1_n ;
 reg      rxd0_in ,   rxd1_in ;
 reg      t0 ,        t1     ;

 wire         rst_out_n ;
 wire         stop_mode_n,   idle_mode_n ;
 wire     rxd0_out ,     txd0    ;
 wire     rxd1_out ,     txd1    ;
 wire     t0_out  ,      t1_out  ;

 integer i ; 

 DW8051_top  cpu_core(

              .clk (clk)         ,
              .reset (reset)       ,
              .rst_out_n (rst_out_n)    ,
              .stop_mode_n (stop_mode_n) ,
              .idle_mode_n (idle_mode_n) ,         

            //int
              .int0_n (int0_n)      ,
              .int1_n (int1_n)      , 

            //serial port
              .rxd0_in (rxd0_in)     ,
              .rxd0_out (rxd0_out)    ,
              .txd0 (txd0)        , 

              .rxd1_in (rxd1_in)      ,
              .rxd1_out (rxd1_out)    ,
              .txd1 (txd1)        , 

            //timer/counter input/output
              .t0 (t0)          ,
              .t1 (t1)          ,
              .t0_out (t0_out)       ,
              .t1_out (t1_out)      , 

        //sfr interface
                .sfr_data_in () ,
              .sfr_addr ()    ,
              .sfr_data_out () ,
              .sfr_wr ()      ,
              .sfr_rd ()      ,

            //external ram interface or user-defined peripheral reg
                .mem_data_in () ,
              .mem_addr ()    ,
              .mem_data_out (),
              .mem_wr_n ()     ,
              .mem_rd_n ()
             );    

 always # clk = ~clk ; 

 initial   begin
     i =   ;
     clk =  ;     reset = ;
     int0_n= ;    int1_n= ;
     rxd0_in= ;   rxd1_in= ;
     t0 =    ;    t1  =    ;
     # reset = ; 

 //**********测试1 ： 发现无论如何修改idata初始化空间大小，程序都会进入29-2a-2b-2c 这个循环，无法跳出
     // while (i<8'hff) begin
             // @(cpu_core.irom_addr == 16'h0029)   i = i+1 ;
             // if (i>8'h7f) begin
                     // $display ("rom loop at 0029 is over 7f time ");
                     // $display ("  i = %d \n", i );
                     // end
             // end
 //---------------------------------------------------------------------------------------            

 /**********测试2： 依据测试1追查27这个地址上的循环次数数值去了哪里
     1,@(cpu_core.core.irom_addr == 16'h0027) 测试发现跑到最后一个displays里面去了 ，屏蔽掉所有的if
 打印具体数据信息结果显示 cpu_core.core.i_cpu.biu_instr == 8'h78
 而cpu_core.core.i_cpu.biu_data_in == 8'h00
     2,@(cpu_core.core.irom_addr == 16'h0028) 测试发现cpu_core.core.i_cpu.biu_instr == 8'h3f而
 cpu_core.core.i_cpu.biu_data_in == 8'h00。由1和2对比可知数据有一个周期的停滞期
 */
 //@(cpu_core.core.irom_addr == 16'h0028) begin
 //        //if (cpu_core.core.int_rom_data_out == 8'h3f) begin
 //                //if (cpu_core.core.i_cpu.biu_instr == 8'h3f)
 //                        $display ("the rom data 3f have get to biu_instr = %h  \n ",cpu_core.core.i_cpu.biu_instr );
 //                //if (cpu_core.core.i_cpu.biu_data_in == 8'h3f)
 //                        $display ("the rom data 3f have get to biu_data_in  = %h\n", cpu_core.core.i_cpu.biu_data_in);
 //                end
 //        else  begin
 //                $display ("operation error ! rom data 3f at address 27 have not load in ");
 //                end
 //                end 

 /********测试3 依据测试2追查内核执行情况 

 */
 $display ("display  data  :  \n");
 $monitor ("%h",cpu_core.core.i_cpu.i_opdec.op);
 # $stop ; 

     @(cpu_core.irom_addr == 'h0019)
     #  $stop ; 

 end 

 endmodule

　　最后的一个stop 是始终执行不到那里去，也就是说代码根本没有执行到程序存储地址19这里来。

　　当然需要解释一下我为什么要这么测试，不懂为什么tb这么写，可以先忽略掉。我们一步步来追究，首先看看我的c程序

 #include <reg51.h>
 #define uchar unsigned char
 #define uint unsigned int 

 sbit LED = P0^ ; 

 void DelayMS (uint x )
 {
     uchar i ;
     while (x--);
     {
         for (i=;i<;i++) ;

     }
 }

 void main ()
 {
    LED =  ;
    while ()
     {

         DelayMS();
         LED=~LED ;
     }
 }

调试窗口中显示我的程序起始地址是19，也就是说如果执行我的main函数要从19这个地址作为入口进行执行。在后面的step按钮下一步步调试发现，我的子函数起始地址是 03 。整个用户程序的起始地址是03，终止地址是25.

下面来看看keilC输出的hex

:03000000020026D5
:0C002600783FE4F6D8FD75810702001950
:10000300EF1FAA0670011E4A600BE4FDEDC39402C4
:0500130050EE0D80F726
:0100180022C5
:0D001900D2807F057E00120003B28080F5CA
:00000001FF

依据我查到的资料上说： 03000000020026D5

03 代码数据数目  0000 代表存储地址，00代表数据类型   020026代表数据  D5代表校验码

依据上述的意思去查QuartusII里面的信息

经过对比发现两者是一致的，说明QuartusII 对hex档的读取是没有问题的（当然我的C程序也是调试过没有问题的）

下面让我们看看modelsim仿真出来的结果

modelsim中仿真可以看到，程序执行地址 00- 01 - 02- 26 -27 - 28 - 29 - 2a - 2b - 2c - 29........然后就是这个循环一直都没有退出，也就是说根本没有执行用户程序。

　　继续追踪这个程序段

reset之后一切明白了，程序从00地址开始执行 转跳到地址26——记住用户程序是从03到25，所以这个时候执行的是startup程序段，现在追踪startup，这个startup.a51是每个单片机上电的时候都需要进行执行的代码段，也就是初始化单片机的程序（具体的操作大家自己找资料看，网上很多人对这个文件有了中文的解析，比如这位大虾的http://www.cnblogs.com/heiyue/p/3262389.html）

在调试中发现

立即数3f给了r0 ，也就是地址段27这个地方的数据，它表示的是我的ram的大小（startup.a51里面默认的是80编译出来是7f，改成40编译出来是3f），也就是我的初始化执行这个loop的次数。

好，现在可以解释一下为什么有了我的程序中的测试1

依据程序中规定的，这个loop应该是执行3f次—— 我也可以把这个loop直接停止掉，不用去初始化我的ram。因为我不管怎么修改这个loop都跳转不出来，所以我就开始追踪 3f去哪里了，所以才有了测试2

测试2发现这个3f居然进了decode模块的op端口（biu_instr和op相连），为了证实所以有了测试3

3f居然进了decode模块当操作码（op）处理了，它应该是一个立即数才对啊、再进入decode模块证实是否真的当操作码处理了，当我进入decode模块的时候发现真的悲剧了，没有使能信号控制，3f直接进入了操作码的case语句。

初步认定核有问题

在我写这个博客的时候觉得还有一丝希望的是，这个3f虽然当做操作码处理了，loop里面的所有数据都当操作码处理了，但是没有初始化完成，最后有一个使能把执行结果屏蔽了，—— 后待验证