基于FPGA的M2M異構虛擬化系統(三)

因為8086混合8位和16位寄存器，所以經常需要將8位寄存器移出至臨時寄存器，運算完以后再從臨時寄存器移入8086寄存器。這些操作比較頻繁，可以將其封裝成函數。

　　指令的操作碼決定了進行何種運算，指令還具有各種操作數。每條指令一般都有多種操作數類型。常見的8086指令類型如下。

　　圖 40 常見8086指令類型

　　以加法指令add為例。

　　add reg, reg類型。根據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類型的基礎上。遇到reg，mem類型，先計算出內存地址，再取出內存內容將其載入到輔助寄存器，接下來就是reg，reg類型的操作。mem，reg與reg，mem類似，只是運算方向相反，最后要將結果從寄存器寫回內存。遇到立即數類型，則是將立即數載入寄存器再做運算。

　　4.2.11.代碼執行及轉移分發器

　　當一個基本塊翻譯完以后，經上下文切換后，由MIPS環境轉入8086環境，開始執行已翻譯的代碼塊。當執行至代碼塊末尾時，遇到跳轉指令，然后轉入轉移分發器進行處理。轉移分發器計算跳轉目標地址(8086)，以此地址在跳轉緩存中尋找對應的MIPS地址。如果找到了，說明跳轉目標是已翻譯過的，那么繼續跳過去執行。如果沒找到，說明目標塊還沒有翻譯，那么先執行翻譯過程，再執行翻譯塊。

　　4.3.系統庫及應用程序詳細設計方案

　　4.3.1.系統可用資源及其分配

　　系統可用內存空間有1MB的空間。內存地址空間的分配如下圖：

　　圖 46 內存分配(1M)

　　系統通過wishbone開源總線，與virtex-5硬件開發板自帶的鍵盤、鼠標和串口等外設互聯。鍵盤的硬件接口是PS/2標準，virtex-5支持16位色液晶顯示器，串口用來與其他電腦主機連接，進行通信和數據傳輸。

表 1 系統常用端口及其地址

　　系統庫函數設計與實現

　　系統最初只支持MIPS匯編語言。用MIPS匯編語言開發出俄羅斯方塊游戲。這個應用程序，不僅幫助找出了硬件系統存在的一些bug，如流水線CPU中存在的數據相關和控制相關問題，指令集的功能問題，而且還驗證了硬件系統與RS232串口之間的數據傳輸功能的正確性，以及鍵盤接口和顯示器接口的正確性和易用性。

　　系統宏定義和端口常量

　　系統的內存和外設的地址空間是連續分配的。為了提高開發應用程序的過程中的設備無關性和應用程序的通用性，我們把各個端口定義為常量，供系統庫和應用程序參考使用。

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

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

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

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

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

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

　　表 2 系統端口常量定義

　　系統的顯示器支持16位色，即R5G5B6。為了保持應用程序開發的一致性，我們定義了一些供應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 系統常用顏色常量定義

　　鍵盤接口函數

　　checkkey函數

　　原型：int checkkey();

　　功能：檢查鍵盤是否有按鍵被按下

　　說明：有鍵被按下返回 1，否則返回 0

　　checkandgetkey函數

　　原型：int checkandgetkey(int* key);

　　功能：檢查鍵盤是否有按鍵被按下，并得到按鍵的ASCII碼

　　說明：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

　　原型：int getchar();

　　功能：讀鍵

　　說明：從鍵盤上讀取一個鍵，并返回該鍵的鍵值

　　顯示器接口函數

　　putpixel函數

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

　　功能：在屏幕的指定位置上畫點

　　說明: (x,y)為屏幕上點坐標，指定顏色 color

　　getpixel函數

　　原型：int getpixel(int x, int y);

　　功能：返回屏幕上指定點的狀態

　　說明：(x,y)為屏幕上點的坐標，如果點為清除狀態返回零，否則返回非零值

　　printchar函數

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

　　功能：打印給定的字符

　　說明: (x,y)為起點坐標，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

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

　　功能：打印給定的字，調試時使用

　　說明: (x,y)為起點坐標，word 為要打印的字即4個字節，先打印高字節，指定顏色 color

　　printnum函數

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

　　功能：打印給定的數字，調試時使用

　　說明: (x,y)為起點坐標，num 為要打印的數字，指定字體顏色 font_color 背景色bkg_color，目前該函數只支持 0=

　　line函數

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

　　功能：在屏幕上畫直線

　　說明: (x1,y1)為起點坐標，(x2,y2)為終點坐標

　　circle函數

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

　　功能：畫圓框

　　說明：x和y分別為圓心的橫縱坐標，radius 為半徑，color 為圓邊框的顏色

　　circlefilled函數

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

　　功能：畫圓，并填充

　　說明：x 和 y 分別為圓心的橫縱坐標，radius 為半徑，color 為圓邊框以及填充的的顏色該函數還有待改進

　　rectangle函數

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

　　功能：在屏幕上畫一矩形邊框

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

　　串口接口函數

　　rs232Check函數

　　原型：int rs232Check()

　　功能：檢查rs232是否busy

　　說明: return 返回值1為忙,0為空閑

　　rs232ReceiveByte

　　原型：char rs232ReceiveByte()

　　功能：從rs232接收一個字節,輪詢方式

　　說明: return 返回一個字節

　　rs232SendByte

　　原型：void rs232SendByte(char b)

　　功能：給rs232發送一個字節

　　說明: param b 要發送的字節

　　LED接口函數

　　_lightLeds函數

　　原型：void _lightLeds(int leds);

　　功能：控制LED的顯示

　　說明：leds的低8位有效