基于FPGA的M2M异构虚拟化系统(三)

因为8086混合8位和16位寄存器，所以经常需要将8位寄存器移出至临时寄存器，运算完以后再从临时寄存器移入8086寄存器。这些操作比较频繁，可以将其封装成函数。

　　指令的操作码决定了进行何种运算，指令还具有各种操作数。每条指令一般都有多种操作数类型。常见的8086指令类型如下。

　　图 40 常见8086指令类型

　　以加法指令add为例。

　　add reg, reg类型。根据reg位宽不一样，可分成五类：16位的一种，低8位跟高8位两两组合形成四种。

　　其余类型都是在reg，reg类型的基础上。遇到reg，mem类型，先计算出内存地址，再取出内存内容将其载入到辅助寄存器，接下来就是reg，reg类型的操作。mem，reg与reg，mem类似，只是运算方向相反，最后要将结果从寄存器写回内存。遇到立即数类型，则是将立即数载入寄存器再做运算。

　　4.2.11.代码执行及转移分发器

　　当一个基本块翻译完以后，经上下文切换后，由MIPS环境转入8086环境，开始执行已翻译的代码块。当执行至代码块末尾时，遇到跳转指令，然后转入转移分发器进行处理。转移分发器计算跳转目标地址(8086)，以此地址在跳转缓存中寻找对应的MIPS地址。如果找到了，说明跳转目标是已翻译过的，那么继续跳过去执行。如果没找到，说明目标块还没有翻译，那么先执行翻译过程，再执行翻译块。

　　4.3.系统库及应用程序详细设计方案

　　4.3.1.系统可用资源及其分配

　　系统可用内存空间有1MB的空间。内存地址空间的分配如下图：

　　图 46 内存分配(1M)

　　系统通过wishbone开源总线，与virtex-5硬件开发板自带的键盘、鼠标和串口等外设互联。键盘的硬件接口是PS/2标准，virtex-5支持16位色液晶显示器，串口用来与其他电脑主机连接，进行通信和数据传输。

表 1 系统常用端口及其地址

　　系统库函数设计与实现

　　系统最初只支持MIPS汇编语言。用MIPS汇编语言开发出俄罗斯方块游戏。这个应用程序，不仅帮助找出了硬件系统存在的一些bug，如流水线CPU中存在的数据相关和控制相关问题，指令集的功能问题，而且还验证了硬件系统与RS232串口之间的数据传输功能的正确性，以及键盘接口和显示器接口的正确性和易用性。

　　系统宏定义和端口常量

　　系统的内存和外设的地址空间是连续分配的。为了提高开发应用程序的过程中的设备无关性和应用程序的通用性，我们把各个端口定义为常量，供系统库和应用程序参考使用。

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

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

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

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

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

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

　　表 2 系统端口常量定义

　　系统的显示器支持16位色，即R5G5B6。为了保持应用程序开发的一致性，我们定义了一些供应用程序使用的颜色常量。

　　#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

　　图表 3 系统常用颜色常量定义

　　键盘接口函数

　　checkkey函数

　　原型：int checkkey();

　　功能：检查键盘是否有按键被按下

　　说明：有键被按下返回 1，否则返回 0

　　checkandgetkey函数

　　原型：int checkandgetkey(int* key);

　　功能：检查键盘是否有按键被按下，并得到按键的ASCII码

　　说明：有键被按下返回 1，按键的ASCII由指针 key 保存;否则返回 0

　　getchar函数

　　原型：int getchar();

　　功能：读键

　　说明：从键盘上读取一个键，并返回该键的键值

　　显示器接口函数

　　putpixel函数

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

　　功能：在屏幕的指定位置上画点

　　说明: (x,y)为屏幕上点坐标，指定颜色 color

　　getpixel函数

　　原型：int getpixel(int x, int y);

　　功能：返回屏幕上指定点的状态

　　说明：(x,y)为屏幕上点的坐标，如果点为清除状态返回零，否则返回非零值

　　printchar函数

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

　　功能：打印给定的字符

　　说明: (x,y)为起点坐标，ch 为要打印的字符的ASCII码，指定字体颜色 font_color,背景颜色

　　printword函数

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

　　功能：打印给定的字，调试时使用

　　说明: (x,y)为起点坐标，word 为要打印的字即4个字节，先打印高字节，指定颜色 color

　　printnum函数

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

　　功能：打印给定的数字，调试时使用

　　说明: (x,y)为起点坐标，num 为要打印的数字，指定字体颜色 font_color 背景色bkg_color，目前该函数只支持 0=

　　line函数

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

　　功能：在屏幕上画直线

　　说明: (x1,y1)为起点坐标，(x2,y2)为终点坐标

　　circle函数

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

　　功能：画圆框

　　说明：x和y分别为圆心的横纵坐标，radius 为半径，color 为圆边框的颜色

　　circlefilled函数

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

　　功能：画圆，并填充

　　说明：x 和 y 分别为圆心的横纵坐标，radius 为半径，color 为圆边框以及填充的的颜色该函数还有待改进

　　rectangle函数

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

　　功能：在屏幕上画一矩形边框

　　说明: (left,top)指定左上角坐标，(right,bottom)指定右下角坐标，指定边框颜色color

　　串口接口函数

　　rs232Check函数

　　原型：int rs232Check()

　　功能：检查rs232是否busy

　　说明: return 返回值1为忙,0为空闲

　　rs232ReceiveByte

　　原型：char rs232ReceiveByte()

　　功能：从rs232接收一个字节,轮询方式

　　说明: return 返回一个字节

　　rs232SendByte

　　原型：void rs232SendByte(char b)

　　功能：给rs232发送一个字节

　　说明: param b 要发送的字节

　　LED接口函数

　　_lightLeds函数

　　原型：void _lightLeds(int leds);

　　功能：控制LED的显示

　　说明：leds的低8位有效