在CPU烧录过程中使用Basys3板的指南1

简介：
本指南详细介绍了如何利用Basys3开发板进行CPU的烧录过程，旨在帮助初学者掌握相关的硬件配置和编程技巧。 使用Basys3开发板运行自己设计的CPU时，理解如何查看CPU执行指令的状态非常重要。该开发板提供了四个七段数码显示器来显示关键的信息：当前指令地址PC、下一条待处理指令地址、RS寄存器信息及数据、RT寄存器信息及其数据以及ALU的结果输出。 1. **当前指令地址PC（程序计数器，PC）**：这个寄存器存储了即将执行的指令的位置。当CPU运行时，它会自动增加以指向下一个待处理的指令。在Basys3板上，通过设置SW_in为00可以查看当前PC值及其下一条指令地址。 2. **RS寄存器（寄存器选择，RS）**：这个用于指定处理器中特定通用寄存器的选择机制。将SW_in设为01可观察到RS寄存器的地址及数据内容。 3. **RT 寄存器（T 寄存器, RT）**: 这是另一个通用寄存器，在Basys3板上通过设置SW_in为10来查看其地址和存储的数据信息。 4. **ALU结果输出**：算术逻辑单元执行所有基本运算。当将SW_in设为11时，能够看到由两个输入数据经过操作后产生的新值（通常在DB总线上传输）。 硬件实现中，Basys3板上的7段数码管通过AN3-AN0位控信号来确定哪个显示亮起；每个时间点上只有一个信号处于低电平状态。为了确保清晰可见和正确的显示效果，需要适当的刷新频率，这通常是通过对100MHz系统时钟进行分频实现的。 在设计CPU的过程中，指令执行通过单步按键控制完成，并且可以通过SW15和SW14开关选择要查看的信息类型。此外，在硬件设计中必须考虑两个不同的时钟信号：一个是用于CPU工作的（需要消抖处理），另一个是Basys3板上的系统时钟频率为100MHz。 显示模块的设计包括了分频器、计数器生成机制以及位控信号的产生，同时也涉及从CPU接收数据并将其转换成数码管所需的驱动信号。七段码转换代码用于将二进制形式的数据（范围在0-15之间）转化为相应的七段编码以供显示使用。 了解这些信息后，你可以更有效地利用Basys3板来监控和调试你设计的CPU运行状态，并确保程序正常执行。实际操作时需要注意的是正确的开关设置、数码管位控信号以及数据更新机制的应用。