Nios V na DE1-SoC (3/5): E/S em assembly RISC-V

Na lição anterior, o código C leu os dados do JP1, deslocou e mascarou o valor de NSW0..NSW9 e gravou o resultado no registrador dos LEDs. Nesta lição, você implementará o mesmo laço diretamente em assembly RISC-V.

Não é preciso conhecer todo o conjunto de instruções RISC-V para este workshop. Use esta minirreferência ao ler o programa inicial:

• t0..t6: registradores temporários usados para guardar endereços, valores de entrada, máscaras e valores de saída.
• zero: registrador que sempre fornece o valor 0.
• li rd, valor: coloca um valor constante no registrador rd. Nesta lição, carrega endereços de hardware, como 0xFF200000, e máscaras, como 0x3FF.
• lw rd, deslocamento(rs1): carrega da memória uma palavra de 32 bits em rd. Aqui, lê um registrador de hardware.
• sw rs2, deslocamento(rs1): armazena na memória uma palavra de 32 bits de rs2. Aqui, grava em um registrador de hardware.
• srli rd, rs1, quantidade: desloca os bits de rs1 para a direita por uma quantidade fixa e coloca o resultado em rd.
• and rd, rs1, rs2: mantém apenas os bits que valem 1 nos dois registradores de origem.
• j rótulo: salta de volta para um rótulo, mantendo o laço de consulta em execução.

Para consultar o conjunto completo de instruções, use a especificação oficial da ISA RISC-V sem privilégios. Para conhecer o sistema Nios V e os periféricos mapeados em memória, consulte o manual FPGAcademy DE1-SoC Computer with Nios V. Para esta atividade, bastam a minirreferência acima, as notas de endereços da Lição 2 e os comentários do código abaixo.

Use a tabela para registrar três testes do programa inicial no laboratório. Preencha uma linha por padrão de chaves e anote o que a placa realmente mostrou.

O programa inicial tem esta estrutura:

li   t0, 0xFF200000      # LEDR
li   t1, 0xFF200060      # dados do GPIO JP1
li   t2, 0xFF200064      # direção do GPIO JP1
sw   zero, 0(t2)         # usar as linhas do GPIO JP1 como entradas
loop:
    lw   t3, 0(t1)
    srli t3, t3, 5
    li   t4, 0x3FF
    and  t3, t3, t4
    sw   t3, 0(t0)
    j    loop

Use a minirreferência e os comentários do código para preencher a tabela de registradores. Cada linha deve explicar o que o registrador guarda durante o laço. O registrador t3 contém os dados que estão sendo transformados: primeiro, recebe o valor de entrada carregado do JP1; depois, passa a conter o valor deslocado e mascarado que é gravado nos LEDs.

Modifique o assembly para que somente NSW0..NSW3 apareçam nos LEDs. Dica: a máscara passa de dez bits para quatro bits.