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#################################################################################
# Minisys_BIOS v0.1 #
# #
#################################################################################
.data 0x0000 # 数据定义的首地址
INT_TABLE .word 0x000000D4 # 外部中断0 中断处理入口
INT1 .word 0x000000DC # 外部中断1 中断处理入口
INT2 .word 0x000000E4 # 外部中断2 中断处理入口
INT3 .word 0x000000EC # 外部中断3 中断处理入口
INT4 .word 0x0000011C # 外部中断4 中断处理入口
INT5 .word 0x00000134 # 外部中断5 中断处理入口
SYSC .word 0x0000019C # syscall 异常处理入口
BREK .word 0x00000230 # break 异常处理入口
UIMP .word 0x00000244 # 保留指令 异常处理入口
PRIR .word 0x0000024C # 特权级访问 异常处理入口
OVFL .word 0x00000254 # 加减溢出 异常处理入口
DVZE .word 0x0000025C # 除零 异常处理入口
STAT .word 0x00000000 # 用于定时器1调整PWM
.space 0x0000000C
#.data 0x0040 # 堆栈区
STACK_BUFF .word 0x00000000
.space 0x0000007C
#.data 0x00C0 # 键盘输入缓冲区
KEY_BUFF .word 0x00000000 # 键盘输入缓冲区指针
.space 0x0000007C
#.data 0x0140
USER_DATE .word 0x00000000 # 用户数据段
NUM1 .word 0x00000055
NUM2 .word 0x000000AA
.text 0x0000
@start: j @initial # 跳转到初始化程序
#################################################################################
# 以下为异常中断处理程序
# 用户自定义中断处理时 根据需要 将中断处理程序地址存入 RAM 相应位置
# RAM 前六个地址对应六个中断处理程序地址 随后紧跟六个异常处理程序地址
#################################################################################
# 中断异常处理基地址
mfc0 $k0, $13 # 读cp0原因寄存器 $13:CAUSE寄存器地址
andi $k1, $k0, 0x007C # exc_code CAUSE[6:2]
beq $k1, $zero, @out_int # 外部中断
addi $t0, $zero, 0x60 # 异常
sw $k1, 0xfc00($t0) # 点亮led 显示异常代码
addi $k1, $k1, 0xFFE8 # exc_code - 8
@chk_table: lw $k1, INT_TABLE($k1) # 查中断向量表
jr $k1 # 跳转到相应中断处理程序
@out_int: andi $k1, $k0, 0xFC00 # ip[7:2] CAUSE[15:10]
mfc0 $k0, $12 # 读cp0状态寄存器 $12:STATUS寄存器
andi $k0, $k0, 0xFC00 # im[7:2] STATUS[15:10]
and $k0, $k0, $k1 # im & ip
srl $k0, $k0, 10 # 对齐到地址低位
andi $k1, $k0, 0x0001 # IP[0]
bgtz $k1, @EInt0
andi $k1, $k0, 0x0002 # IP[1]
bgtz $k1, @EInt1
andi $k1, $k0, 0x0004 # IP[2]
bgtz $k1, @EInt2
andi $k1, $k0, 0x0008 # IP[3]
bgtz $k1, @EInt3
andi $k1, $k0, 0x0010 # IP[4]
bgtz $k1, @EInt4
andi $k1, $k0, 0x0020 # IP[5]
bgtz $k1, @EInt5
@EInt0: addi $k1, $zero, 0x00 # +0x0:External Int 0
j @chk_table
@EInt1: addi $k1, $zero, 0x04 # +0x4:External Int 1
j @chk_table
@EInt2: addi $k1, $zero, 0x08 # +0x8:External Int 2
j @chk_table
@EInt3: addi $k1, $zero, 0x0c # +0xc:External Int 3
j @chk_table
@EInt4: addi $k1, $zero, 0x10 # +0x10:External Int 4
j @chk_table
@EInt5: addi $k1, $zero, 0x14 # +0x14:External Int 5
j @chk_table
# 未定义外部中断
@INT0: eret
@INT1: eret
@INT2: eret
# 4x4键盘中断处理程序
@INT3: lw $k1, 0xFC02($zero) # 获取数码管高四位数据
lw $k0, 0xFC00($zero) # 获取数码管低四位数据
sll $k1, $k1, 16 # 左移16位
add $k0, $k0, $k1 # 高低位相加
sll $k0, $k0, 4
lw $k1, 0xFC10($zero) # 读取键盘键值
add $k0, $k0, $k1
sw $k0, 0xFC00($k0) # 显示数码管低四位数据
srl $k0, $k0, 16
sw $k0, 0xFC02($k0) # 显示数码管高四位数据
eret
# lui $k0, 0xFFFF
# ori $k0, $k0, 0xF000 # k0 接口地址高20位
# lw $k1, 0x0C12($k0) # 读取键盘状态
# andi $k1, $k1, 0x0001
# bgtz $k1, @load3 # 如果有按键按下
# @end3: eret
# @load3: lw $k1, 0x0C10($k0) # 读取键盘键值
# lw $k0, KEY_BUFF($zero) # 键盘输入缓冲区指针
# addi $k0, $k0, 0x0004 # +4
# andi $k0, $k0, 0x007F # 如果缓冲区满 [KEY_BUFF] = 0x0080
# bgtz $k0, @full3 # 则从缓冲区首地址重新开始
# @store3:sw $k1, KEY_BUFF($k0) # 存入键盘键值
# sw $k1, 0x0C60($k0) # 点亮led (测试)
# sw $k0, KEY_BUFF($zero) # 存入键盘输入缓冲区指针
# j @end3 # 中断处理结束
# @full3: addi $k0, $zero, 0x0004 # [KEY_BUFF] = 0x0004
# j @store3
# 定时器0
@INT4: lui $k0, 0xFFFF
ori $k0, $k0, 0xF000 # k0 接口地址高20位
lw $k1, 0x0C70($k0) # 读取拨码开关状态
sw $k1, 0x0C60($k0) # 点亮led
eret
# 定时器1
@INT5: lw $k0, STAT($zero) # 获取当前状态
beq $k0, $zero, @pwmadd
@pwm_: lw $k0, 0xFC32($zero) # 读取PWM中间值
beq $k0, $zero, @toadd
addi $k0, $k0, -1
j @end5
@toadd: sw $zero, STAT($zero) # 变状态
addi $k0, $zero, 1
j @end5
@pwmadd:lw $k0, 0xFC32($zero) # 读取PWM中间值
lw $k1, 0xFC30($zero) # 读取PWM最大值
beq $k0, $k1, @to_
addi $k0, $k0, 1 # 中间值+1
j @end5
@to_: addi $k1, $zero, 1
sw $k1, STAT($zero) # 变状态
addi $k0, $k0, -1
@end5: sw $k0, 0xFC32($zero) # 存中间值
eret
# lui $k0, 0xFFFF
# ori $k0, $k0, 0xF000 # k0 接口地址高20位
# lw $k1, 0x0C70($k0) # 读取拨码开关状态
# sw $k1, 0x0C00($k0) # 显示数码管
# srl $k1, $k1, 16
# sw $k1, 0x0C02($k0) # 显示数码管
# eret
# syscall
@sysc: addi $k0, $zero, 0x0001 #
beq $k0, $v0, @Esys1 # 系统调用1
addi $k0, $zero, 0x0002 #
beq $k0, $v0, @Esys2 # 系统调用2
addi $k0, $zero, 0x0003 #
beq $k0, $v0, @Esys3 # 系统调用3
addi $k0, $zero, 0x0004 #
beq $k0, $v0, @Esys4 # 系统调用4
addi $k0, $zero, 0x0005 #
beq $k0, $v0, @Esys5 # 系统调用5
eret
@Esys1: jal @DigiDisp
eret
@Esys2: jal @KeyDisp
eret
@Esys3: jal @BuffDisp
eret
@Esys4: jal @chk_switch
eret
@Esys5: jal @light_led
eret
# break
@brek: mfc0 $k0, $14 # 获取EPC
andi $k0, $k0, 0x0004 # EPC加4
mtc0 $k0, $14
eret
# 保留指令
@uimp: j @BREK # 同BREK
# 特权级访问
@prir: j @BREK # 同BREK
# 加减溢出
@ofvl: j @BREK # 同BREK
# 除零
@dvze: j @BREK # 同BREK
#############################################################################
# 以下为BIOS系统调用
# 使用系统调用时 将系统调用号存入$v0寄存器
# 相应系统调用所需参数存入$a0 $a1 $a2 $a3寄存器
#############################################################################
# syscall 1
# 数码管显示数字
# 传入参数：$a0 - 待显示的32位数值数据
# $a1 - 显示控制字（[15:8]位选，[7:0]小数点控制）
# 临时变量：$t7
@DigiDisp: addi $t7, $zero, 0x0
sw $a0, 0xfc00($t7) # 低16位写入0xfffffc00
addi $t7, $zero ,0x2
srl $a0, $a0, 8 # 右移16位
sw $a0, 0xfc00($t7) # 高16位写入0xfffffc02
addi $t7, $zero, 0x4
sw $a1, 0xfc00($t7) # 控制字写入0xfffffc04
jr $31 # 返回主调过程
# syscall2 显示缓冲区最新数据到数码管最低位
# 数码管其它位数据左移
# 无调用参数 使用临时变量$t7 $t6 $t5
@KeyDisp: lw $t7, 0xFC02($zero) # 获取数码管高四位数据
lw $t6, 0xFC00($zero) # 获取数码管低四位数据
sll $t7, $t7, 16 # 左移16位
add $t7, $t7, $t6 # 高低位相加
lw $t6, KEY_BUFF($zero) # 获取缓冲区指针
lw $t5, KEY_BUFF($t6) # 获取最新数据
sll $t7, $t7, 4 # 左移四位
add $t7, $t5, $t7 # 相加
sw $t7, 0xFC00($zero) # 存数码管低四位
srl $t7, $t7, 16 # 右移16位
sw $t7, 0xFC02($zero) # 存数码管高四位
jr $31 # 返回
# syscall 3
# 数码管显示输入缓冲区内最新的8个字（符）
# 若缓冲区指针小于8，则只显示0xc1-bp的字符。
# 缓冲区高地址字符（新字符）在数码管右侧（低位）
# 说明：输入缓冲区从0xc1到0x13c，0xc0为缓冲区指针bp，指针向高地址移动
# 传入参数：无
# 需要调用：上面的@DigiDisp:，使用参数a0、a1。
# 临时变量：$t7 $t6 $t5 $t4
@BuffDisp: lw $t7, 0xc0($zero) # 读取缓冲区指针bp到$t7(bp>=4)
addi $t6, $t7,-32 # t6 = bp - 32
bltz $t6, @LessThan8 # if bp >= 32 then goto @LessThan8
# 若bp>=32，即缓冲区内字符不少于8个
@MoreThan8: addi $t6, $t7, -4 # t6 = t7 - 4 移位位数
lw $t5, 0xc0($t7) # t5 = buff[bp]
sllv $t5, $t5, $t6 # t5 = t5 << t6
or $a0, $a0, $t5 # a0 = a0 | t5
addi $t7, $t7, -4 # t7 -= 4
addi $t6, $t7, -4
bgez $t6, @MoreThan8 # t7>=4 then goto @MoreThan8
addi $a1, $zero, 0xff00 # 数码管八位全开，小数点不显示
j @DigiDisp # 进入显示子程序
@LessThan8: addi $t4, $zero, 0x0 # t4(count) = 0
addi $t5, $zero, 28 # t5(const) = 28
sub $t6, $t5, $t4 # t6 = 28 - count
lw $t5, 0xc0($t7) # t5 = buff[bp]
sllv $t5, $t5, $t6 # t5 = t5 << (28-count)
or $a0, $a0, $t5 # a0 = a0 | t5
addi $t4, $t4, +4 # count += 4
addi $t7, $t7, -4 # bp -= 4
addi $t6, $t7, -4
bgez $t6, @LessThan8 # t7>=4 then goto @LessThan8
sll $t4, $t4, 2 # count = count / 4
addiu $a1, $zero, 0xffff
addi $t6, $zero, 24
sub $t6, $t6, $t4 # t6 = 32 - count
srlv $a1, $a1, $t4
sllv $a1, $a1, $t4 # 取高count位，控制数码管高count位点亮
j @DigiDisp # 进入显示子程序
# syscall4
# 检查拨码开关状态 使用 $t7
# 使用 $v1 作为返回值 返回当前拨码开关状态
@chk_switch:addi $t7, $zero, 0x70
lw $v1, 0xfc00($t7) # 读取拨码开关状态
jr $31
# syscall5
# 点亮led
# 使用 $a0 作为参数 使用 $t7
@light_led: addi $t7, $zero, 0x60
sw $a0, 0xfc00($t7) # 点亮led
jr $31
################################################################################
# 以下为BIOS初始化 开启中断 从内核态转到用户态 并调到用户程序地址
################################################################################
# BIOS初始化程序
@initial: addiu $t0, $zero, 0xFC11 # im:status[15:8] = 8'b11111100
# ksu:status[4:3] = 2'b10 ie:status[0] = 1'b1
mtc0 $t0, $12 # 开中断并且切换到用户态
j @user_code # 跳转到用户程序
################################################################################
# 以下为用户程序
################################################################################
# 用户程序
@user_code: lui $s0, 0xFFFF #让$28为0xFFFF0000作为端口地址的高16位
ori $gp, $s0,0xF000
addi $s3, $zero, 0x3210
sw $s3, 0xC00($gp) # 数码管低四位数据
addi $s3, $zero, 0x7654
sw $s3, 0xC02($gp) # 数码管高四位数据
lw $s1, NUM1($zero) # 0x00000055
lw $s2, NUM2($zero) # 0x000000AA
add $s3, $s1, $s2 # $1 = 0x000000FF
sll $s3, $s3, 8 # $1 = 0x0000FF00
sw $s3, 0xC04($gp) # 使能显示信号
sw $s3, 0xC50($gp) # 喂看门狗
addi $s4, $zero, 0x0002 # $s4 = 0x00000002
sw $s4, 0xC20($gp) # 定时器0设置为重复定时
addiu $s0, $zero, 0x09F7 # $s0 = 0x000009F7
sw $s0, 0xC28($gp) # 定时器0设置初始值
sw $s4, 0xC22($gp) # 定时器1设置为重复定时
addiu $s0, $zero, 0xFFF3 # $s0 = 0x000FFF3
sw $s0, 0xC2a($gp) # 定时器1设置初始值
sw $s3, 0xC50($gp) # 喂看门狗
addi $s2, $zero, 0x7F00 # 0x00007F00
sw $s2, 0xC30($gp) # PWM最大值
srl $s2, $s2, 8 # 0x0000007F
sw $s2, 0xC32($gp) # PWM中间值
addi $s2, $zero, 1 # $2 = 0x00000001
sw $s2, 0xC34($gp) # 使能PWM
@wait: lw $s4, KEY_BUFF($zero) # 获取键盘输入缓冲区指针
sw $s3, 0xC50($gp) # 喂看门狗
beq $s4, $zero, @wait
# jal @BuffDisp
# addi $t0, $zero, 0x0004
# beq $t4, $zero, @wait # 有无输入
# jal @BuffDisp # 显示缓冲区数据
j @wait
# @get: lw $t5, KEY_BUFF($t4) # 获取键盘输入值
# lw $t6, 0xC00($gp) # 获取数码管低四位数据
# lw $t7, 0xC02($gp) # 获取数码管高四位数据
# addi $t4, $4, 0xFFFC # -4
# sw $t4, KEY_BUFF($zero) # 更新指针
# sw $t3, 0xC50($gp) # 喂看门狗
# sll $t7, $t7, 16 # 左移16位
# add $t7, $t6, $t7 # 获取数码管八位数据
# sll $t7, $t7, 4 # 左移四位
# add $t7, $t5, $t7 # 加上输入键值
# sw $t7, 0xC00($gp) # 数码管低四位数据
# sw $t3, 0xC50($gp) # 喂看门狗
# srl $t7, $t7, 16 # 右移十六位
# sw $t7, 0xC02($gp) # 数码管高四位数据
# j @wait # 循环等待