接口信号

PicoRV32 提供一个本地存储器接口，Native Memory Interface。

本地存储器接口采用 valid-ready握手信号。这种机制在axi总线中使用相同，能够实现流控，

和axi总线不同点，PicoRV32本地接口使用一组valid-ready信号，而axi总线使用多个通道，每个通道有一组valid-ready信号。

PicoRV本地接口有如下信号

output        mem_valid
output        mem_instr
input         mem_ready

output [31:0] mem_addr
output [31:0] mem_wdata
output [ 3:0] mem_wstrb
input  [31:0] mem_rdata

mem_valid :当PicoRV进行一次存储读写时候，mem_valid有效，直到mem_ready有效。当这次传输是读取cpu执行指令的时候，mem_instr有效。

mem_instr:为高表示此次传输是获取指令;为低表示此次传输是获取数据

mem_ready:当从设备准备接收和发送数据的时候，置为有效。从设备也可直接给高

mem_addr : 读取存储器的地址

mem_wdata: PicoRV32写向存储器的数据

mem_wstrb:写信号，每1bit对应的mem_wdata中的8bit，在字节写，字写中有用。只可选下列值：

                4'b1111 : 32bit写

                4'b1100:高16bit写

                4'b0011:低16bit写

                4'b1000:字节写

                4'b0100:字节写

                4'b0010:字节写

                4'b0001:字节写

                4'b0000:32bit读

mem_rdata : 读数据，外设发给PicoRV32数据

读数据传输

PicoRV32在读数据时候，mem_wstrb必须为4'b0000,此时PicoRV32未使用mem_wdata信号;

读地址在mem_addr上出现，当mem_ready为高的时候，必须把读数据放到mem_rdata数据线上。mem_ready可以做成异步信号.下图官方文档中仿真波形

 上图中红色框选部分是两次读操作。

怎么确定是读还是写？

看mem_wstrb信号，如果mem_wstrb信号为4'b0000,则为读，其它值为写。

怎么确定是读指令还是读数据？

看mem_instr信号，高为读指令，低为读数据，显然第一框选为读数据，第二框选为读指令。

怎么确定读地址？

看mem_valid为高时刻，mem_addr的数据，第一框选地址为0x0000ABD4,第二框选地址为0x000009A8。

怎么确定读数据？

看mem_ready信号为高时刻，mem_rdata的数据，第一框选为0x6c6c6568,第二框选为0x05058082

数据在哪里被锁存？

看mem_ready,mem_valid同时为高，并且时钟上升沿出现时刻。

写数据传输

PicoRV32在写数据时候，mem_wstrb不为4'b0000,此时PicoRV32未使用mem_rdata信号;

写地址在mem_addr上出现，当mem_ready为高的时候，PicoRV32写数据放到mem_wdata数据线上。mem_ready可以做成异步信号，也可以直接给高电平.下图官方文档中仿真波形

怎么确定是读还是写？

看mem_wstrb信号，如果mem_wstrb信号为4'b0000,则为读，其它值为写。图中mem_wstrb为4'hf,表示32bit写

怎么确定是指令还是数据？

看mem_instr信号，高为指令，低为数据，显然图中为数据。指令只存在读，不存在写，所以写只针对写数据。

怎么确定写地址？

看mem_valid为高时刻，mem_addr的数据，图中写地址为0x10000000

怎么确定写数据？

看mem_valid信号为高时刻，mem_wdata的数据，图中数据为0x00000062

数据在哪里被锁存？

看mem_ready,mem_valid同时为高，并且时钟上升沿出现时刻。图中红色箭头指向的沿

简单从设备实现

上述说了这么多，怎么实现一个从设备，代码如下：

	wire        iomem_valid;
	reg         iomem_ready;
	wire [3:0]  iomem_wstrb;
	wire [31:0] iomem_addr;
	wire [31:0] iomem_wdata;
	reg  [31:0] iomem_rdata;

	reg [31:0] gpio;
	assign leds = gpio;

	always @(posedge clk) begin
		if (!resetn) begin
			gpio <= 0;
		end else begin
			iomem_ready <= 0;
			if (iomem_valid && !iomem_ready && iomem_addr[31:24] == 8'h 03) begin
				iomem_ready <= 1;
				iomem_rdata <= gpio;
				if (iomem_wstrb[0]) gpio[ 7: 0] <= iomem_wdata[ 7: 0];
				if (iomem_wstrb[1]) gpio[15: 8] <= iomem_wdata[15: 8];
				if (iomem_wstrb[2]) gpio[23:16] <= iomem_wdata[23:16];
				if (iomem_wstrb[3]) gpio[31:24] <= iomem_wdata[31:24];
			end
		end
	end

图中iomem_xxx 对应PicoRV32 mem_xxx信号

上述代码中实现一个简单led。这个led有一个32bit的寄存器 (reg [31:0]  gpio),主要对这个寄存器进行读写。

地址选中 iomem_addr[31:24] == 8'h03,表示当地址为 32'h03xx_xxxx都是操作这个寄存器。

当iomem_valid有效，表示PicoRV32有读写操作发过来，如果iomem_ready为低把gpio值放到iomem_rdata上，如果iomem_wstrb有值则把对应的iomem_wdata写到gpio寄存器