Toy BuckyBall 示例实现

概述

该目录包含了 BuckyBall 框架的完整示例实现，展示了如何构建一个基于 RoCC 接口的自定义协处理器。位于 arch/src/main/scala/examples/toy 下，作为 BuckyBall 系统的参考实现，集成了全局解码器、Ball域和内存域。

实现的核心组件：

• ToyBuckyBall.scala: 主要的 RoCC 协处理器实现
• CustomConfigs.scala: 系统配置和 RoCC 集成配置
• CSR.scala: 自定义控制状态寄存器
• balldomain/: Ball域相关组件实现

代码结构

toy/
├── ToyBuckyBall.scala    - 主协处理器实现
├── CustomConfigs.scala   - 配置定义
├── CSR.scala            - CSR实现
└── balldomain/          - Ball域组件

文件依赖关系

ToyBuckyBall.scala (核心实现层)

• 继承 LazyRoCCBB，实现 RoCC 协处理器接口
• 集成 GlobalDecoder、BallDomain、MemDomain
• 管理 TileLink 连接和 DMA 组件

CustomConfigs.scala (配置层)

• 定义 BuckyBallCustomConfig 和 BuckyBallToyConfig
• 配置 RoCC 集成和系统参数
• 提供多核配置支持

CSR.scala (寄存器层)

• 实现 FenceCSR 控制寄存器
• 提供简单的 64 位寄存器接口

模块说明

ToyBuckyBall.scala

主要功能: 实现完整的 BuckyBall RoCC 协处理器

关键组件:

class ToyBuckyBall(val b: CustomBuckyBallConfig)(implicit p: Parameters)
  extends LazyRoCCBB (opcodes = b.opcodes, nPTWPorts = 2) {

  val reader = LazyModule(new BBStreamReader(...))
  val writer = LazyModule(new BBStreamWriter(...))
  val xbar_node = TLXbar()
}

系统架构:

// 前端：全局解码器
val gDecoder = Module(new GlobalDecoder)

// 后端：Ball域和内存域
val ballDomain = Module(new BallDomain)
val memDomain = Module(new MemDomain)

// 响应仲裁
val respArb = Module(new Arbiter(new RoCCResponseBB()(p), 2))

TileLink 连接:

xbar_node := TLBuffer() := reader.node
xbar_node := TLBuffer() := writer.node
id_node := TLWidthWidget(b.dma_buswidth/8) := TLBuffer() := xbar_node

输入输出:

• 输入: RoCC 命令接口，PTW 接口
• 输出: RoCC 响应，TileLink 内存访问
• 边缘情况: Fence 操作时的忙等待处理

CustomConfigs.scala

主要功能: 定义系统配置和 RoCC 集成

配置类定义:

class BuckyBallCustomConfig(
  buckyballConfig: CustomBuckyBallConfig = CustomBuckyBallConfig()
) extends Config((site, here, up) => {
  case BuildRoCCBB => up(BuildRoCCBB) ++ Seq(
    (p: Parameters) => {
      val buckyball = LazyModule(new ToyBuckyBall(buckyballConfig))
      buckyball
    }
  )
})

系统配置:

class BuckyBallToyConfig extends Config(
  new framework.rocket.WithNBuckyBallCores(1) ++
  new BuckyBallCustomConfig(CustomBuckyBallConfig()) ++
  new chipyard.config.WithSystemBusWidth(128) ++
  new WithCustomBootROM ++
  new chipyard.config.AbstractConfig
)

多核支持:

class WithMultiRoCCToyBuckyBall(harts: Int*) extends Config(...)

CSR.scala

主要功能: 提供自定义控制状态寄存器

实现:

object FenceCSR {
  def apply(): UInt = RegInit(0.U(64.W))
}

Fence 处理逻辑:

val fenceCSR = FenceCSR()
val fenceSet = ballDomain.io.fence_o
val allDomainsIdle = !ballDomain.io.busy && !memDomain.io.busy

when (fenceSet) {
  fenceCSR := 1.U
  io.cmd.ready := allDomainsIdle
}

使用方法

系统集成

RoCC 接口集成:

• 通过 BuildRoCCBB 配置键注册协处理器
• 支持多核心配置
• 提供 2 个 PTW 端口用于地址转换

域间通信:

// BallDomain -> MemDomain 桥接
ballDomain.io.sramRead <> memDomain.io.ballDomain.sramRead
ballDomain.io.sramWrite <> memDomain.io.ballDomain.sramWrite

DMA 连接:

memDomain.io.dma.read.req <> outer.reader.module.io.req
memDomain.io.dma.write.req <> outer.writer.module.io.req

注意事项

1. Fence 语义: 使用 CSR 实现 Fence 操作的同步
2. 忙等待检测: 防止仿真长时间停顿的断言检查
3. TLB 集成: TLB 功能集成在 MemDomain 内部
4. 响应仲裁: BallDomain 优先级高于 MemDomain
5. 配置依赖: 需要正确配置 CustomBuckyBallConfig 参数