E203：从 PC 到 ITCM 的一次取指
平台：蜂鸟 E203 v2。默认配置在
rtl/e203/core/config.v：PC 与指令 32 位，ITCM 基地址0x8000_0000，容量 64KB
本文：程序放在 ITCM 时，一条取指从pc_r送到 SRAM，再把指令送回ifu_rsp_instr
目录
1. 四块电路
取一条落在 ITCM 里的指令，数据经过这四块电路。rtl/e203/core/e203_ifu.v、e203_core.v、e203_cpu.v 把两边同名的线接上，线里的数不变。
前两跳用 valid / ready。同一拍两个信号都为 1，这一拍的地址或数据才传过去。第三跳用片选 itcm_ram_cs 和写使能 itcm_ram_we。
核内这几跳按位宽并行传送：32 位 PC 是 32 根线，64 位读数据是 64 根线。UART、SPI、I2C 的串行时序在芯片引脚上。
2. 取指请求：103 根
e203_ifu_ifetch 把 PC 发给 e203_ifu_ift2icb，对方稍后把 32 位指令送回来。valid 为 1 时，同一通道上的地址或指令有效。
| 方向 | 信号 | 根数 | 含义 |
|---|---|---|---|
| 取指 → 转总线 | ifu_req_valid | 1 | 这一拍有新的取指请求 |
| 取指 → 转总线 | ifu_req_pc | 32 | 要取的 PC，等于 pc_nxt |
| 取指 → 转总线 | ifu_req_seq | 1 | 这次是不是顺序取指 |
| 取指 → 转总线 | ifu_req_seq_rv32 | 1 | 上一条是不是 32 位指令 |
| 取指 → 转总线 | ifu_req_last_pc | 32 | 上一拍的 PC，就是 pc_r |
| 转总线 → 取指 | ifu_req_ready | 1 | 转总线可以接收这次请求 |
| 转总线 → 取指 | ifu_rsp_valid | 1 | 指令已经准备好 |
| 转总线 → 取指 | ifu_rsp_err | 1 | 这次访问出错 |
| 转总线 → 取指 | ifu_rsp_instr | 32 | 组好的 32 位指令 |
| 取指 → 转总线 | ifu_rsp_ready | 1 | 取指模块可以接收这条指令 |
根数：
- 请求通道 67 根，再加 1 根
ifu_req_ready - 响应通道 34 根，再加 1 根
ifu_rsp_ready - 一共 103 根
rtl/e203/core/e203_ifu_ifetch.v 里，ifu_req_pc 接在组合结果 pc_nxt 上：
assign ifu_req_pc = pc_nxt;顺序取指时，32 位指令 pc_nxt = pc_r + 4，16 位压缩指令 pc_nxt = pc_r + 2。取指 PC 存在寄存器 pc_r。ift2icb 内部还有 ifu_req_hsked = ifu_req_valid & ifu_req_ready。它为 1 时这次请求握手完成，状态机离开空闲。
3. ICB 到 ITCM：85 根
e203_ifu_ift2icb 和 e203_itcm_ctrl 之间走 ICB。命令通道送地址，响应通道送回数据。取指是读。rtl/e203/core/e203_cpu.v 把读信号接成 1，写数据和写掩码接成 0。这三项是常数，ift2icb 没有把它们拉成导线。
| 方向 | 信号 | 根数 | 含义 |
|---|---|---|---|
| 转总线 → ITCM | ifu2itcm_icb_cmd_valid | 1 | 有一次读请求 |
| 转总线 → ITCM | ifu2itcm_icb_cmd_addr | 16 | ITCM 字节地址，取自 PC 的低 16 位 |
| ITCM → 转总线 | ifu2itcm_icb_cmd_ready | 1 | ITCM 控制器可以接收这条命令 |
| ITCM → 转总线 | ifu2itcm_icb_rsp_valid | 1 | 读数据已经返回 |
| ITCM → 转总线 | ifu2itcm_icb_rsp_err | 1 | 访问出错 |
| ITCM → 转总线 | ifu2itcm_icb_rsp_rdata | 64 | 一次读出的 64 位 |
| 转总线 → ITCM | ifu2itcm_icb_rsp_ready | 1 | 转总线可以接收返回数据 |
根数：
- 命令 17 根，再加 1 根
cmd_ready - 响应 66 根，再加 1 根
rsp_ready - 一共 85 根
这 64 位里最多有两条 32 位指令。e203_ifu_ift2icb.v 按地址第 2、1 位取出 32 位，作为上一节的 ifu_rsp_instr：
addr[2:1] | 从 64 位数据里取 |
|---|---|
00 | [31:0] |
01 | [47:16] |
10 | [63:32] |
另有 1 根 ifu2itcm_holdup，从 ITCM 控制器送回取指模块，表示 ITCM 正被占用。
PC 高位与 0x8000_0000 对不上时，ift2icb 走 ifu2biu_icb_cmd_addr，进入 e203_biu。
4. SRAM 片选：151 根
e203_itcm_ctrl 与 e203_srams 之间，itcm_ram_cs 为 1 且 itcm_ram_we 为 0 时，按地址读出一个 64 位字。
| 方向 | 信号 | 根数 | 取指时 |
|---|---|---|---|
| 控制 → SRAM | itcm_ram_cs | 1 | 握手完成的那一拍为 1，SRAM 被选中 |
| 控制 → SRAM | itcm_ram_we | 1 | 读的时候为 0 |
| 控制 → SRAM | itcm_ram_addr | 13 | 16 位字节地址去掉最低 3 位 |
| 控制 → SRAM | itcm_ram_wem | 8 | 读的时候为 0，每一位对应 1 个字节 |
| 控制 → SRAM | itcm_ram_din | 64 | 读的时候写数据保持 0 |
| SRAM → 控制 | itcm_ram_dout | 64 | 读出的 64 位，再送到 rsp_rdata |
1 + 1 + 13 + 8 + 64 + 64 = 151。
itcm_ram_cs 在 rtl/e203/general/sirv_1cyc_sram_ctrl.v 里产生。命令握手完成的那一拍为 1：
assign ram_cs = uop_cmd_valid & uop_cmd_ready;时钟 clk_itcm_ram、复位 rst_itcm，以及掉电控制 sd、ds、ls 也接到 SRAM。这几根线传时钟、复位和掉电，不传本次取指的地址和指令。
32 位 PC 到 13 根 SRAM 地址线：
- 高位用来判断地址是否落在 ITCM，范围是从
0x8000_0000起的 64KB。判断完就不再往下送。 - 低 16 位是 ITCM 里的字节地址，也就是
ifu2itcm_icb_cmd_addr。 - SRAM 一次读 8 字节。最低 3 位表示落在这 8 个字节的哪一段，地址端口不再带这 3 位。16 − 3 = 13。
- 深度是 2^13 = 8192 个 64 位字，一共 64KB。
附录 A 源码索引
| 文件 | 作用 |
|---|---|
rtl/e203/core/config.v | PC 宽度、ITCM 基地址和容量 |
rtl/e203/core/e203_ifu_ifetch.v | pc_r、pc_nxt、ifu_req_pc |
rtl/e203/core/e203_ifu_ift2icb.v | 取指请求转成 ITCM 或 BIU 访问，并从 64 位数据里取出 32 位指令 |
rtl/e203/core/e203_cpu.v | 把取指口的读信号接成 1，写数据和写掩码接成 0 |
rtl/e203/core/e203_itcm_ctrl.v | ICB 命令变成 SRAM 片选和地址 |
rtl/e203/general/sirv_1cyc_sram_ctrl.v | ram_cs = uop_cmd_valid & uop_cmd_ready |
rtl/e203/core/e203_srams.v | 指令 SRAM |