apb: Add APB dual-port RAM module and testbench
Signed-off-by: Alex Forencich <alex@alexforencich.com>
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186
src/apb/rtl/taxi_apb_dp_ram.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,186 @@
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// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
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/*
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Copyright (c) 2025 FPGA Ninja, LLC
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Authors:
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- Alex Forencich
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*/
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`resetall
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`timescale 1ns / 1ps
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`default_nettype none
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/*
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* APM RAM
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*/
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module taxi_apb_dp_ram #
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(
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// Width of address bus in bits
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parameter ADDR_W = 16,
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// Extra pipeline register on output
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parameter logic PIPELINE_OUTPUT = 1'b0
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)
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(
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/*
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* Port A
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*/
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input wire logic a_clk,
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input wire logic a_rst,
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taxi_apb_if.slv s_apb_a,
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/*
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* Port B
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||||
*/
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input wire logic b_clk,
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input wire logic b_rst,
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taxi_apb_if.slv s_apb_b
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);
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// extract parameters
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localparam DATA_W = s_apb_a.DATA_W;
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localparam STRB_W = s_apb_a.STRB_W;
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localparam VALID_ADDR_W = ADDR_W - $clog2(STRB_W);
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localparam BYTE_LANES = STRB_W;
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localparam BYTE_W = DATA_W/BYTE_LANES;
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// check configuration
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if (BYTE_W * STRB_W != DATA_W)
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$fatal(0, "Error: APB data width not evenly divisible (instance %m)");
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if (2**$clog2(BYTE_LANES) != BYTE_LANES)
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$fatal(0, "Error: APB byte lane count must be even power of two (instance %m)");
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if (s_apb_a.DATA_W != s_apb_b.DATA_W)
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$fatal(0, "Error: APB interface configuration mismatch (instance %m)");
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if (s_apb_a.ADDR_W < ADDR_W || s_apb_a.ADDR_W < ADDR_W)
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$fatal(0, "Error: APB address width is insufficient (instance %m)");
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logic mem_wr_en_a;
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logic mem_rd_en_a;
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logic mem_wr_en_b;
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logic mem_rd_en_b;
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logic s_apb_a_pready_reg = 1'b0, s_apb_a_pready_next;
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logic s_apb_a_pready_pipe_reg = 1'b0;
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||||
logic [DATA_W-1:0] s_apb_a_prdata_reg = '0, s_apb_a_prdata_next;
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||||
logic [DATA_W-1:0] s_apb_a_prdata_pipe_reg = '0;
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||||
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||||
logic s_apb_b_pready_reg = 1'b0, s_apb_b_pready_next;
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||||
logic s_apb_b_pready_pipe_reg = 1'b0;
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||||
logic [DATA_W-1:0] s_apb_b_prdata_reg = '0, s_apb_b_prdata_next;
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||||
logic [DATA_W-1:0] s_apb_b_prdata_pipe_reg = '0;
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||||
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||||
// verilator lint_off MULTIDRIVEN
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// (* RAM_STYLE="BLOCK" *)
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logic [DATA_W-1:0] mem[2**VALID_ADDR_W];
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||||
// verilator lint_on MULTIDRIVEN
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wire [VALID_ADDR_W-1:0] s_apb_a_paddr_valid = VALID_ADDR_W'(s_apb_a.paddr >> (ADDR_W - VALID_ADDR_W));
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||||
wire [VALID_ADDR_W-1:0] s_apb_b_paddr_valid = VALID_ADDR_W'(s_apb_b.paddr >> (ADDR_W - VALID_ADDR_W));
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||||
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||||
assign s_apb_a.prdata = PIPELINE_OUTPUT ? s_apb_a_prdata_pipe_reg : s_apb_a_prdata_reg;
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||||
assign s_apb_a.pready = PIPELINE_OUTPUT ? s_apb_a_pready_pipe_reg : s_apb_a_pready_reg;
|
||||
assign s_apb_a.pslverr = 1'b0;
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||||
assign s_apb_a.pruser = '0;
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||||
assign s_apb_a.pbuser = '0;
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||||
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||||
assign s_apb_b.prdata = PIPELINE_OUTPUT ? s_apb_b_prdata_pipe_reg : s_apb_b_prdata_reg;
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||||
assign s_apb_b.pready = PIPELINE_OUTPUT ? s_apb_b_pready_pipe_reg : s_apb_b_pready_reg;
|
||||
assign s_apb_b.pslverr = 1'b0;
|
||||
assign s_apb_b.pruser = '0;
|
||||
assign s_apb_b.pbuser = '0;
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||||
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||||
initial begin
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// two nested loops for smaller number of iterations per loop
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// workaround for synthesizer complaints about large loop counts
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for (integer i = 0; i < 2**VALID_ADDR_W; i = i + 2**(VALID_ADDR_W/2)) begin
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||||
for (integer j = i; j < i + 2**(VALID_ADDR_W/2); j = j + 1) begin
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||||
mem[j] = '0;
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||||
end
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||||
end
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||||
end
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||||
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||||
always_comb begin
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||||
mem_wr_en_a = 1'b0;
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||||
mem_rd_en_a = 1'b0;
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||||
s_apb_a_pready_next = 1'b0;
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||||
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||||
if (s_apb_a.psel && s_apb_a.penable && (!s_apb_a_pready_reg && (PIPELINE_OUTPUT || !s_apb_a_pready_pipe_reg))) begin
|
||||
s_apb_a_pready_next = 1'b1;
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||||
|
||||
if (s_apb_a.pwrite) begin
|
||||
mem_wr_en_a = 1'b1;
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||||
end else begin
|
||||
mem_rd_en_a = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
end
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||||
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||||
always_ff @(posedge a_clk) begin
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||||
s_apb_a_pready_reg <= s_apb_a_pready_next;
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||||
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||||
for (integer i = 0; i < BYTE_LANES; i = i + 1) begin
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||||
if (mem_wr_en_a && s_apb_a.pstrb[i]) begin
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||||
mem[s_apb_a_paddr_valid][BYTE_W*i +: BYTE_W] <= s_apb_a.pwdata[BYTE_W*i +: BYTE_W];
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||||
end
|
||||
end
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||||
|
||||
if (mem_rd_en_a) begin
|
||||
s_apb_a_prdata_reg <= mem[s_apb_a_paddr_valid];
|
||||
end
|
||||
|
||||
s_apb_a_prdata_pipe_reg <= s_apb_a_prdata_reg;
|
||||
s_apb_a_pready_pipe_reg <= s_apb_a_pready_reg;
|
||||
|
||||
if (a_rst) begin
|
||||
s_apb_a_pready_reg <= 1'b0;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
always_comb begin
|
||||
mem_wr_en_b = 1'b0;
|
||||
mem_rd_en_b = 1'b0;
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||||
|
||||
s_apb_b_pready_next = 1'b0;
|
||||
|
||||
if (s_apb_b.psel && s_apb_b.penable && (!s_apb_b_pready_reg && (PIPELINE_OUTPUT || !s_apb_b_pready_pipe_reg))) begin
|
||||
s_apb_b_pready_next = 1'b1;
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||||
|
||||
if (s_apb_b.pwrite) begin
|
||||
mem_wr_en_b = 1'b1;
|
||||
end else begin
|
||||
mem_rd_en_b = 1'b1;
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||||
end
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
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||||
always_ff @(posedge b_clk) begin
|
||||
s_apb_b_pready_reg <= s_apb_b_pready_next;
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||||
|
||||
for (integer i = 0; i < BYTE_LANES; i = i + 1) begin
|
||||
if (mem_wr_en_b && s_apb_b.pstrb[i]) begin
|
||||
mem[s_apb_b_paddr_valid][BYTE_W*i +: BYTE_W] <= s_apb_b.pwdata[BYTE_W*i +: BYTE_W];
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (mem_rd_en_b) begin
|
||||
s_apb_b_prdata_reg <= mem[s_apb_b_paddr_valid];
|
||||
end
|
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||||
s_apb_b_prdata_pipe_reg <= s_apb_b_prdata_reg;
|
||||
s_apb_b_pready_pipe_reg <= s_apb_b_pready_reg;
|
||||
|
||||
if (b_rst) begin
|
||||
s_apb_b_pready_reg <= 1'b0;
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||||
end
|
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end
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endmodule
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`resetall
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