mirror of
https://github.com/fpganinja/taxi.git
synced 2025-12-09 08:58:40 -08:00
eth: Add GMII Ethernet MAC with FIFOs module and testbench
Signed-off-by: Alex Forencich <alex@alexforencich.com>
This commit is contained in:
Alex Forencich
460
rtl/eth/taxi_eth_mac_1g_gmii_fifo.sv
Normal file
460
rtl/eth/taxi_eth_mac_1g_gmii_fifo.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,460 @@
|
||||
// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
|
||||
/*
|
||||
|
||||
Copyright (c) 2015-2025 FPGA Ninja, LLC
|
||||
|
||||
Authors:
|
||||
- Alex Forencich
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||||
|
||||
*/
|
||||
|
||||
`resetall
|
||||
`timescale 1ns / 1ps
|
||||
`default_nettype none
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 1G Ethernet MAC with GMII interface and TX and RX FIFOs
|
||||
*/
|
||||
module taxi_eth_mac_1g_gmii_fifo #
|
||||
(
|
||||
parameter logic SIM = 1'b0,
|
||||
parameter VENDOR = "XILINX",
|
||||
parameter FAMILY = "virtex7",
|
||||
parameter logic PADDING_EN = 1'b1,
|
||||
parameter MIN_FRAME_LEN = 64,
|
||||
parameter TX_FIFO_DEPTH = 4096,
|
||||
parameter TX_FIFO_RAM_PIPELINE = 1,
|
||||
parameter logic TX_FRAME_FIFO = 1'b1,
|
||||
parameter logic TX_DROP_OVERSIZE_FRAME = TX_FRAME_FIFO,
|
||||
parameter logic TX_DROP_BAD_FRAME = TX_DROP_OVERSIZE_FRAME,
|
||||
parameter logic TX_DROP_WHEN_FULL = 1'b0,
|
||||
parameter TX_CPL_FIFO_DEPTH = 64,
|
||||
parameter RX_FIFO_DEPTH = 4096,
|
||||
parameter RX_FIFO_RAM_PIPELINE = 1,
|
||||
parameter logic RX_FRAME_FIFO = 1'b1,
|
||||
parameter logic RX_DROP_OVERSIZE_FRAME = RX_FRAME_FIFO,
|
||||
parameter logic RX_DROP_BAD_FRAME = RX_DROP_OVERSIZE_FRAME,
|
||||
parameter logic RX_DROP_WHEN_FULL = RX_DROP_OVERSIZE_FRAME
|
||||
)
|
||||
(
|
||||
input wire logic gtx_clk,
|
||||
input wire logic gtx_rst,
|
||||
input wire logic logic_clk,
|
||||
input wire logic logic_rst,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Transmit interface (AXI stream)
|
||||
*/
|
||||
taxi_axis_if.snk s_axis_tx,
|
||||
taxi_axis_if.src m_axis_tx_cpl,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Receive interface (AXI stream)
|
||||
*/
|
||||
taxi_axis_if.src m_axis_rx,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* GMII interface
|
||||
*/
|
||||
input wire logic gmii_rx_clk,
|
||||
input wire logic [7:0] gmii_rxd,
|
||||
input wire logic gmii_rx_dv,
|
||||
input wire logic gmii_rx_er,
|
||||
input wire logic mii_tx_clk,
|
||||
output wire logic gmii_tx_clk,
|
||||
output wire logic [7:0] gmii_txd,
|
||||
output wire logic gmii_tx_en,
|
||||
output wire logic gmii_tx_er,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Status
|
||||
*/
|
||||
output wire logic tx_error_underflow,
|
||||
output wire logic tx_fifo_overflow,
|
||||
output wire logic tx_fifo_bad_frame,
|
||||
output wire logic tx_fifo_good_frame,
|
||||
output wire logic rx_error_bad_frame,
|
||||
output wire logic rx_error_bad_fcs,
|
||||
output wire logic rx_fifo_overflow,
|
||||
output wire logic rx_fifo_bad_frame,
|
||||
output wire logic rx_fifo_good_frame,
|
||||
output wire logic [1:0] link_speed,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Configuration
|
||||
*/
|
||||
input wire logic [7:0] cfg_ifg = 8'd12,
|
||||
input wire logic cfg_tx_enable = 1'b1,
|
||||
input wire logic cfg_rx_enable = 1'b1
|
||||
);
|
||||
|
||||
localparam PTP_TS_EN = 1'b0;
|
||||
localparam PTP_TS_W = 96;
|
||||
|
||||
localparam TX_USER_W = 1;
|
||||
localparam RX_USER_W = (PTP_TS_EN ? PTP_TS_W : 0) + 1;
|
||||
localparam TX_TAG_W = s_axis_tx.ID_W;
|
||||
|
||||
wire tx_clk;
|
||||
wire rx_clk;
|
||||
wire tx_rst;
|
||||
wire rx_rst;
|
||||
|
||||
taxi_axis_if #(.DATA_W(8), .USER_EN(1), .USER_W(TX_USER_W), .ID_EN(1), .ID_W(TX_TAG_W)) axis_tx_int();
|
||||
taxi_axis_if #(.DATA_W(PTP_TS_W), .KEEP_W(1), .ID_EN(1), .ID_W(TX_TAG_W)) axis_tx_cpl_int();
|
||||
taxi_axis_if #(.DATA_W(8), .USER_EN(1), .USER_W(RX_USER_W)) axis_rx_int();
|
||||
|
||||
// synchronize MAC status signals into logic clock domain
|
||||
wire tx_error_underflow_int;
|
||||
|
||||
logic [0:0] tx_sync_reg_1 = '0;
|
||||
logic [0:0] tx_sync_reg_2 = '0;
|
||||
logic [0:0] tx_sync_reg_3 = '0;
|
||||
logic [0:0] tx_sync_reg_4 = '0;
|
||||
|
||||
assign tx_error_underflow = tx_sync_reg_3[0] ^ tx_sync_reg_4[0];
|
||||
|
||||
always_ff @(posedge tx_clk or posedge tx_rst) begin
|
||||
if (tx_rst) begin
|
||||
tx_sync_reg_1 <= '0;
|
||||
end else begin
|
||||
tx_sync_reg_1 <= tx_sync_reg_1 ^ {tx_error_underflow_int};
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
always_ff @(posedge logic_clk or posedge logic_rst) begin
|
||||
if (logic_rst) begin
|
||||
tx_sync_reg_2 <= '0;
|
||||
tx_sync_reg_3 <= '0;
|
||||
tx_sync_reg_4 <= '0;
|
||||
end else begin
|
||||
tx_sync_reg_2 <= tx_sync_reg_1;
|
||||
tx_sync_reg_3 <= tx_sync_reg_2;
|
||||
tx_sync_reg_4 <= tx_sync_reg_3;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
wire rx_error_bad_frame_int;
|
||||
wire rx_error_bad_fcs_int;
|
||||
|
||||
logic [1:0] rx_sync_reg_1 = '0;
|
||||
logic [1:0] rx_sync_reg_2 = '0;
|
||||
logic [1:0] rx_sync_reg_3 = '0;
|
||||
logic [1:0] rx_sync_reg_4 = '0;
|
||||
|
||||
assign rx_error_bad_frame = rx_sync_reg_3[0] ^ rx_sync_reg_4[0];
|
||||
assign rx_error_bad_fcs = rx_sync_reg_3[1] ^ rx_sync_reg_4[1];
|
||||
|
||||
always_ff @(posedge rx_clk or posedge rx_rst) begin
|
||||
if (rx_rst) begin
|
||||
rx_sync_reg_1 <= '0;
|
||||
end else begin
|
||||
rx_sync_reg_1 <= rx_sync_reg_1 ^ {rx_error_bad_fcs_int, rx_error_bad_frame_int};
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
always_ff @(posedge logic_clk or posedge logic_rst) begin
|
||||
if (logic_rst) begin
|
||||
rx_sync_reg_2 <= '0;
|
||||
rx_sync_reg_3 <= '0;
|
||||
rx_sync_reg_4 <= '0;
|
||||
end else begin
|
||||
rx_sync_reg_2 <= rx_sync_reg_1;
|
||||
rx_sync_reg_3 <= rx_sync_reg_2;
|
||||
rx_sync_reg_4 <= rx_sync_reg_3;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
wire [1:0] link_speed_int;
|
||||
|
||||
reg [1:0] link_speed_sync_reg_1 = 2'b10;
|
||||
reg [1:0] link_speed_sync_reg_2 = 2'b10;
|
||||
|
||||
assign link_speed = link_speed_sync_reg_2;
|
||||
|
||||
always @(posedge logic_clk) begin
|
||||
link_speed_sync_reg_1 <= link_speed_int;
|
||||
link_speed_sync_reg_2 <= link_speed_sync_reg_1;
|
||||
end
|
||||
|
||||
taxi_eth_mac_1g_gmii #(
|
||||
.SIM(SIM),
|
||||
.VENDOR(VENDOR),
|
||||
.FAMILY(FAMILY),
|
||||
.PADDING_EN(PADDING_EN),
|
||||
.MIN_FRAME_LEN(MIN_FRAME_LEN),
|
||||
.PTP_TS_EN(1'b0),
|
||||
.PFC_EN(1'b0),
|
||||
.PAUSE_EN(1'b0)
|
||||
)
|
||||
eth_mac_1g_gmii_inst (
|
||||
.gtx_clk(gtx_clk),
|
||||
.gtx_rst(gtx_rst),
|
||||
.tx_clk(tx_clk),
|
||||
.tx_rst(tx_rst),
|
||||
.rx_clk(rx_clk),
|
||||
.rx_rst(rx_rst),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Transmit interface (AXI stream)
|
||||
*/
|
||||
.s_axis_tx(axis_tx_int),
|
||||
.m_axis_tx_cpl(axis_tx_cpl_int),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Receive interface (AXI stream)
|
||||
*/
|
||||
.m_axis_rx(axis_rx_int),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* GMII interface
|
||||
*/
|
||||
.gmii_rx_clk(gmii_rx_clk),
|
||||
.gmii_rxd(gmii_rxd),
|
||||
.gmii_rx_dv(gmii_rx_dv),
|
||||
.gmii_rx_er(gmii_rx_er),
|
||||
.gmii_tx_clk(gmii_tx_clk),
|
||||
.mii_tx_clk(mii_tx_clk),
|
||||
.gmii_txd(gmii_txd),
|
||||
.gmii_tx_en(gmii_tx_en),
|
||||
.gmii_tx_er(gmii_tx_er),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* PTP
|
||||
*/
|
||||
.tx_ptp_ts(0),
|
||||
.rx_ptp_ts(0),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Link-level Flow Control (LFC) (IEEE 802.3 annex 31B PAUSE)
|
||||
*/
|
||||
.tx_lfc_req(0),
|
||||
.tx_lfc_resend(0),
|
||||
.rx_lfc_en(0),
|
||||
.rx_lfc_req(),
|
||||
.rx_lfc_ack(0),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Priority Flow Control (PFC) (IEEE 802.3 annex 31D PFC)
|
||||
*/
|
||||
.tx_pfc_req(0),
|
||||
.tx_pfc_resend(0),
|
||||
.rx_pfc_en(0),
|
||||
.rx_pfc_req(),
|
||||
.rx_pfc_ack(0),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Pause interface
|
||||
*/
|
||||
.tx_lfc_pause_en(0),
|
||||
.tx_pause_req(0),
|
||||
.tx_pause_ack(),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Status
|
||||
*/
|
||||
.tx_start_packet(),
|
||||
.tx_error_underflow(tx_error_underflow_int),
|
||||
.rx_start_packet(),
|
||||
.rx_error_bad_frame(rx_error_bad_frame_int),
|
||||
.rx_error_bad_fcs(rx_error_bad_fcs_int),
|
||||
.link_speed(link_speed_int),
|
||||
.stat_tx_mcf(),
|
||||
.stat_rx_mcf(),
|
||||
.stat_tx_lfc_pkt(),
|
||||
.stat_tx_lfc_xon(),
|
||||
.stat_tx_lfc_xoff(),
|
||||
.stat_tx_lfc_paused(),
|
||||
.stat_tx_pfc_pkt(),
|
||||
.stat_tx_pfc_xon(),
|
||||
.stat_tx_pfc_xoff(),
|
||||
.stat_tx_pfc_paused(),
|
||||
.stat_rx_lfc_pkt(),
|
||||
.stat_rx_lfc_xon(),
|
||||
.stat_rx_lfc_xoff(),
|
||||
.stat_rx_lfc_paused(),
|
||||
.stat_rx_pfc_pkt(),
|
||||
.stat_rx_pfc_xon(),
|
||||
.stat_rx_pfc_xoff(),
|
||||
.stat_rx_pfc_paused(),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Configuration
|
||||
*/
|
||||
.cfg_ifg(cfg_ifg),
|
||||
.cfg_tx_enable(cfg_tx_enable),
|
||||
.cfg_rx_enable(cfg_rx_enable),
|
||||
.cfg_mcf_rx_eth_dst_mcast(0),
|
||||
.cfg_mcf_rx_check_eth_dst_mcast(0),
|
||||
.cfg_mcf_rx_eth_dst_ucast(0),
|
||||
.cfg_mcf_rx_check_eth_dst_ucast(0),
|
||||
.cfg_mcf_rx_eth_src(0),
|
||||
.cfg_mcf_rx_check_eth_src(0),
|
||||
.cfg_mcf_rx_eth_type(0),
|
||||
.cfg_mcf_rx_opcode_lfc(0),
|
||||
.cfg_mcf_rx_check_opcode_lfc(0),
|
||||
.cfg_mcf_rx_opcode_pfc(0),
|
||||
.cfg_mcf_rx_check_opcode_pfc(0),
|
||||
.cfg_mcf_rx_forward(0),
|
||||
.cfg_mcf_rx_enable(0),
|
||||
.cfg_tx_lfc_eth_dst(0),
|
||||
.cfg_tx_lfc_eth_src(0),
|
||||
.cfg_tx_lfc_eth_type(0),
|
||||
.cfg_tx_lfc_opcode(0),
|
||||
.cfg_tx_lfc_en(0),
|
||||
.cfg_tx_lfc_quanta(0),
|
||||
.cfg_tx_lfc_refresh(0),
|
||||
.cfg_tx_pfc_eth_dst(0),
|
||||
.cfg_tx_pfc_eth_src(0),
|
||||
.cfg_tx_pfc_eth_type(0),
|
||||
.cfg_tx_pfc_opcode(0),
|
||||
.cfg_tx_pfc_en(0),
|
||||
.cfg_tx_pfc_quanta(0),
|
||||
.cfg_tx_pfc_refresh(0),
|
||||
.cfg_rx_lfc_opcode(0),
|
||||
.cfg_rx_lfc_en(0),
|
||||
.cfg_rx_pfc_opcode(0),
|
||||
.cfg_rx_pfc_en(0)
|
||||
);
|
||||
|
||||
taxi_axis_async_fifo_adapter #(
|
||||
.DEPTH(TX_FIFO_DEPTH),
|
||||
.RAM_PIPELINE(TX_FIFO_RAM_PIPELINE),
|
||||
.FRAME_FIFO(TX_FRAME_FIFO),
|
||||
.USER_BAD_FRAME_VALUE(1'b1),
|
||||
.USER_BAD_FRAME_MASK(1'b1),
|
||||
.DROP_OVERSIZE_FRAME(TX_DROP_OVERSIZE_FRAME),
|
||||
.DROP_BAD_FRAME(TX_DROP_BAD_FRAME),
|
||||
.DROP_WHEN_FULL(TX_DROP_WHEN_FULL)
|
||||
)
|
||||
tx_fifo (
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream input (sink)
|
||||
*/
|
||||
.s_clk(logic_clk),
|
||||
.s_rst(logic_rst),
|
||||
.s_axis(s_axis_tx),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream output (source)
|
||||
*/
|
||||
.m_clk(tx_clk),
|
||||
.m_rst(tx_rst),
|
||||
.m_axis(axis_tx_int),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Pause
|
||||
*/
|
||||
.s_pause_req(1'b0),
|
||||
.s_pause_ack(),
|
||||
.m_pause_req(1'b0),
|
||||
.m_pause_ack(),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Status
|
||||
*/
|
||||
.s_status_depth(),
|
||||
.s_status_depth_commit(),
|
||||
.s_status_overflow(tx_fifo_overflow),
|
||||
.s_status_bad_frame(tx_fifo_bad_frame),
|
||||
.s_status_good_frame(tx_fifo_good_frame),
|
||||
.m_status_depth(),
|
||||
.m_status_depth_commit(),
|
||||
.m_status_overflow(),
|
||||
.m_status_bad_frame(),
|
||||
.m_status_good_frame()
|
||||
);
|
||||
|
||||
taxi_axis_async_fifo #(
|
||||
.DEPTH(TX_CPL_FIFO_DEPTH),
|
||||
.FRAME_FIFO(1'b0)
|
||||
)
|
||||
tx_cpl_fifo (
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream input (sink)
|
||||
*/
|
||||
.s_clk(tx_clk),
|
||||
.s_rst(tx_rst),
|
||||
.s_axis(axis_tx_cpl_int),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream output (source)
|
||||
*/
|
||||
.m_clk(logic_clk),
|
||||
.m_rst(logic_rst),
|
||||
.m_axis(m_axis_tx_cpl),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Pause
|
||||
*/
|
||||
.s_pause_req(1'b0),
|
||||
.s_pause_ack(),
|
||||
.m_pause_req(1'b0),
|
||||
.m_pause_ack(),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Status
|
||||
*/
|
||||
.s_status_depth(),
|
||||
.s_status_depth_commit(),
|
||||
.s_status_overflow(),
|
||||
.s_status_bad_frame(),
|
||||
.s_status_good_frame(),
|
||||
.m_status_depth(),
|
||||
.m_status_depth_commit(),
|
||||
.m_status_overflow(),
|
||||
.m_status_bad_frame(),
|
||||
.m_status_good_frame()
|
||||
);
|
||||
|
||||
taxi_axis_async_fifo_adapter #(
|
||||
.DEPTH(RX_FIFO_DEPTH),
|
||||
.RAM_PIPELINE(RX_FIFO_RAM_PIPELINE),
|
||||
.FRAME_FIFO(RX_FRAME_FIFO),
|
||||
.USER_BAD_FRAME_VALUE(1'b1),
|
||||
.USER_BAD_FRAME_MASK(1'b1),
|
||||
.DROP_OVERSIZE_FRAME(RX_DROP_OVERSIZE_FRAME),
|
||||
.DROP_BAD_FRAME(RX_DROP_BAD_FRAME),
|
||||
.DROP_WHEN_FULL(RX_DROP_WHEN_FULL)
|
||||
)
|
||||
rx_fifo (
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream input (sink)
|
||||
*/
|
||||
.s_clk(rx_clk),
|
||||
.s_rst(rx_rst),
|
||||
.s_axis(axis_rx_int),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream output (source)
|
||||
*/
|
||||
.m_clk(logic_clk),
|
||||
.m_rst(logic_rst),
|
||||
.m_axis(m_axis_rx),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Pause
|
||||
*/
|
||||
.s_pause_req(1'b0),
|
||||
.s_pause_ack(),
|
||||
.m_pause_req(1'b0),
|
||||
.m_pause_ack(),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Status
|
||||
*/
|
||||
.s_status_depth(),
|
||||
.s_status_depth_commit(),
|
||||
.s_status_overflow(),
|
||||
.s_status_bad_frame(),
|
||||
.s_status_good_frame(),
|
||||
.m_status_depth(),
|
||||
.m_status_depth_commit(),
|
||||
.m_status_overflow(rx_fifo_overflow),
|
||||
.m_status_bad_frame(rx_fifo_bad_frame),
|
||||
.m_status_good_frame(rx_fifo_good_frame)
|
||||
);
|
||||
|
||||
endmodule
|
||||
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