mirror of
https://github.com/fpganinja/taxi.git
synced 2025-12-09 17:08:38 -08:00
prim: Add priority encoder and testbench
Signed-off-by: Alex Forencich <alex@alexforencich.com>
This commit is contained in:
76
rtl/prim/taxi_penc.sv
Normal file
76
rtl/prim/taxi_penc.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,76 @@
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// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
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/*
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Copyright (c) 2014-2025 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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* Priority encoder module
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*/
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module taxi_penc #
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(
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parameter WIDTH = 4,
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// LSB priority selection
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parameter logic LSB_HIGH_PRIO = 1'b0
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)
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(
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input wire logic [WIDTH-1:0] input_mask,
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output wire logic output_valid,
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output wire logic [$clog2(WIDTH)-1:0] output_index,
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output wire logic [WIDTH-1:0] output_mask
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);
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// hopefully a temporary workaround
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// verilator lint_off UNOPTFLAT
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localparam CL_WIDTH = $clog2(WIDTH);
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localparam LEVELS = WIDTH > 2 ? CL_WIDTH : 1;
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localparam W = 2**LEVELS;
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// pad input to even power of two
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wire [W-1:0] mask = {{W-WIDTH{1'b0}}, input_mask};
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wire [W/2-1:0] stage_valid[LEVELS];
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wire [W/2-1:0] stage_enc[LEVELS];
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// process input bits; generate valid bit and encoded bit for each pair
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for (genvar n = 0; n < W/2; n = n + 1) begin : loop_in
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assign stage_valid[0][n] = |mask[n*2+1:n*2];
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if (LSB_HIGH_PRIO) begin
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// bit 0 is highest priority
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assign stage_enc[0][n] = !mask[n*2+0];
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end else begin
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// bit 0 is lowest priority
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assign stage_enc[0][n] = mask[n*2+1];
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end
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end
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// compress down to single valid bit and encoded bus
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for (genvar l = 1; l < LEVELS; l = l + 1) begin : loop_levels
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for (genvar n = 0; n < W/(2*2**l); n = n + 1) begin : loop_compress
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assign stage_valid[l][n] = |stage_valid[l-1][n*2+1:n*2];
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if (LSB_HIGH_PRIO) begin
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// bit 0 is highest priority
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assign stage_enc[l][(n+1)*(l+1)-1:n*(l+1)] = stage_valid[l-1][n*2+0] ? {1'b0, stage_enc[l-1][(n*2+1)*l-1:(n*2+0)*l]} : {1'b1, stage_enc[l-1][(n*2+2)*l-1:(n*2+1)*l]};
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||||||
|
end else begin
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||||||
|
// bit 0 is lowest priority
|
||||||
|
assign stage_enc[l][(n+1)*(l+1)-1:n*(l+1)] = stage_valid[l-1][n*2+1] ? {1'b1, stage_enc[l-1][(n*2+2)*l-1:(n*2+1)*l]} : {1'b0, stage_enc[l-1][(n*2+1)*l-1:(n*2+0)*l]};
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||||||
|
end
|
||||||
|
end
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|
end
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assign output_valid = stage_valid[LEVELS-1][0];
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assign output_index = CL_WIDTH'(stage_enc[LEVELS-1]);
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assign output_mask = WIDTH'(output_valid) << output_index;
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endmodule
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`resetall
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46
tb/prim/taxi_penc/Makefile
Normal file
46
tb/prim/taxi_penc/Makefile
Normal file
@@ -0,0 +1,46 @@
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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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TOPLEVEL_LANG = verilog
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SIM ?= verilator
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WAVES ?= 0
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COCOTB_HDL_TIMEUNIT = 1ns
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COCOTB_HDL_TIMEPRECISION = 1ps
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DUT = taxi_penc
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COCOTB_TEST_MODULES = test_$(DUT)
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COCOTB_TOPLEVEL = $(DUT)
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MODULE = $(COCOTB_TEST_MODULES)
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TOPLEVEL = $(COCOTB_TOPLEVEL)
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VERILOG_SOURCES += ../../../rtl/prim/$(DUT).sv
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# handle file list files
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process_f_file = $(call process_f_files,$(addprefix $(dir $1),$(shell cat $1)))
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process_f_files = $(foreach f,$1,$(if $(filter %.f,$f),$(call process_f_file,$f),$f))
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|
uniq_base = $(if $1,$(call uniq_base,$(foreach f,$1,$(if $(filter-out $(notdir $(lastword $1)),$(notdir $f)),$f,))) $(lastword $1))
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VERILOG_SOURCES := $(call uniq_base,$(call process_f_files,$(VERILOG_SOURCES)))
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# module parameters
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export PARAM_WIDTH := 32
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export PARAM_LSB_HIGH_PRIO := "1'b0"
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ifeq ($(SIM), icarus)
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PLUSARGS += -fst
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COMPILE_ARGS += $(foreach v,$(filter PARAM_%,$(.VARIABLES)),-P $(COCOTB_TOPLEVEL).$(subst PARAM_,,$(v))=$($(v)))
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else ifeq ($(SIM), verilator)
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COMPILE_ARGS += $(foreach v,$(filter PARAM_%,$(.VARIABLES)),-G$(subst PARAM_,,$(v))=$($(v)))
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ifeq ($(WAVES), 1)
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COMPILE_ARGS += --trace-fst
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VERILATOR_TRACE = 1
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endif
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|
endif
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include $(shell cocotb-config --makefiles)/Makefile.sim
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123
tb/prim/taxi_penc/test_taxi_penc.py
Normal file
123
tb/prim/taxi_penc/test_taxi_penc.py
Normal file
@@ -0,0 +1,123 @@
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#!/usr/bin/env python
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# SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
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"""
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Copyright (c) 2020-2025 FPGA Ninja, LLC
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Authors:
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- Alex Forencich
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"""
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import logging
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import os
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import cocotb_test.simulator
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import pytest
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import cocotb
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from cocotb.triggers import Timer
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@cocotb.test()
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async def run_single_bit(dut):
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log = logging.getLogger("cocotb.tb")
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log.setLevel(logging.DEBUG)
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for i in range(32):
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in_val = 1 << i
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log.info("In: 0x%08x", in_val)
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dut.input_mask.value = in_val
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await Timer(1, "ns")
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log.info("Out (index): %d", int(dut.output_index.value))
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|
log.info("Out (mask): 0x%08x", int(dut.output_mask.value))
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assert int(dut.output_valid.value)
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assert int(dut.output_index.value) == i
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assert int(dut.output_mask.value) == 1 << i
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|
@cocotb.test()
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async def run_two_bits(dut):
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lsb_high_prio = bool(int(dut.LSB_HIGH_PRIO.value))
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|
log = logging.getLogger("cocotb.tb")
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||||||
|
log.setLevel(logging.DEBUG)
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for i in range(32):
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for j in range(32):
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in_val = (1 << i) | (1 << j)
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log.info("In: 0x%08x", in_val)
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dut.input_mask.value = in_val
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await Timer(1, "ns")
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||||||
|
log.info("Out (index): %d", int(dut.output_index.value))
|
||||||
|
log.info("Out (mask): 0x%08x", int(dut.output_mask.value))
|
||||||
|
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||||||
|
assert int(dut.output_valid.value)
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||||||
|
if lsb_high_prio:
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assert int(dut.output_index.value) == min(i, j)
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|
assert int(dut.output_mask.value) == 1 << min(i, j)
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||||||
|
else:
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|
assert int(dut.output_index.value) == max(i, j)
|
||||||
|
assert int(dut.output_mask.value) == 1 << max(i, j)
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# cocotb-test
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tests_dir = os.path.abspath(os.path.dirname(__file__))
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rtl_dir = os.path.abspath(os.path.join(tests_dir, '..', '..', '..', 'rtl'))
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def process_f_files(files):
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lst = {}
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for f in files:
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if f[-2:].lower() == '.f':
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with open(f, 'r') as fp:
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l = fp.read().split()
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for f in process_f_files([os.path.join(os.path.dirname(f), x) for x in l]):
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lst[os.path.basename(f)] = f
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|
else:
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lst[os.path.basename(f)] = f
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return list(lst.values())
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@pytest.mark.parametrize("lsb_high_prio", [0, 1])
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def test_taxi_penc(request, lsb_high_prio):
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dut = "taxi_penc"
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module = os.path.splitext(os.path.basename(__file__))[0]
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toplevel = dut
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verilog_sources = [
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os.path.join(rtl_dir, "prim", f"{dut}.sv"),
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]
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||||||
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verilog_sources = process_f_files(verilog_sources)
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parameters = {}
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parameters['WIDTH'] = 32
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parameters['LSB_HIGH_PRIO'] = f"1'b{lsb_high_prio}"
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extra_env = {f'PARAM_{k}': str(v) for k, v in parameters.items()}
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sim_build = os.path.join(tests_dir, "sim_build",
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request.node.name.replace('[', '-').replace(']', ''))
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cocotb_test.simulator.run(
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simulator="verilator",
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python_search=[tests_dir],
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verilog_sources=verilog_sources,
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toplevel=toplevel,
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module=module,
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parameters=parameters,
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sim_build=sim_build,
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extra_env=extra_env,
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)
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Reference in New Issue
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