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axis: Add AXI stream broadcaster module and testbench
Signed-off-by: Alex Forencich <alex@alexforencich.com>
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179
rtl/axis/taxi_axis_broadcast.sv
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179
rtl/axis/taxi_axis_broadcast.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,179 @@
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||||
// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
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/*
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||||
Copyright (c) 2019-2025 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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* AXI4-Stream broadcaster
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*/
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module taxi_axis_broadcast #
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(
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// Number of AXI stream outputs
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parameter M_COUNT = 4
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)
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(
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input wire logic clk,
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input wire logic rst,
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/*
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* AXI4-Stream input (sink)
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*/
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||||
taxi_axis_if.snk s_axis,
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||||
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||||
/*
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||||
* AXI4-Stream outputs (sources)
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*/
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||||
taxi_axis_if.src m_axis[M_COUNT-1:0]
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||||
);
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// extract parameters
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localparam DATA_W = s_axis.DATA_W;
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localparam logic KEEP_EN = s_axis.KEEP_EN && m_axis.KEEP_EN;
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||||
localparam KEEP_W = s_axis.KEEP_W;
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||||
localparam logic STRB_EN = s_axis.STRB_EN && m_axis.STRB_EN;
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||||
localparam logic LAST_EN = s_axis.LAST_EN && m_axis.LAST_EN;
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||||
localparam logic ID_EN = s_axis.ID_EN && m_axis.ID_EN;
|
||||
localparam ID_W = s_axis.ID_W;
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||||
localparam logic DEST_EN = s_axis.DEST_EN && m_axis.DEST_EN;
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||||
localparam DEST_W = s_axis.DEST_W;
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||||
localparam logic USER_EN = s_axis.USER_EN && m_axis.USER_EN;
|
||||
localparam USER_W = s_axis.USER_W;
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||||
// check configuration
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||||
if (m_axis.DATA_W != DATA_W)
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$fatal(0, "Error: Interface DATA_W parameter mismatch (instance %m)");
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||||
if (KEEP_EN && m_axis.KEEP_W != KEEP_W)
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||||
$fatal(0, "Error: Interface KEEP_W parameter mismatch (instance %m)");
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// datapath registers
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||||
logic s_axis_tready_reg = 1'b0, s_axis_tready_next;
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||||
logic [DATA_W-1:0] m_axis_tdata_reg = '0;
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||||
logic [KEEP_W-1:0] m_axis_tkeep_reg = '0;
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||||
logic [KEEP_W-1:0] m_axis_tstrb_reg = '0;
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||||
logic [M_COUNT-1:0] m_axis_tvalid_reg = '0, m_axis_tvalid_next;
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||||
logic m_axis_tlast_reg = 1'b0;
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||||
logic [ID_W-1:0] m_axis_tid_reg = '0;
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||||
logic [DEST_W-1:0] m_axis_tdest_reg = '0;
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||||
logic [USER_W-1:0] m_axis_tuser_reg = '0;
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||||
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||||
logic [DATA_W-1:0] temp_m_axis_tdata_reg = '0;
|
||||
logic [KEEP_W-1:0] temp_m_axis_tkeep_reg = '0;
|
||||
logic [KEEP_W-1:0] temp_m_axis_tstrb_reg = '0;
|
||||
logic temp_m_axis_tvalid_reg = 1'b0, temp_m_axis_tvalid_next;
|
||||
logic temp_m_axis_tlast_reg = 1'b0;
|
||||
logic [ID_W-1:0] temp_m_axis_tid_reg = '0;
|
||||
logic [DEST_W-1:0] temp_m_axis_tdest_reg = '0;
|
||||
logic [USER_W-1:0] temp_m_axis_tuser_reg = '0;
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||||
|
||||
// // datapath control
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||||
logic store_axis_input_to_output;
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||||
logic store_axis_input_to_temp;
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||||
logic store_axis_temp_to_output;
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||||
|
||||
assign s_axis.tready = s_axis_tready_reg;
|
||||
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||||
wire [M_COUNT-1:0] m_axis_tready;
|
||||
wire [M_COUNT-1:0] m_axis_tvalid;
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||||
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||||
for (genvar n = 0; n < M_COUNT; n = n + 1) begin
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||||
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||||
assign m_axis[n].tdata = m_axis_tdata_reg;
|
||||
assign m_axis[n].tkeep = KEEP_EN ? m_axis_tkeep_reg : '1;
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||||
assign m_axis[n].tstrb = STRB_EN ? m_axis_tstrb_reg : m_axis[n].tkeep;
|
||||
assign m_axis[n].tvalid = m_axis_tvalid_reg[n];
|
||||
assign m_axis[n].tlast = LAST_EN ? m_axis_tlast_reg : 1'b1;
|
||||
assign m_axis[n].tid = ID_EN ? m_axis_tid_reg : '0;
|
||||
assign m_axis[n].tdest = DEST_EN ? m_axis_tdest_reg : '0;
|
||||
assign m_axis[n].tuser = USER_EN ? m_axis_tuser_reg : '0;
|
||||
|
||||
assign m_axis_tready[n] = m_axis[n].tready;
|
||||
assign m_axis_tvalid[n] = m_axis[n].tvalid;
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||||
|
||||
end
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||||
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||||
// enable ready input next cycle if output is ready or the temp reg will not be filled on the next cycle (output reg empty or no input)
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||||
wire s_axis_tready_early = ((m_axis_tready & m_axis_tvalid) == m_axis_tvalid) || (!temp_m_axis_tvalid_reg && (m_axis_tvalid == 0 || !s_axis.tvalid));
|
||||
|
||||
always @* begin
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||||
// transfer sink ready state to source
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||||
m_axis_tvalid_next = m_axis_tvalid_reg & ~m_axis_tready;
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||||
temp_m_axis_tvalid_next = temp_m_axis_tvalid_reg;
|
||||
|
||||
store_axis_input_to_output = 1'b0;
|
||||
store_axis_input_to_temp = 1'b0;
|
||||
store_axis_temp_to_output = 1'b0;
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||||
|
||||
if (s_axis_tready_reg) begin
|
||||
// input is ready
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||||
if (((m_axis_tready & m_axis_tvalid) == m_axis_tvalid) || m_axis_tvalid == 0) begin
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||||
// output is ready or currently not valid, transfer data to output
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||||
m_axis_tvalid_next = {M_COUNT{s_axis.tvalid}};
|
||||
store_axis_input_to_output = 1'b1;
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||||
end else begin
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||||
// output is not ready, store input in temp
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||||
temp_m_axis_tvalid_next = s_axis.tvalid;
|
||||
store_axis_input_to_temp = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end else if ((m_axis_tready & m_axis_tvalid) == m_axis_tvalid) begin
|
||||
// input is not ready, but output is ready
|
||||
m_axis_tvalid_next = {M_COUNT{temp_m_axis_tvalid_reg}};
|
||||
temp_m_axis_tvalid_next = 1'b0;
|
||||
store_axis_temp_to_output = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
always @(posedge clk) begin
|
||||
s_axis_tready_reg <= s_axis_tready_early;
|
||||
m_axis_tvalid_reg <= m_axis_tvalid_next;
|
||||
temp_m_axis_tvalid_reg <= temp_m_axis_tvalid_next;
|
||||
|
||||
// datapath
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||||
if (store_axis_input_to_output) begin
|
||||
m_axis_tdata_reg <= s_axis.tdata;
|
||||
m_axis_tkeep_reg <= s_axis.tkeep;
|
||||
m_axis_tstrb_reg <= s_axis.tstrb;
|
||||
m_axis_tlast_reg <= s_axis.tlast;
|
||||
m_axis_tid_reg <= s_axis.tid;
|
||||
m_axis_tdest_reg <= s_axis.tdest;
|
||||
m_axis_tuser_reg <= s_axis.tuser;
|
||||
end else if (store_axis_temp_to_output) begin
|
||||
m_axis_tdata_reg <= temp_m_axis_tdata_reg;
|
||||
m_axis_tkeep_reg <= temp_m_axis_tkeep_reg;
|
||||
m_axis_tstrb_reg <= temp_m_axis_tstrb_reg;
|
||||
m_axis_tlast_reg <= temp_m_axis_tlast_reg;
|
||||
m_axis_tid_reg <= temp_m_axis_tid_reg;
|
||||
m_axis_tdest_reg <= temp_m_axis_tdest_reg;
|
||||
m_axis_tuser_reg <= temp_m_axis_tuser_reg;
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (store_axis_input_to_temp) begin
|
||||
temp_m_axis_tdata_reg <= s_axis.tdata;
|
||||
temp_m_axis_tkeep_reg <= s_axis.tkeep;
|
||||
temp_m_axis_tstrb_reg <= s_axis.tstrb;
|
||||
temp_m_axis_tlast_reg <= s_axis.tlast;
|
||||
temp_m_axis_tid_reg <= s_axis.tid;
|
||||
temp_m_axis_tdest_reg <= s_axis.tdest;
|
||||
temp_m_axis_tuser_reg <= s_axis.tuser;
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (rst) begin
|
||||
s_axis_tready_reg <= 1'b0;
|
||||
m_axis_tvalid_reg <= '0;
|
||||
temp_m_axis_tvalid_reg <= '0;
|
||||
end
|
||||
end
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||||
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endmodule
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`resetall
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