mirror of
https://github.com/fpganinja/taxi.git
synced 2025-12-09 17:08:38 -08:00
eth: Add MAC control modules
Signed-off-by: Alex Forencich <alex@alexforencich.com>
This commit is contained in:
394
rtl/eth/taxi_mac_ctrl_tx.sv
Normal file
394
rtl/eth/taxi_mac_ctrl_tx.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,394 @@
|
||||
// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
|
||||
/*
|
||||
|
||||
Copyright (c) 2023-2025 FPGA Ninja, LLC
|
||||
|
||||
Authors:
|
||||
- Alex Forencich
|
||||
|
||||
*/
|
||||
|
||||
`resetall
|
||||
`timescale 1ns / 1ps
|
||||
`default_nettype none
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* MAC control transmitter
|
||||
*/
|
||||
module taxi_mac_ctrl_tx #
|
||||
(
|
||||
parameter ID_W = 8,
|
||||
parameter DEST_W = 8,
|
||||
parameter USER_W = 1,
|
||||
parameter MCF_PARAMS_SIZE = 18
|
||||
)
|
||||
(
|
||||
input wire logic clk,
|
||||
input wire logic rst,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream input (sink)
|
||||
*/
|
||||
taxi_axis_if.snk s_axis,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream output (source)
|
||||
*/
|
||||
taxi_axis_if.src m_axis,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* MAC control frame interface
|
||||
*/
|
||||
input wire logic mcf_valid,
|
||||
output wire logic mcf_ready,
|
||||
input wire logic [47:0] mcf_eth_dst,
|
||||
input wire logic [47:0] mcf_eth_src,
|
||||
input wire logic [15:0] mcf_eth_type,
|
||||
input wire logic [15:0] mcf_opcode,
|
||||
input wire logic [MCF_PARAMS_SIZE*8-1:0] mcf_params,
|
||||
input wire logic [ID_W-1:0] mcf_id,
|
||||
input wire logic [DEST_W-1:0] mcf_dest,
|
||||
input wire logic [USER_W-1:0] mcf_user,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Pause interface
|
||||
*/
|
||||
input wire logic tx_pause_req,
|
||||
output wire logic tx_pause_ack,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Status
|
||||
*/
|
||||
output wire logic stat_tx_mcf
|
||||
);
|
||||
|
||||
// extract parameters
|
||||
localparam DATA_W = s_axis.DATA_W;
|
||||
localparam logic KEEP_EN = s_axis.KEEP_EN && m_axis.KEEP_EN;
|
||||
localparam KEEP_W = s_axis.KEEP_W;
|
||||
localparam logic STRB_EN = s_axis.STRB_EN && m_axis.STRB_EN;
|
||||
localparam logic LAST_EN = s_axis.LAST_EN && m_axis.LAST_EN;
|
||||
localparam logic ID_EN = s_axis.ID_EN && m_axis.ID_EN;
|
||||
localparam logic DEST_EN = s_axis.DEST_EN && m_axis.DEST_EN;
|
||||
localparam logic USER_EN = s_axis.USER_EN && m_axis.USER_EN;
|
||||
|
||||
localparam BYTE_LANES = KEEP_EN ? KEEP_W : 1;
|
||||
|
||||
localparam HDR_SIZE = 60;
|
||||
|
||||
localparam CYCLE_CNT = (HDR_SIZE+BYTE_LANES-1)/BYTE_LANES;
|
||||
|
||||
localparam PTR_W = $clog2(CYCLE_CNT+1);
|
||||
|
||||
localparam OFFSET = HDR_SIZE % BYTE_LANES;
|
||||
|
||||
// check configuration
|
||||
if (BYTE_LANES * 8 != DATA_W)
|
||||
$fatal(0, "Error: AXI stream interface requires byte (8-bit) granularity (instance %m)");
|
||||
|
||||
if (MCF_PARAMS_SIZE > 44)
|
||||
$fatal(0, "Error: Maximum MCF_PARAMS_SIZE is 44 bytes (instance %m)");
|
||||
|
||||
if (m_axis.DATA_W != DATA_W)
|
||||
$fatal(0, "Error: Interface DATA_W parameter mismatch (instance %m)");
|
||||
|
||||
if (KEEP_EN && m_axis.KEEP_W != KEEP_W)
|
||||
$fatal(0, "Error: Interface KEEP_W parameter mismatch (instance %m)");
|
||||
|
||||
/*
|
||||
|
||||
MAC control frame
|
||||
|
||||
Field Length
|
||||
Destination MAC address 6 octets [01:80:C2:00:00:01]
|
||||
Source MAC address 6 octets
|
||||
Ethertype 2 octets [0x8808]
|
||||
Opcode 2 octets
|
||||
Parameters 0-44 octets
|
||||
|
||||
This module manages the transmission of MAC control frames. Control frames
|
||||
are accepted in parallel, serialized, and merged at a higher priority with
|
||||
data traffic.
|
||||
|
||||
*/
|
||||
|
||||
logic send_data_reg = 1'b0, send_data_next;
|
||||
logic send_mcf_reg = 1'b0, send_mcf_next;
|
||||
logic [PTR_W-1:0] ptr_reg = 0, ptr_next;
|
||||
|
||||
logic s_axis_tready_reg = 1'b0, s_axis_tready_next;
|
||||
logic mcf_ready_reg = 1'b0, mcf_ready_next;
|
||||
logic tx_pause_ack_reg = 1'b0, tx_pause_ack_next;
|
||||
logic stat_tx_mcf_reg = 1'b0, stat_tx_mcf_next;
|
||||
|
||||
// internal datapath
|
||||
logic [DATA_W-1:0] m_axis_tdata_int;
|
||||
logic [KEEP_W-1:0] m_axis_tkeep_int;
|
||||
logic m_axis_tvalid_int;
|
||||
logic m_axis_tready_int_reg = 1'b0;
|
||||
logic m_axis_tlast_int;
|
||||
logic [ID_W-1:0] m_axis_tid_int;
|
||||
logic [DEST_W-1:0] m_axis_tdest_int;
|
||||
logic [USER_W-1:0] m_axis_tuser_int;
|
||||
wire m_axis_tready_int_early;
|
||||
|
||||
assign s_axis.tready = s_axis_tready_reg;
|
||||
assign mcf_ready = mcf_ready_reg;
|
||||
assign tx_pause_ack = tx_pause_ack_reg;
|
||||
assign stat_tx_mcf = stat_tx_mcf_reg;
|
||||
|
||||
always_comb begin
|
||||
send_data_next = send_data_reg;
|
||||
send_mcf_next = send_mcf_reg;
|
||||
ptr_next = ptr_reg;
|
||||
|
||||
s_axis_tready_next = 1'b0;
|
||||
mcf_ready_next = 1'b0;
|
||||
tx_pause_ack_next = tx_pause_ack_reg;
|
||||
stat_tx_mcf_next = 1'b0;
|
||||
|
||||
m_axis_tdata_int = 0;
|
||||
m_axis_tkeep_int = 0;
|
||||
m_axis_tvalid_int = 1'b0;
|
||||
m_axis_tlast_int = 1'b0;
|
||||
m_axis_tid_int = 0;
|
||||
m_axis_tdest_int = 0;
|
||||
m_axis_tuser_int = 0;
|
||||
|
||||
if (!send_data_reg && !send_mcf_reg) begin
|
||||
m_axis_tdata_int = s_axis.tdata;
|
||||
m_axis_tkeep_int = s_axis.tkeep;
|
||||
m_axis_tvalid_int = 1'b0;
|
||||
m_axis_tlast_int = s_axis.tlast;
|
||||
m_axis_tid_int = s_axis.tid;
|
||||
m_axis_tdest_int = s_axis.tdest;
|
||||
m_axis_tuser_int = USER_W'(s_axis.tuser);
|
||||
s_axis_tready_next = m_axis_tready_int_early && !tx_pause_req;
|
||||
tx_pause_ack_next = tx_pause_req;
|
||||
if (s_axis.tvalid && s_axis.tready) begin
|
||||
s_axis_tready_next = m_axis_tready_int_early;
|
||||
tx_pause_ack_next = 1'b0;
|
||||
m_axis_tvalid_int = 1'b1;
|
||||
if (s_axis.tlast) begin
|
||||
s_axis_tready_next = m_axis_tready_int_early && !mcf_valid && !mcf_ready;
|
||||
send_data_next = 1'b0;
|
||||
end else begin
|
||||
send_data_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end else if (mcf_valid) begin
|
||||
s_axis_tready_next = 1'b0;
|
||||
ptr_next = 0;
|
||||
send_mcf_next = 1'b1;
|
||||
mcf_ready_next = (CYCLE_CNT == 1) && m_axis_tready_int_early;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (send_data_reg) begin
|
||||
m_axis_tdata_int = s_axis.tdata;
|
||||
m_axis_tkeep_int = s_axis.tkeep;
|
||||
m_axis_tvalid_int = 1'b0;
|
||||
m_axis_tlast_int = s_axis.tlast;
|
||||
m_axis_tid_int = s_axis.tid;
|
||||
m_axis_tdest_int = s_axis.tdest;
|
||||
m_axis_tuser_int = USER_W'(s_axis.tuser);
|
||||
s_axis_tready_next = m_axis_tready_int_early;
|
||||
if (s_axis.tvalid && s_axis.tready) begin
|
||||
m_axis_tvalid_int = 1'b1;
|
||||
if (s_axis.tlast) begin
|
||||
s_axis_tready_next = m_axis_tready_int_early && !tx_pause_req;
|
||||
send_data_next = 1'b0;
|
||||
if (mcf_valid) begin
|
||||
s_axis_tready_next = 1'b0;
|
||||
ptr_next = 0;
|
||||
send_mcf_next = 1'b1;
|
||||
mcf_ready_next = (CYCLE_CNT == 1) && m_axis_tready_int_early;
|
||||
end
|
||||
end else begin
|
||||
send_data_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (send_mcf_reg) begin
|
||||
mcf_ready_next = (CYCLE_CNT == 1 || ptr_reg == PTR_W'(CYCLE_CNT-1)) && m_axis_tready_int_early;
|
||||
if (m_axis_tready_int_reg) begin
|
||||
ptr_next = ptr_reg + 1;
|
||||
|
||||
m_axis_tvalid_int = 1'b1;
|
||||
m_axis_tid_int = mcf_id;
|
||||
m_axis_tdest_int = mcf_dest;
|
||||
m_axis_tuser_int = mcf_user;
|
||||
|
||||
`define _HEADER_FIELD_(offset, field) \
|
||||
if (ptr_reg == PTR_W'(offset/BYTE_LANES)) begin \
|
||||
m_axis_tdata_int[(offset%BYTE_LANES)*8 +: 8] = field; \
|
||||
m_axis_tkeep_int[offset%BYTE_LANES] = 1'b1; \
|
||||
end
|
||||
|
||||
`_HEADER_FIELD_(0, mcf_eth_dst[5*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(1, mcf_eth_dst[4*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(2, mcf_eth_dst[3*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(3, mcf_eth_dst[2*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(4, mcf_eth_dst[1*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(5, mcf_eth_dst[0*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(6, mcf_eth_src[5*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(7, mcf_eth_src[4*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(8, mcf_eth_src[3*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(9, mcf_eth_src[2*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(10, mcf_eth_src[1*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(11, mcf_eth_src[0*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(12, mcf_eth_type[1*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(13, mcf_eth_type[0*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(14, mcf_opcode[1*8 +: 8])
|
||||
`_HEADER_FIELD_(15, mcf_opcode[0*8 +: 8])
|
||||
|
||||
for (integer k = 0; k < HDR_SIZE-16; k = k + 1) begin
|
||||
if (ptr_reg == PTR_W'((16+k)/BYTE_LANES)) begin
|
||||
if (k < MCF_PARAMS_SIZE) begin
|
||||
m_axis_tdata_int[((16+k)%BYTE_LANES)*8 +: 8] = mcf_params[k*8 +: 8];
|
||||
end else begin
|
||||
m_axis_tdata_int[((16+k)%BYTE_LANES)*8 +: 8] = 0;
|
||||
end
|
||||
m_axis_tkeep_int[(16+k)%BYTE_LANES] = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (ptr_reg == PTR_W'((HDR_SIZE-1)/BYTE_LANES)) begin
|
||||
s_axis_tready_next = m_axis_tready_int_early && !tx_pause_req;
|
||||
mcf_ready_next = 1'b0;
|
||||
m_axis_tlast_int = 1'b1;
|
||||
send_mcf_next = 1'b0;
|
||||
stat_tx_mcf_next = 1'b1;
|
||||
end else begin
|
||||
mcf_ready_next = (ptr_next == PTR_W'(CYCLE_CNT-1)) && m_axis_tready_int_early;
|
||||
end
|
||||
|
||||
`undef _HEADER_FIELD_
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
always_ff @(posedge clk) begin
|
||||
send_data_reg <= send_data_next;
|
||||
send_mcf_reg <= send_mcf_next;
|
||||
ptr_reg <= ptr_next;
|
||||
|
||||
s_axis_tready_reg <= s_axis_tready_next;
|
||||
mcf_ready_reg <= mcf_ready_next;
|
||||
tx_pause_ack_reg <= tx_pause_ack_next;
|
||||
stat_tx_mcf_reg <= stat_tx_mcf_next;
|
||||
|
||||
if (rst) begin
|
||||
send_data_reg <= 1'b0;
|
||||
send_mcf_reg <= 1'b0;
|
||||
ptr_reg <= 0;
|
||||
s_axis_tready_reg <= 1'b0;
|
||||
mcf_ready_reg <= 1'b0;
|
||||
tx_pause_ack_reg <= 1'b0;
|
||||
stat_tx_mcf_reg <= 1'b0;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
// output datapath logic
|
||||
reg [DATA_W-1:0] m_axis_tdata_reg = '0;
|
||||
reg [KEEP_W-1:0] m_axis_tkeep_reg = '0;
|
||||
reg m_axis_tvalid_reg = 1'b0, m_axis_tvalid_next;
|
||||
reg m_axis_tlast_reg = 1'b0;
|
||||
reg [ID_W-1:0] m_axis_tid_reg = '0;
|
||||
reg [DEST_W-1:0] m_axis_tdest_reg = '0;
|
||||
reg [USER_W-1:0] m_axis_tuser_reg = '0;
|
||||
|
||||
reg [DATA_W-1:0] temp_m_axis_tdata_reg = '0;
|
||||
reg [KEEP_W-1:0] temp_m_axis_tkeep_reg = '0;
|
||||
reg temp_m_axis_tvalid_reg = 1'b0, temp_m_axis_tvalid_next;
|
||||
reg temp_m_axis_tlast_reg = 1'b0;
|
||||
reg [ID_W-1:0] temp_m_axis_tid_reg = '0;
|
||||
reg [DEST_W-1:0] temp_m_axis_tdest_reg = '0;
|
||||
reg [USER_W-1:0] temp_m_axis_tuser_reg = '0;
|
||||
|
||||
// datapath control
|
||||
reg store_axis_int_to_output;
|
||||
reg store_axis_int_to_temp;
|
||||
reg store_axis_temp_to_output;
|
||||
|
||||
assign m_axis.tdata = m_axis_tdata_reg;
|
||||
assign m_axis.tkeep = KEEP_EN ? m_axis_tkeep_reg : '1;
|
||||
assign m_axis.tstrb = m_axis.tkeep;
|
||||
assign m_axis.tvalid = m_axis_tvalid_reg;
|
||||
assign m_axis.tlast = m_axis_tlast_reg;
|
||||
assign m_axis.tid = ID_EN ? m_axis_tid_reg : '0;
|
||||
assign m_axis.tdest = DEST_EN ? m_axis_tdest_reg : '0;
|
||||
assign m_axis.tuser = USER_EN ? m_axis_tuser_reg : '0;
|
||||
|
||||
// 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)
|
||||
assign m_axis_tready_int_early = m_axis.tready || (!temp_m_axis_tvalid_reg && (!m_axis_tvalid_reg || !m_axis_tvalid_int));
|
||||
|
||||
always_comb begin
|
||||
// transfer sink ready state to source
|
||||
m_axis_tvalid_next = m_axis_tvalid_reg;
|
||||
temp_m_axis_tvalid_next = temp_m_axis_tvalid_reg;
|
||||
|
||||
store_axis_int_to_output = 1'b0;
|
||||
store_axis_int_to_temp = 1'b0;
|
||||
store_axis_temp_to_output = 1'b0;
|
||||
|
||||
if (m_axis_tready_int_reg) begin
|
||||
// input is ready
|
||||
if (m_axis.tready || !m_axis_tvalid_reg) begin
|
||||
// output is ready or currently not valid, transfer data to output
|
||||
m_axis_tvalid_next = m_axis_tvalid_int;
|
||||
store_axis_int_to_output = 1'b1;
|
||||
end else begin
|
||||
// output is not ready, store input in temp
|
||||
temp_m_axis_tvalid_next = m_axis_tvalid_int;
|
||||
store_axis_int_to_temp = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end else if (m_axis.tready) begin
|
||||
// input is not ready, but output is ready
|
||||
m_axis_tvalid_next = temp_m_axis_tvalid_reg;
|
||||
temp_m_axis_tvalid_next = 1'b0;
|
||||
store_axis_temp_to_output = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
always_ff @(posedge clk) begin
|
||||
m_axis_tvalid_reg <= m_axis_tvalid_next;
|
||||
m_axis_tready_int_reg <= m_axis_tready_int_early;
|
||||
temp_m_axis_tvalid_reg <= temp_m_axis_tvalid_next;
|
||||
|
||||
// datapath
|
||||
if (store_axis_int_to_output) begin
|
||||
m_axis_tdata_reg <= m_axis_tdata_int;
|
||||
m_axis_tkeep_reg <= m_axis_tkeep_int;
|
||||
m_axis_tlast_reg <= m_axis_tlast_int;
|
||||
m_axis_tid_reg <= m_axis_tid_int;
|
||||
m_axis_tdest_reg <= m_axis_tdest_int;
|
||||
m_axis_tuser_reg <= m_axis_tuser_int;
|
||||
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_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_int_to_temp) begin
|
||||
temp_m_axis_tdata_reg <= m_axis_tdata_int;
|
||||
temp_m_axis_tkeep_reg <= m_axis_tkeep_int;
|
||||
temp_m_axis_tlast_reg <= m_axis_tlast_int;
|
||||
temp_m_axis_tid_reg <= m_axis_tid_int;
|
||||
temp_m_axis_tdest_reg <= m_axis_tdest_int;
|
||||
temp_m_axis_tuser_reg <= m_axis_tuser_int;
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (rst) begin
|
||||
m_axis_tvalid_reg <= 1'b0;
|
||||
m_axis_tready_int_reg <= 1'b0;
|
||||
temp_m_axis_tvalid_reg <= 1'b0;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
endmodule
|
||||
|
||||
`resetall
|
||||
Reference in New Issue
Block a user