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synced 2025-12-09 17:08:38 -08:00
lss: Add UART module and testbench
Signed-off-by: Alex Forencich <alex@alexforencich.com>
This commit is contained in:
4
rtl/lss/taxi_uart.f
Normal file
4
rtl/lss/taxi_uart.f
Normal file
@@ -0,0 +1,4 @@
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taxi_uart.sv
|
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taxi_uart_rx.sv
|
||||
taxi_uart_tx.sv
|
||||
../axis/taxi_axis_if.sv
|
||||
117
rtl/lss/taxi_uart.sv
Normal file
117
rtl/lss/taxi_uart.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,117 @@
|
||||
// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
|
||||
/*
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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
|
||||
`timescale 1ns / 1ps
|
||||
`default_nettype none
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream UART
|
||||
*/
|
||||
module taxi_uart #
|
||||
(
|
||||
parameter DATA_W = 8
|
||||
)
|
||||
(
|
||||
input wire logic clk,
|
||||
input wire logic rst,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream input (sink)
|
||||
*/
|
||||
taxi_axis_if.snk s_axis_tx,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream output (source)
|
||||
*/
|
||||
taxi_axis_if.src m_axis_rx,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* UART interface
|
||||
*/
|
||||
input wire logic rxd,
|
||||
output wire logic txd,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Status
|
||||
*/
|
||||
output wire logic tx_busy,
|
||||
output wire logic rx_busy,
|
||||
output wire logic rx_overrun_error,
|
||||
output wire logic rx_frame_error,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Configuration
|
||||
*/
|
||||
input wire logic [15:0] prescale
|
||||
|
||||
);
|
||||
|
||||
taxi_uart_tx #(
|
||||
.DATA_W(DATA_W)
|
||||
)
|
||||
uart_tx_inst (
|
||||
.clk(clk),
|
||||
.rst(rst),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream input (sink)
|
||||
*/
|
||||
.s_axis_tx(s_axis_tx),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* UART interface
|
||||
*/
|
||||
.txd(txd),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Status
|
||||
*/
|
||||
.busy(tx_busy),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Configuration
|
||||
*/
|
||||
.prescale(prescale)
|
||||
);
|
||||
|
||||
taxi_uart_rx #(
|
||||
.DATA_W(DATA_W)
|
||||
)
|
||||
uart_rx_inst (
|
||||
.clk(clk),
|
||||
.rst(rst),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream output (source)
|
||||
*/
|
||||
.m_axis_rx(m_axis_rx),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* UART interface
|
||||
*/
|
||||
.rxd(rxd),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Status
|
||||
*/
|
||||
.busy(rx_busy),
|
||||
.overrun_error(rx_overrun_error),
|
||||
.frame_error(rx_frame_error),
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Configuration
|
||||
*/
|
||||
.prescale(prescale)
|
||||
);
|
||||
|
||||
endmodule
|
||||
|
||||
`resetall
|
||||
135
rtl/lss/taxi_uart_rx.sv
Normal file
135
rtl/lss/taxi_uart_rx.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,135 @@
|
||||
// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
|
||||
/*
|
||||
|
||||
Copyright (c) 2014-2025 FPGA Ninja, LLC
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||||
|
||||
Authors:
|
||||
- Alex Forencich
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|
||||
*/
|
||||
|
||||
`resetall
|
||||
`timescale 1ns / 1ps
|
||||
`default_nettype none
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream UART (RX)
|
||||
*/
|
||||
module taxi_uart_rx #
|
||||
(
|
||||
parameter DATA_W = 8
|
||||
)
|
||||
(
|
||||
input wire logic clk,
|
||||
input wire logic rst,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream output (source)
|
||||
*/
|
||||
taxi_axis_if.src m_axis_rx,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* UART interface
|
||||
*/
|
||||
input wire logic rxd,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Status
|
||||
*/
|
||||
output wire logic busy,
|
||||
output wire logic overrun_error,
|
||||
output wire logic frame_error,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Configuration
|
||||
*/
|
||||
input wire logic [15:0] prescale
|
||||
|
||||
);
|
||||
|
||||
// check configuration
|
||||
if (m_axis_rx.DATA_W != DATA_W)
|
||||
$fatal(0, "Error: Interface parameter DATA_W mismatch (instance %m)");
|
||||
|
||||
logic [DATA_W-1:0] m_axis_tdata_reg = 0;
|
||||
logic m_axis_tvalid_reg = 0;
|
||||
|
||||
logic rxd_reg = 1;
|
||||
|
||||
logic busy_reg = 0;
|
||||
logic overrun_error_reg = 0;
|
||||
logic frame_error_reg = 0;
|
||||
|
||||
logic [DATA_W-1:0] data_reg = 0;
|
||||
logic [18:0] prescale_reg = 0;
|
||||
logic [3:0] bit_cnt_reg = 0;
|
||||
|
||||
assign m_axis_rx.tdata = m_axis_tdata_reg;
|
||||
assign m_axis_rx.tkeep = 1'b1;
|
||||
assign m_axis_rx.tstrb = m_axis_rx.tkeep;
|
||||
assign m_axis_rx.tvalid = m_axis_tvalid_reg;
|
||||
assign m_axis_rx.tlast = 1'b1;
|
||||
|
||||
assign busy = busy_reg;
|
||||
assign overrun_error = overrun_error_reg;
|
||||
assign frame_error = frame_error_reg;
|
||||
|
||||
always_ff @(posedge clk) begin
|
||||
rxd_reg <= rxd;
|
||||
overrun_error_reg <= 0;
|
||||
frame_error_reg <= 0;
|
||||
|
||||
if (m_axis_rx.tvalid && m_axis_rx.tready) begin
|
||||
m_axis_tvalid_reg <= 0;
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (prescale_reg > 0) begin
|
||||
prescale_reg <= prescale_reg - 1;
|
||||
end else if (bit_cnt_reg > 0) begin
|
||||
if (bit_cnt_reg > DATA_W+1) begin
|
||||
if (!rxd_reg) begin
|
||||
bit_cnt_reg <= bit_cnt_reg - 1;
|
||||
prescale_reg <= {prescale, 3'd0}-1;
|
||||
end else begin
|
||||
bit_cnt_reg <= 0;
|
||||
prescale_reg <= 0;
|
||||
end
|
||||
end else if (bit_cnt_reg > 1) begin
|
||||
bit_cnt_reg <= bit_cnt_reg - 1;
|
||||
prescale_reg <= {prescale, 3'd0}-1;
|
||||
data_reg <= {rxd_reg, data_reg[DATA_W-1:1]};
|
||||
end else if (bit_cnt_reg == 1) begin
|
||||
bit_cnt_reg <= bit_cnt_reg - 1;
|
||||
if (rxd_reg) begin
|
||||
m_axis_tdata_reg <= data_reg;
|
||||
m_axis_tvalid_reg <= 1;
|
||||
overrun_error_reg <= m_axis_tvalid_reg;
|
||||
end else begin
|
||||
frame_error_reg <= 1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
end else begin
|
||||
busy_reg <= 0;
|
||||
if (!rxd_reg) begin
|
||||
prescale_reg <= {prescale, 2'd0}-2;
|
||||
bit_cnt_reg <= DATA_W+2;
|
||||
data_reg <= 0;
|
||||
busy_reg <= 1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (rst) begin
|
||||
m_axis_tdata_reg <= 0;
|
||||
m_axis_tvalid_reg <= 0;
|
||||
rxd_reg <= 1;
|
||||
prescale_reg <= 0;
|
||||
bit_cnt_reg <= 0;
|
||||
busy_reg <= 0;
|
||||
overrun_error_reg <= 0;
|
||||
frame_error_reg <= 0;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
endmodule
|
||||
|
||||
`resetall
|
||||
106
rtl/lss/taxi_uart_tx.sv
Normal file
106
rtl/lss/taxi_uart_tx.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,106 @@
|
||||
// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
|
||||
/*
|
||||
|
||||
Copyright (c) 2014-2025 FPGA Ninja, LLC
|
||||
|
||||
Authors:
|
||||
- Alex Forencich
|
||||
|
||||
*/
|
||||
|
||||
`resetall
|
||||
`timescale 1ns / 1ps
|
||||
`default_nettype none
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream UART (TX)
|
||||
*/
|
||||
module taxi_uart_tx #
|
||||
(
|
||||
parameter DATA_W = 8
|
||||
)
|
||||
(
|
||||
input wire logic clk,
|
||||
input wire logic rst,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* AXI4-Stream input (sink)
|
||||
*/
|
||||
taxi_axis_if.snk s_axis_tx,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* UART interface
|
||||
*/
|
||||
output wire logic txd,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Status
|
||||
*/
|
||||
output wire logic busy,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Configuration
|
||||
*/
|
||||
input wire logic [15:0] prescale
|
||||
);
|
||||
|
||||
// check configuration
|
||||
if (s_axis_tx.DATA_W != DATA_W)
|
||||
$fatal(0, "Error: Interface parameter DATA_W mismatch (instance %m)");
|
||||
|
||||
logic s_axis_tready_reg = 0;
|
||||
|
||||
logic txd_reg = 1;
|
||||
|
||||
logic busy_reg = 0;
|
||||
|
||||
logic [DATA_W:0] data_reg = 0;
|
||||
logic [18:0] prescale_reg = 0;
|
||||
logic [3:0] bit_cnt_reg = 0;
|
||||
|
||||
assign s_axis_tx.tready = s_axis_tready_reg;
|
||||
|
||||
assign txd = txd_reg;
|
||||
|
||||
assign busy = busy_reg;
|
||||
|
||||
always_ff @(posedge clk) begin
|
||||
if (prescale_reg > 0) begin
|
||||
s_axis_tready_reg <= 0;
|
||||
prescale_reg <= prescale_reg - 1;
|
||||
end else if (bit_cnt_reg == 0) begin
|
||||
s_axis_tready_reg <= 1;
|
||||
busy_reg <= 0;
|
||||
|
||||
if (s_axis_tx.tvalid) begin
|
||||
s_axis_tready_reg <= !s_axis_tready_reg;
|
||||
prescale_reg <= {prescale, 3'd0}-1;
|
||||
bit_cnt_reg <= DATA_W+1;
|
||||
data_reg <= {1'b1, s_axis_tx.tdata};
|
||||
txd_reg <= 0;
|
||||
busy_reg <= 1;
|
||||
end
|
||||
end else begin
|
||||
if (bit_cnt_reg > 1) begin
|
||||
bit_cnt_reg <= bit_cnt_reg - 1;
|
||||
prescale_reg <= {prescale, 3'd0}-1;
|
||||
{data_reg, txd_reg} <= {1'b0, data_reg};
|
||||
end else if (bit_cnt_reg == 1) begin
|
||||
bit_cnt_reg <= bit_cnt_reg - 1;
|
||||
prescale_reg <= {prescale, 3'd0}-1;
|
||||
txd_reg <= 1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (rst) begin
|
||||
s_axis_tready_reg <= 0;
|
||||
txd_reg <= 1;
|
||||
prescale_reg <= 0;
|
||||
bit_cnt_reg <= 0;
|
||||
busy_reg <= 0;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
endmodule
|
||||
|
||||
`resetall
|
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