mirror of
https://github.com/fpganinja/taxi.git
synced 2025-12-09 17:08:38 -08:00
eth: Add XGMII/BASE-R encode/decode modules and testbenches
Signed-off-by: Alex Forencich <alex@alexforencich.com>
This commit is contained in:
393
rtl/eth/taxi_xgmii_baser_dec_64.sv
Normal file
393
rtl/eth/taxi_xgmii_baser_dec_64.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,393 @@
|
||||
// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
|
||||
/*
|
||||
|
||||
Copyright (c) 2018-2025 FPGA Ninja, LLC
|
||||
|
||||
Authors:
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||||
- Alex Forencich
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||||
|
||||
*/
|
||||
|
||||
`resetall
|
||||
`timescale 1ns / 1ps
|
||||
`default_nettype none
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* XGMII 10GBASE-R decoder
|
||||
*/
|
||||
module taxi_xgmii_baser_dec_64 #
|
||||
(
|
||||
parameter DATA_W = 64,
|
||||
parameter CTRL_W = (DATA_W/8),
|
||||
parameter HDR_W = 2
|
||||
)
|
||||
(
|
||||
input wire logic clk,
|
||||
input wire logic rst,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* 10GBASE-R encoded input
|
||||
*/
|
||||
input wire logic [DATA_W-1:0] encoded_rx_data,
|
||||
input wire logic [HDR_W-1:0] encoded_rx_hdr,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* XGMII interface
|
||||
*/
|
||||
output wire logic [DATA_W-1:0] xgmii_rxd,
|
||||
output wire logic [CTRL_W-1:0] xgmii_rxc,
|
||||
|
||||
/*
|
||||
* Status
|
||||
*/
|
||||
output wire logic rx_bad_block,
|
||||
output wire logic rx_sequence_error
|
||||
);
|
||||
|
||||
// check configuration
|
||||
if (DATA_W != 64)
|
||||
$fatal(0, "Error: Interface width must be 64");
|
||||
|
||||
if (CTRL_W * 8 != DATA_W)
|
||||
$fatal(0, "Error: Interface requires byte (8-bit) granularity");
|
||||
|
||||
if (HDR_W != 2)
|
||||
$fatal(0, "Error: HDR_W must be 2");
|
||||
|
||||
localparam [7:0]
|
||||
XGMII_IDLE = 8'h07,
|
||||
XGMII_LPI = 8'h06,
|
||||
XGMII_START = 8'hfb,
|
||||
XGMII_TERM = 8'hfd,
|
||||
XGMII_ERROR = 8'hfe,
|
||||
XGMII_SEQ_OS = 8'h9c,
|
||||
XGMII_RES_0 = 8'h1c,
|
||||
XGMII_RES_1 = 8'h3c,
|
||||
XGMII_RES_2 = 8'h7c,
|
||||
XGMII_RES_3 = 8'hbc,
|
||||
XGMII_RES_4 = 8'hdc,
|
||||
XGMII_RES_5 = 8'hf7,
|
||||
XGMII_SIG_OS = 8'h5c;
|
||||
|
||||
localparam [6:0]
|
||||
CTRL_IDLE = 7'h00,
|
||||
CTRL_LPI = 7'h06,
|
||||
CTRL_ERROR = 7'h1e,
|
||||
CTRL_RES_0 = 7'h2d,
|
||||
CTRL_RES_1 = 7'h33,
|
||||
CTRL_RES_2 = 7'h4b,
|
||||
CTRL_RES_3 = 7'h55,
|
||||
CTRL_RES_4 = 7'h66,
|
||||
CTRL_RES_5 = 7'h78;
|
||||
|
||||
localparam [3:0]
|
||||
O_SEQ_OS = 4'h0,
|
||||
O_SIG_OS = 4'hf;
|
||||
|
||||
localparam [1:0]
|
||||
SYNC_DATA = 2'b10,
|
||||
SYNC_CTRL = 2'b01;
|
||||
|
||||
localparam [7:0]
|
||||
BLOCK_TYPE_CTRL = 8'h1e, // C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_OS_4 = 8'h2d, // D7 D6 D5 O4 C3 C2 C1 C0 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_START_4 = 8'h33, // D7 D6 D5 C3 C2 C1 C0 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_OS_START = 8'h66, // D7 D6 D5 O0 D3 D2 D1 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_OS_04 = 8'h55, // D7 D6 D5 O4 O0 D3 D2 D1 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_START_0 = 8'h78, // D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_OS_0 = 8'h4b, // C7 C6 C5 C4 O0 D3 D2 D1 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_0 = 8'h87, // C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_1 = 8'h99, // C7 C6 C5 C4 C3 C2 D0 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_2 = 8'haa, // C7 C6 C5 C4 C3 D1 D0 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_3 = 8'hb4, // C7 C6 C5 C4 D2 D1 D0 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_4 = 8'hcc, // C7 C6 C5 D3 D2 D1 D0 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_5 = 8'hd2, // C7 C6 D4 D3 D2 D1 D0 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_6 = 8'he1, // C7 D5 D4 D3 D2 D1 D0 BT
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_7 = 8'hff; // D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 BT
|
||||
|
||||
logic [DATA_W-1:0] decoded_ctrl;
|
||||
logic [CTRL_W-1:0] decode_err;
|
||||
|
||||
logic [DATA_W-1:0] xgmii_rxd_reg = '0, xgmii_rxd_next;
|
||||
logic [CTRL_W-1:0] xgmii_rxc_reg = '0, xgmii_rxc_next;
|
||||
|
||||
logic rx_bad_block_reg = 1'b0, rx_bad_block_next;
|
||||
logic rx_sequence_error_reg = 1'b0, rx_sequence_error_next;
|
||||
logic frame_reg = 1'b0, frame_next;
|
||||
|
||||
assign xgmii_rxd = xgmii_rxd_reg;
|
||||
assign xgmii_rxc = xgmii_rxc_reg;
|
||||
|
||||
assign rx_bad_block = rx_bad_block_reg;
|
||||
assign rx_sequence_error = rx_sequence_error_reg;
|
||||
|
||||
always_comb begin
|
||||
xgmii_rxd_next = {8{XGMII_ERROR}};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'hff;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b0;
|
||||
rx_sequence_error_next = 1'b0;
|
||||
frame_next = frame_reg;
|
||||
|
||||
for (integer i = 0; i < CTRL_W; i = i + 1) begin
|
||||
case (encoded_rx_data[7*i+8 +: 7])
|
||||
CTRL_IDLE: begin
|
||||
decoded_ctrl[8*i +: 8] = XGMII_IDLE;
|
||||
decode_err[i] = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
CTRL_LPI: begin
|
||||
decoded_ctrl[8*i +: 8] = XGMII_LPI;
|
||||
decode_err[i] = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
CTRL_ERROR: begin
|
||||
decoded_ctrl[8*i +: 8] = XGMII_ERROR;
|
||||
decode_err[i] = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
CTRL_RES_0: begin
|
||||
decoded_ctrl[8*i +: 8] = XGMII_RES_0;
|
||||
decode_err[i] = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
CTRL_RES_1: begin
|
||||
decoded_ctrl[8*i +: 8] = XGMII_RES_1;
|
||||
decode_err[i] = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
CTRL_RES_2: begin
|
||||
decoded_ctrl[8*i +: 8] = XGMII_RES_2;
|
||||
decode_err[i] = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
CTRL_RES_3: begin
|
||||
decoded_ctrl[8*i +: 8] = XGMII_RES_3;
|
||||
decode_err[i] = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
CTRL_RES_4: begin
|
||||
decoded_ctrl[8*i +: 8] = XGMII_RES_4;
|
||||
decode_err[i] = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
CTRL_RES_5: begin
|
||||
decoded_ctrl[8*i +: 8] = XGMII_RES_5;
|
||||
decode_err[i] = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
default: begin
|
||||
decoded_ctrl[8*i +: 8] = XGMII_ERROR;
|
||||
decode_err[i] = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
endcase
|
||||
end
|
||||
|
||||
// use only four bits of block type for reduced fanin
|
||||
if (encoded_rx_hdr[0] == 0) begin
|
||||
xgmii_rxd_next = encoded_rx_data;
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'h00;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b0;
|
||||
end else begin
|
||||
case (encoded_rx_data[7:4])
|
||||
BLOCK_TYPE_CTRL[7:4]: begin
|
||||
// C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 C0 BT
|
||||
xgmii_rxd_next = decoded_ctrl;
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'hff;
|
||||
rx_bad_block_next = decode_err != 0;
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_OS_4[7:4]: begin
|
||||
// D7 D6 D5 O4 C3 C2 C1 C0 BT
|
||||
xgmii_rxd_next[31:0] = decoded_ctrl[31:0];
|
||||
xgmii_rxc_next[3:0] = 4'hf;
|
||||
xgmii_rxd_next[63:40] = encoded_rx_data[63:40];
|
||||
xgmii_rxc_next[7:4] = 4'h1;
|
||||
if (encoded_rx_data[39:36] == O_SEQ_OS) begin
|
||||
xgmii_rxd_next[39:32] = XGMII_SEQ_OS;
|
||||
rx_bad_block_next = decode_err[3:0] != 0;
|
||||
end else begin
|
||||
xgmii_rxd_next[39:32] = XGMII_ERROR;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_START_4[7:4]: begin
|
||||
// D7 D6 D5 C3 C2 C1 C0 BT
|
||||
xgmii_rxd_next = {encoded_rx_data[63:40], XGMII_START, decoded_ctrl[31:0]};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'h1f;
|
||||
rx_bad_block_next = decode_err[3:0] != 0;
|
||||
rx_sequence_error_next = frame_reg;
|
||||
frame_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_OS_START[7:4]: begin
|
||||
// D7 D6 D5 O0 D3 D2 D1 BT
|
||||
xgmii_rxd_next[31:8] = encoded_rx_data[31:8];
|
||||
xgmii_rxc_next[3:0] = 4'hf;
|
||||
if (encoded_rx_data[35:32] == O_SEQ_OS) begin
|
||||
xgmii_rxd_next[7:0] = XGMII_SEQ_OS;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b0;
|
||||
end else begin
|
||||
xgmii_rxd_next[7:0] = XGMII_ERROR;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
xgmii_rxd_next[63:32] = {encoded_rx_data[63:40], XGMII_START};
|
||||
xgmii_rxc_next[7:4] = 4'h1;
|
||||
rx_sequence_error_next = frame_reg;
|
||||
frame_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_OS_04[7:4]: begin
|
||||
// D7 D6 D5 O4 O0 D3 D2 D1 BT
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b0;
|
||||
xgmii_rxd_next[31:8] = encoded_rx_data[31:8];
|
||||
xgmii_rxc_next[3:0] = 4'h1;
|
||||
if (encoded_rx_data[35:32] == O_SEQ_OS) begin
|
||||
xgmii_rxd_next[7:0] = XGMII_SEQ_OS;
|
||||
end else begin
|
||||
xgmii_rxd_next[7:0] = XGMII_ERROR;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
xgmii_rxd_next[63:40] = encoded_rx_data[63:40];
|
||||
xgmii_rxc_next[7:4] = 4'h1;
|
||||
if (encoded_rx_data[39:36] == O_SEQ_OS) begin
|
||||
xgmii_rxd_next[39:32] = XGMII_SEQ_OS;
|
||||
end else begin
|
||||
xgmii_rxd_next[39:32] = XGMII_ERROR;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_START_0[7:4]: begin
|
||||
// D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 BT
|
||||
xgmii_rxd_next = {encoded_rx_data[63:8], XGMII_START};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'h01;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b0;
|
||||
rx_sequence_error_next = frame_reg;
|
||||
frame_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_OS_0[7:4]: begin
|
||||
// C7 C6 C5 C4 O0 D3 D2 D1 BT
|
||||
xgmii_rxd_next[31:8] = encoded_rx_data[31:8];
|
||||
xgmii_rxc_next[3:0] = 4'h1;
|
||||
if (encoded_rx_data[35:32] == O_SEQ_OS) begin
|
||||
xgmii_rxd_next[7:0] = XGMII_SEQ_OS;
|
||||
rx_bad_block_next = decode_err[7:4] != 0;
|
||||
end else begin
|
||||
xgmii_rxd_next[7:0] = XGMII_ERROR;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
xgmii_rxd_next[63:32] = decoded_ctrl[63:32];
|
||||
xgmii_rxc_next[7:4] = 4'hf;
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_0[7:4]: begin
|
||||
// C7 C6 C5 C4 C3 C2 C1 BT
|
||||
xgmii_rxd_next = {decoded_ctrl[63:8], XGMII_TERM};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'hff;
|
||||
rx_bad_block_next = decode_err[7:1] != 0;
|
||||
rx_sequence_error_next = !frame_reg;
|
||||
frame_next = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_1[7:4]: begin
|
||||
// C7 C6 C5 C4 C3 C2 D0 BT
|
||||
xgmii_rxd_next = {decoded_ctrl[63:16], XGMII_TERM, encoded_rx_data[15:8]};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'hfe;
|
||||
rx_bad_block_next = decode_err[7:2] != 0;
|
||||
rx_sequence_error_next = !frame_reg;
|
||||
frame_next = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_2[7:4]: begin
|
||||
// C7 C6 C5 C4 C3 D1 D0 BT
|
||||
xgmii_rxd_next = {decoded_ctrl[63:24], XGMII_TERM, encoded_rx_data[23:8]};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'hfc;
|
||||
rx_bad_block_next = decode_err[7:3] != 0;
|
||||
rx_sequence_error_next = !frame_reg;
|
||||
frame_next = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_3[7:4]: begin
|
||||
// C7 C6 C5 C4 D2 D1 D0 BT
|
||||
xgmii_rxd_next = {decoded_ctrl[63:32], XGMII_TERM, encoded_rx_data[31:8]};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'hf8;
|
||||
rx_bad_block_next = decode_err[7:4] != 0;
|
||||
rx_sequence_error_next = !frame_reg;
|
||||
frame_next = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_4[7:4]: begin
|
||||
// C7 C6 C5 D3 D2 D1 D0 BT
|
||||
xgmii_rxd_next = {decoded_ctrl[63:40], XGMII_TERM, encoded_rx_data[39:8]};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'hf0;
|
||||
rx_bad_block_next = decode_err[7:5] != 0;
|
||||
rx_sequence_error_next = !frame_reg;
|
||||
frame_next = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_5[7:4]: begin
|
||||
// C7 C6 D4 D3 D2 D1 D0 BT
|
||||
xgmii_rxd_next = {decoded_ctrl[63:48], XGMII_TERM, encoded_rx_data[47:8]};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'he0;
|
||||
rx_bad_block_next = decode_err[7:6] != 0;
|
||||
rx_sequence_error_next = !frame_reg;
|
||||
frame_next = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_6[7:4]: begin
|
||||
// C7 D5 D4 D3 D2 D1 D0 BT
|
||||
xgmii_rxd_next = {decoded_ctrl[63:56], XGMII_TERM, encoded_rx_data[55:8]};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'hc0;
|
||||
rx_bad_block_next = decode_err[7] != 0;
|
||||
rx_sequence_error_next = !frame_reg;
|
||||
frame_next = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_7[7:4]: begin
|
||||
// D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0 BT
|
||||
xgmii_rxd_next = {XGMII_TERM, encoded_rx_data[63:8]};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'h80;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b0;
|
||||
rx_sequence_error_next = !frame_reg;
|
||||
frame_next = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
default: begin
|
||||
// invalid block type
|
||||
xgmii_rxd_next = {8{XGMII_ERROR}};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'hff;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
endcase
|
||||
end
|
||||
|
||||
// check all block type bits to detect bad encodings
|
||||
if (encoded_rx_hdr == SYNC_DATA) begin
|
||||
// data - nothing encoded
|
||||
end else if (encoded_rx_hdr == SYNC_CTRL) begin
|
||||
// control - check for bad block types
|
||||
case (encoded_rx_data[7:0])
|
||||
BLOCK_TYPE_CTRL: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_OS_4: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_START_4: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_OS_START: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_OS_04: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_START_0: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_OS_0: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_0: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_1: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_2: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_3: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_4: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_5: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_6: begin end
|
||||
BLOCK_TYPE_TERM_7: begin end
|
||||
default: begin
|
||||
// invalid block type
|
||||
xgmii_rxd_next = {8{XGMII_ERROR}};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'hff;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
endcase
|
||||
end else begin
|
||||
// invalid header
|
||||
xgmii_rxd_next = {8{XGMII_ERROR}};
|
||||
xgmii_rxc_next = 8'hff;
|
||||
rx_bad_block_next = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
always_ff @(posedge clk) begin
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xgmii_rxd_reg <= xgmii_rxd_next;
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xgmii_rxc_reg <= xgmii_rxc_next;
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rx_bad_block_reg <= rx_bad_block_next;
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rx_sequence_error_reg <= rx_sequence_error_next;
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frame_reg <= frame_next;
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if (rst) begin
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frame_reg <= 1'b0;
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end
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end
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endmodule
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`resetall
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