mirror of
https://github.com/fpganinja/taxi.git
synced 2025-12-09 08:58:40 -08:00
eth: Add AXI stream GMII Ethernet frame receiver module and testbench
Signed-off-by: Alex Forencich <alex@alexforencich.com>
This commit is contained in:
445
rtl/eth/taxi_axis_gmii_tx.sv
Normal file
445
rtl/eth/taxi_axis_gmii_tx.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,445 @@
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// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
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/*
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Copyright (c) 2015-2025 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 GMII frame transmitter (AXI in, GMII out)
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*/
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module taxi_axis_gmii_tx #
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(
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parameter DATA_W = 8,
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parameter logic PADDING_EN = 1'b1,
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parameter MIN_FRAME_LEN = 64,
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parameter logic PTP_TS_EN = 1'b0,
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parameter PTP_TS_W = 96,
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parameter logic TX_CPL_CTRL_IN_TUSER = 1'b1
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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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* Transmit interface (AXI stream)
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*/
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taxi_axis_if.snk s_axis_tx,
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taxi_axis_if.src m_axis_tx_cpl,
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/*
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* GMII output
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*/
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output wire logic [DATA_W-1:0] gmii_txd,
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output wire logic gmii_tx_en,
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output wire logic gmii_tx_er,
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/*
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* PTP
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*/
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input wire logic [PTP_TS_W-1:0] ptp_ts,
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/*
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* Control
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*/
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input wire logic clk_enable,
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input wire logic mii_select,
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/*
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* Configuration
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*/
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input wire logic [7:0] cfg_ifg,
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input wire logic cfg_tx_enable,
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/*
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|
* Status
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*/
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output wire logic start_packet,
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output wire logic error_underflow
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);
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localparam USER_W = TX_CPL_CTRL_IN_TUSER ? 2 : 1;
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localparam TX_TAG_W = s_axis_tx.ID_W;
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localparam MIN_LEN_W = $clog2(MIN_FRAME_LEN-4-1+1);
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// check configuration
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if (DATA_W != 8)
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$fatal(0, "Error: Interface width must be 8 (instance %m)");
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if (s_axis_tx.DATA_W != DATA_W)
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$fatal(0, "Error: Interface DATA_W parameter mismatch (instance %m)");
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if (s_axis_tx.USER_W != USER_W)
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$fatal(0, "Error: Interface USER_W parameter mismatch (instance %m)");
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localparam [7:0]
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ETH_PRE = 8'h55,
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ETH_SFD = 8'hD5;
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localparam [2:0]
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STATE_IDLE = 3'd0,
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STATE_PREAMBLE = 3'd1,
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STATE_PAYLOAD = 3'd2,
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STATE_LAST = 3'd3,
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|
STATE_PAD = 3'd4,
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|
STATE_FCS = 3'd5,
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|
STATE_IFG = 3'd6;
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logic [2:0] state_reg = STATE_IDLE, state_next;
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// datapath control signals
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logic reset_crc;
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logic update_crc;
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logic [7:0] s_tdata_reg = 8'd0, s_tdata_next;
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logic mii_odd_reg = 1'b0, mii_odd_next;
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|
logic [3:0] mii_msn_reg = 4'b0, mii_msn_next;
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|
logic frame_reg = 1'b0, frame_next;
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|
logic frame_error_reg = 1'b0, frame_error_next;
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|
logic [7:0] frame_ptr_reg = '0, frame_ptr_next;
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|
logic [MIN_LEN_W-1:0] frame_min_count_reg = '0, frame_min_count_next;
|
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|
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|
logic [7:0] gmii_txd_reg = 8'd0, gmii_txd_next;
|
||||||
|
logic gmii_tx_en_reg = 1'b0, gmii_tx_en_next;
|
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|
logic gmii_tx_er_reg = 1'b0, gmii_tx_er_next;
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|
logic s_axis_tx_tready_reg = 1'b0, s_axis_tx_tready_next;
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|
logic [PTP_TS_W-1:0] m_axis_tx_cpl_ts_reg = '0, m_axis_tx_cpl_ts_next;
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|
logic [TX_TAG_W-1:0] m_axis_tx_cpl_tag_reg = '0, m_axis_tx_cpl_tag_next;
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|
logic m_axis_tx_cpl_valid_reg = 1'b0, m_axis_tx_cpl_valid_next;
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|
logic start_packet_int_reg = 1'b0, start_packet_int_next;
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||||||
|
logic start_packet_reg = 1'b0, start_packet_next;
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|
logic error_underflow_reg = 1'b0, error_underflow_next;
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logic [31:0] crc_state = '1;
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wire [31:0] crc_next;
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|
assign s_axis_tx.tready = s_axis_tx_tready_reg;
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assign gmii_txd = gmii_txd_reg;
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|
assign gmii_tx_en = gmii_tx_en_reg;
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|
assign gmii_tx_er = gmii_tx_er_reg;
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|
assign m_axis_tx_cpl.tdata = PTP_TS_EN ? m_axis_tx_cpl_ts_reg : '0;
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|
assign m_axis_tx_cpl.tkeep = 1'b1;
|
||||||
|
assign m_axis_tx_cpl.tstrb = m_axis_tx_cpl.tkeep;
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||||||
|
assign m_axis_tx_cpl.tvalid = m_axis_tx_cpl_valid_reg;
|
||||||
|
assign m_axis_tx_cpl.tlast = 1'b1;
|
||||||
|
assign m_axis_tx_cpl.tid = m_axis_tx_cpl_tag_reg;
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||||||
|
assign m_axis_tx_cpl.tdest = '0;
|
||||||
|
assign m_axis_tx_cpl.tuser = '0;
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|
|
||||||
|
assign start_packet = start_packet_reg;
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||||||
|
assign error_underflow = error_underflow_reg;
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|
taxi_lfsr #(
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|
.LFSR_W(32),
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||||||
|
.LFSR_POLY(32'h4c11db7),
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||||||
|
.LFSR_GALOIS(1),
|
||||||
|
.LFSR_FEED_FORWARD(0),
|
||||||
|
.REVERSE(1),
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||||||
|
.DATA_W(8)
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)
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|
eth_crc_8 (
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|
.data_in(s_tdata_reg),
|
||||||
|
.state_in(crc_state),
|
||||||
|
.data_out(),
|
||||||
|
.state_out(crc_next)
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);
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|
always_comb begin
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|
state_next = STATE_IDLE;
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|
reset_crc = 1'b0;
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|
update_crc = 1'b0;
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|
mii_odd_next = mii_odd_reg;
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|
mii_msn_next = mii_msn_reg;
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|
||||||
|
frame_next = frame_reg;
|
||||||
|
frame_error_next = frame_error_reg;
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|
frame_ptr_next = frame_ptr_reg;
|
||||||
|
frame_min_count_next = frame_min_count_reg;
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||||||
|
|
||||||
|
s_axis_tx_tready_next = 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
s_tdata_next = s_tdata_reg;
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|
|
||||||
|
m_axis_tx_cpl_ts_next = m_axis_tx_cpl_ts_reg;
|
||||||
|
m_axis_tx_cpl_tag_next = m_axis_tx_cpl_tag_reg;
|
||||||
|
m_axis_tx_cpl_valid_next = 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (start_packet_reg) begin
|
||||||
|
m_axis_tx_cpl_ts_next = ptp_ts;
|
||||||
|
m_axis_tx_cpl_tag_next = s_axis_tx.tid;
|
||||||
|
if (TX_CPL_CTRL_IN_TUSER) begin
|
||||||
|
m_axis_tx_cpl_valid_next = (s_axis_tx.tuser >> 1) != 0;
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||||||
|
end else begin
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|
m_axis_tx_cpl_valid_next = 1'b1;
|
||||||
|
end
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||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
gmii_txd_next = '0;
|
||||||
|
gmii_tx_en_next = 1'b0;
|
||||||
|
gmii_tx_er_next = 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
start_packet_int_next = start_packet_int_reg;
|
||||||
|
start_packet_next = 1'b0;
|
||||||
|
error_underflow_next = 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (s_axis_tx.tvalid && s_axis_tx.tready) begin
|
||||||
|
frame_next = !s_axis_tx.tlast;
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||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!clk_enable) begin
|
||||||
|
// clock disabled - hold state and outputs
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|
gmii_txd_next = gmii_txd_reg;
|
||||||
|
gmii_tx_en_next = gmii_tx_en_reg;
|
||||||
|
gmii_tx_er_next = gmii_tx_er_reg;
|
||||||
|
state_next = state_reg;
|
||||||
|
end else if (mii_select && mii_odd_reg) begin
|
||||||
|
// MII odd cycle - hold state, output MSN
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|
mii_odd_next = 1'b0;
|
||||||
|
gmii_txd_next = {4'd0, mii_msn_reg};
|
||||||
|
gmii_tx_en_next = gmii_tx_en_reg;
|
||||||
|
gmii_tx_er_next = gmii_tx_er_reg;
|
||||||
|
state_next = state_reg;
|
||||||
|
if (start_packet_int_reg) begin
|
||||||
|
start_packet_int_next = 1'b0;
|
||||||
|
start_packet_next = 1'b1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
case (state_reg)
|
||||||
|
STATE_IDLE: begin
|
||||||
|
// idle state - wait for packet
|
||||||
|
reset_crc = 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
mii_odd_next = 1'b0;
|
||||||
|
frame_ptr_next = 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
frame_error_next = 1'b0;
|
||||||
|
frame_min_count_next = MIN_LEN_W'(MIN_FRAME_LEN-4-1);
|
||||||
|
|
||||||
|
if (s_axis_tx.tvalid && cfg_tx_enable) begin
|
||||||
|
mii_odd_next = 1'b1;
|
||||||
|
gmii_txd_next = ETH_PRE;
|
||||||
|
gmii_tx_en_next = 1'b1;
|
||||||
|
state_next = STATE_PREAMBLE;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
state_next = STATE_IDLE;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
STATE_PREAMBLE: begin
|
||||||
|
// send preamble
|
||||||
|
reset_crc = 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
mii_odd_next = 1'b1;
|
||||||
|
frame_ptr_next = frame_ptr_reg + 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
gmii_txd_next = ETH_PRE;
|
||||||
|
gmii_tx_en_next = 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (frame_ptr_reg == 6) begin
|
||||||
|
s_axis_tx_tready_next = 1'b1;
|
||||||
|
s_tdata_next = s_axis_tx.tdata;
|
||||||
|
state_next = STATE_PREAMBLE;
|
||||||
|
end else if (frame_ptr_reg == 7) begin
|
||||||
|
// end of preamble; start payload
|
||||||
|
frame_ptr_next = '0;
|
||||||
|
if (s_axis_tx_tready_reg) begin
|
||||||
|
s_axis_tx_tready_next = 1'b1;
|
||||||
|
s_tdata_next = s_axis_tx.tdata;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
gmii_txd_next = ETH_SFD;
|
||||||
|
if (mii_select) begin
|
||||||
|
start_packet_int_next = 1'b1;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
start_packet_next = 1'b1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
state_next = STATE_PAYLOAD;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
state_next = STATE_PREAMBLE;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
STATE_PAYLOAD: begin
|
||||||
|
// send payload
|
||||||
|
|
||||||
|
update_crc = 1'b1;
|
||||||
|
s_axis_tx_tready_next = 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
mii_odd_next = 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (frame_min_count_reg != 0) begin
|
||||||
|
frame_min_count_next = frame_min_count_reg - 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
gmii_txd_next = s_tdata_reg;
|
||||||
|
gmii_tx_en_next = 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
s_tdata_next = s_axis_tx.tdata;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (!s_axis_tx.tvalid || s_axis_tx.tlast) begin
|
||||||
|
s_axis_tx_tready_next = frame_next; // drop frame
|
||||||
|
frame_error_next = !s_axis_tx.tvalid || s_axis_tx.tuser[0];
|
||||||
|
error_underflow_next = !s_axis_tx.tvalid;
|
||||||
|
|
||||||
|
state_next = STATE_LAST;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
state_next = STATE_PAYLOAD;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
STATE_LAST: begin
|
||||||
|
// last payload word
|
||||||
|
|
||||||
|
update_crc = 1'b1;
|
||||||
|
s_axis_tx_tready_next = frame_next; // drop frame
|
||||||
|
|
||||||
|
mii_odd_next = 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
gmii_txd_next = s_tdata_reg;
|
||||||
|
gmii_tx_en_next = 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (PADDING_EN && frame_min_count_reg != 0) begin
|
||||||
|
frame_min_count_next = frame_min_count_reg - 1;
|
||||||
|
s_tdata_next = 8'd0;
|
||||||
|
state_next = STATE_PAD;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
frame_ptr_next = '0;
|
||||||
|
state_next = STATE_FCS;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
STATE_PAD: begin
|
||||||
|
// send padding
|
||||||
|
s_axis_tx_tready_next = frame_next; // drop frame
|
||||||
|
|
||||||
|
update_crc = 1'b1;
|
||||||
|
mii_odd_next = 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
gmii_txd_next = 8'd0;
|
||||||
|
gmii_tx_en_next = 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
s_tdata_next = 8'd0;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (frame_min_count_reg != 0) begin
|
||||||
|
frame_min_count_next = frame_min_count_reg - 1;
|
||||||
|
state_next = STATE_PAD;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
frame_ptr_next = '0;
|
||||||
|
state_next = STATE_FCS;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
STATE_FCS: begin
|
||||||
|
// send FCS
|
||||||
|
s_axis_tx_tready_next = frame_next; // drop frame
|
||||||
|
|
||||||
|
mii_odd_next = 1'b1;
|
||||||
|
frame_ptr_next = frame_ptr_reg + 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
case (frame_ptr_reg[1:0])
|
||||||
|
2'd0: gmii_txd_next = ~crc_state[7:0];
|
||||||
|
2'd1: gmii_txd_next = ~crc_state[15:8];
|
||||||
|
2'd2: gmii_txd_next = ~crc_state[23:16];
|
||||||
|
2'd3: gmii_txd_next = ~crc_state[31:24];
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
gmii_tx_en_next = 1'b1;
|
||||||
|
gmii_tx_er_next = frame_error_reg;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (frame_ptr_reg < 3) begin
|
||||||
|
state_next = STATE_FCS;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
frame_ptr_next = '0;
|
||||||
|
state_next = STATE_IFG;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
STATE_IFG: begin
|
||||||
|
// send IFG
|
||||||
|
s_axis_tx_tready_next = frame_next; // drop frame
|
||||||
|
|
||||||
|
mii_odd_next = 1'b1;
|
||||||
|
frame_ptr_next = frame_ptr_reg + 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (frame_ptr_reg < cfg_ifg-1 || frame_reg) begin
|
||||||
|
state_next = STATE_IFG;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
state_next = STATE_IDLE;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
default: begin
|
||||||
|
// invalid state, return to idle
|
||||||
|
state_next = STATE_IDLE;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
|
||||||
|
if (mii_select) begin
|
||||||
|
mii_msn_next = gmii_txd_next[7:4];
|
||||||
|
gmii_txd_next[7:4] = 4'd0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
always_ff @(posedge clk) begin
|
||||||
|
state_reg <= state_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
frame_reg <= frame_next;
|
||||||
|
frame_error_reg <= frame_error_next;
|
||||||
|
frame_ptr_reg <= frame_ptr_next;
|
||||||
|
frame_min_count_reg <= frame_min_count_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
m_axis_tx_cpl_ts_reg <= m_axis_tx_cpl_ts_next;
|
||||||
|
m_axis_tx_cpl_tag_reg <= m_axis_tx_cpl_tag_next;
|
||||||
|
m_axis_tx_cpl_valid_reg <= m_axis_tx_cpl_valid_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
mii_odd_reg <= mii_odd_next;
|
||||||
|
mii_msn_reg <= mii_msn_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
s_tdata_reg <= s_tdata_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
s_axis_tx_tready_reg <= s_axis_tx_tready_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
gmii_txd_reg <= gmii_txd_next;
|
||||||
|
gmii_tx_en_reg <= gmii_tx_en_next;
|
||||||
|
gmii_tx_er_reg <= gmii_tx_er_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (reset_crc) begin
|
||||||
|
crc_state <= '1;
|
||||||
|
end else if (update_crc) begin
|
||||||
|
crc_state <= crc_next;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
start_packet_int_reg <= start_packet_int_next;
|
||||||
|
start_packet_reg <= start_packet_next;
|
||||||
|
error_underflow_reg <= error_underflow_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (rst) begin
|
||||||
|
state_reg <= STATE_IDLE;
|
||||||
|
|
||||||
|
frame_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
s_axis_tx_tready_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
m_axis_tx_cpl_valid_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
gmii_tx_en_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
gmii_tx_er_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
start_packet_int_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
start_packet_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
error_underflow_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
`resetall
|
||||||
54
tb/eth/taxi_axis_gmii_tx/Makefile
Normal file
54
tb/eth/taxi_axis_gmii_tx/Makefile
Normal file
@@ -0,0 +1,54 @@
|
|||||||
|
# SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
|
||||||
|
#
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||||||
|
# Copyright (c) 2020-2025 FPGA Ninja, LLC
|
||||||
|
#
|
||||||
|
# Authors:
|
||||||
|
# - Alex Forencich
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||||||
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|
TOPLEVEL_LANG = verilog
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|
||||||
|
SIM ?= verilator
|
||||||
|
WAVES ?= 0
|
||||||
|
|
||||||
|
COCOTB_HDL_TIMEUNIT = 1ns
|
||||||
|
COCOTB_HDL_TIMEPRECISION = 1ps
|
||||||
|
|
||||||
|
DUT = taxi_axis_gmii_tx
|
||||||
|
COCOTB_TEST_MODULES = test_$(DUT)
|
||||||
|
COCOTB_TOPLEVEL = test_$(DUT)
|
||||||
|
MODULE = $(COCOTB_TEST_MODULES)
|
||||||
|
TOPLEVEL = $(COCOTB_TOPLEVEL)
|
||||||
|
VERILOG_SOURCES += $(COCOTB_TOPLEVEL).sv
|
||||||
|
VERILOG_SOURCES += ../../../rtl/eth/$(DUT).sv
|
||||||
|
VERILOG_SOURCES += ../../../rtl/lfsr/taxi_lfsr.sv
|
||||||
|
VERILOG_SOURCES += ../../../rtl/axis/taxi_axis_if.sv
|
||||||
|
|
||||||
|
# handle file list files
|
||||||
|
process_f_file = $(call process_f_files,$(addprefix $(dir $1),$(shell cat $1)))
|
||||||
|
process_f_files = $(foreach f,$1,$(if $(filter %.f,$f),$(call process_f_file,$f),$f))
|
||||||
|
uniq_base = $(if $1,$(call uniq_base,$(foreach f,$1,$(if $(filter-out $(notdir $(lastword $1)),$(notdir $f)),$f,))) $(lastword $1))
|
||||||
|
VERILOG_SOURCES := $(call uniq_base,$(call process_f_files,$(VERILOG_SOURCES)))
|
||||||
|
|
||||||
|
# module parameters
|
||||||
|
export PARAM_DATA_W := 8
|
||||||
|
export PARAM_PADDING_EN := 1
|
||||||
|
export PARAM_MIN_FRAME_LEN := 64
|
||||||
|
export PARAM_PTP_TS_EN := 1
|
||||||
|
export PARAM_PTP_TS_W := 96
|
||||||
|
export PARAM_TX_TAG_W := 16
|
||||||
|
export PARAM_TX_CPL_CTRL_IN_TUSER := 1
|
||||||
|
|
||||||
|
ifeq ($(SIM), icarus)
|
||||||
|
PLUSARGS += -fst
|
||||||
|
|
||||||
|
COMPILE_ARGS += $(foreach v,$(filter PARAM_%,$(.VARIABLES)),-P $(COCOTB_TOPLEVEL).$(subst PARAM_,,$(v))=$($(v)))
|
||||||
|
else ifeq ($(SIM), verilator)
|
||||||
|
COMPILE_ARGS += $(foreach v,$(filter PARAM_%,$(.VARIABLES)),-G$(subst PARAM_,,$(v))=$($(v)))
|
||||||
|
|
||||||
|
ifeq ($(WAVES), 1)
|
||||||
|
COMPILE_ARGS += --trace-fst
|
||||||
|
VERILATOR_TRACE = 1
|
||||||
|
endif
|
||||||
|
endif
|
||||||
|
|
||||||
|
include $(shell cocotb-config --makefiles)/Makefile.sim
|
||||||
299
tb/eth/taxi_axis_gmii_tx/test_taxi_axis_gmii_tx.py
Normal file
299
tb/eth/taxi_axis_gmii_tx/test_taxi_axis_gmii_tx.py
Normal file
@@ -0,0 +1,299 @@
|
|||||||
|
#!/usr/bin/env python
|
||||||
|
# SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
|
Copyright (c) 2020-2025 FPGA Ninja, LLC
|
||||||
|
|
||||||
|
Authors:
|
||||||
|
- Alex Forencich
|
||||||
|
|
||||||
|
"""
|
||||||
|
|
||||||
|
import itertools
|
||||||
|
import logging
|
||||||
|
import os
|
||||||
|
|
||||||
|
import cocotb_test.simulator
|
||||||
|
|
||||||
|
import cocotb
|
||||||
|
from cocotb.clock import Clock
|
||||||
|
from cocotb.triggers import RisingEdge
|
||||||
|
from cocotb.utils import get_time_from_sim_steps
|
||||||
|
from cocotb.regression import TestFactory
|
||||||
|
|
||||||
|
from cocotbext.eth import GmiiSink, PtpClockSimTime
|
||||||
|
from cocotbext.axi import AxiStreamBus, AxiStreamSource, AxiStreamSink, AxiStreamFrame
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class TB:
|
||||||
|
def __init__(self, dut):
|
||||||
|
self.dut = dut
|
||||||
|
|
||||||
|
self.log = logging.getLogger("cocotb.tb")
|
||||||
|
self.log.setLevel(logging.DEBUG)
|
||||||
|
|
||||||
|
self._enable_generator = None
|
||||||
|
self._enable_cr = None
|
||||||
|
|
||||||
|
cocotb.start_soon(Clock(dut.clk, 8, units="ns").start())
|
||||||
|
|
||||||
|
self.source = AxiStreamSource(AxiStreamBus.from_entity(dut.s_axis_tx), dut.clk, dut.rst)
|
||||||
|
self.sink = GmiiSink(dut.gmii_txd, dut.gmii_tx_er, dut.gmii_tx_en,
|
||||||
|
dut.clk, dut.rst, dut.clk_enable, dut.mii_select)
|
||||||
|
|
||||||
|
self.ptp_clock = PtpClockSimTime(ts_tod=dut.ptp_ts, clock=dut.clk)
|
||||||
|
self.tx_cpl_sink = AxiStreamSink(AxiStreamBus.from_entity(dut.m_axis_tx_cpl), dut.clk, dut.rst)
|
||||||
|
|
||||||
|
dut.clk_enable.setimmediatevalue(1)
|
||||||
|
dut.mii_select.setimmediatevalue(0)
|
||||||
|
dut.cfg_ifg.setimmediatevalue(0)
|
||||||
|
dut.cfg_tx_enable.setimmediatevalue(0)
|
||||||
|
|
||||||
|
async def reset(self):
|
||||||
|
self.dut.rst.setimmediatevalue(0)
|
||||||
|
await RisingEdge(self.dut.clk)
|
||||||
|
await RisingEdge(self.dut.clk)
|
||||||
|
self.dut.rst.value = 1
|
||||||
|
await RisingEdge(self.dut.clk)
|
||||||
|
await RisingEdge(self.dut.clk)
|
||||||
|
self.dut.rst.value = 0
|
||||||
|
await RisingEdge(self.dut.clk)
|
||||||
|
await RisingEdge(self.dut.clk)
|
||||||
|
|
||||||
|
def set_enable_generator(self, generator=None):
|
||||||
|
if self._enable_cr is not None:
|
||||||
|
self._enable_cr.kill()
|
||||||
|
self._enable_cr = None
|
||||||
|
|
||||||
|
self._enable_generator = generator
|
||||||
|
|
||||||
|
if self._enable_generator is not None:
|
||||||
|
self._enable_cr = cocotb.start_soon(self._run_enable())
|
||||||
|
|
||||||
|
def clear_enable_generator(self):
|
||||||
|
self.set_enable_generator(None)
|
||||||
|
|
||||||
|
async def _run_enable(self):
|
||||||
|
for val in self._enable_generator:
|
||||||
|
self.dut.clk_enable.value = val
|
||||||
|
await RisingEdge(self.dut.clk)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
async def run_test(dut, payload_lengths=None, payload_data=None, ifg=12, enable_gen=None, mii_sel=False):
|
||||||
|
|
||||||
|
tb = TB(dut)
|
||||||
|
|
||||||
|
tb.dut.cfg_ifg.value = ifg
|
||||||
|
tb.dut.cfg_tx_enable.value = 1
|
||||||
|
tb.dut.mii_select.value = mii_sel
|
||||||
|
|
||||||
|
if enable_gen is not None:
|
||||||
|
tb.set_enable_generator(enable_gen())
|
||||||
|
|
||||||
|
await tb.reset()
|
||||||
|
|
||||||
|
test_frames = [payload_data(x) for x in payload_lengths()]
|
||||||
|
|
||||||
|
for test_data in test_frames:
|
||||||
|
await tb.source.send(AxiStreamFrame(test_data, tid=0, tuser=2))
|
||||||
|
|
||||||
|
for test_data in test_frames:
|
||||||
|
rx_frame = await tb.sink.recv()
|
||||||
|
tx_cpl = await tb.tx_cpl_sink.recv()
|
||||||
|
|
||||||
|
ptp_ts_ns = int(tx_cpl.tdata[0]) / 2**16
|
||||||
|
|
||||||
|
rx_frame_sfd_ns = get_time_from_sim_steps(rx_frame.sim_time_sfd, "ns")
|
||||||
|
|
||||||
|
tb.log.info("TX frame PTP TS: %f ns", ptp_ts_ns)
|
||||||
|
tb.log.info("RX frame SFD sim time: %f ns", rx_frame_sfd_ns)
|
||||||
|
tb.log.info("Difference: %f ns", abs(rx_frame_sfd_ns - ptp_ts_ns))
|
||||||
|
|
||||||
|
assert rx_frame.get_payload() == test_data
|
||||||
|
assert rx_frame.check_fcs()
|
||||||
|
assert rx_frame.error is None
|
||||||
|
assert abs(rx_frame_sfd_ns - ptp_ts_ns - (32 if enable_gen else 8)) < 0.01
|
||||||
|
|
||||||
|
assert tb.sink.empty()
|
||||||
|
|
||||||
|
await RisingEdge(dut.clk)
|
||||||
|
await RisingEdge(dut.clk)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
async def run_test_underrun(dut, ifg=12, enable_gen=None, mii_sel=False):
|
||||||
|
|
||||||
|
tb = TB(dut)
|
||||||
|
|
||||||
|
tb.dut.cfg_ifg.value = ifg
|
||||||
|
tb.dut.cfg_tx_enable.value = 1
|
||||||
|
tb.dut.mii_select.value = mii_sel
|
||||||
|
|
||||||
|
if enable_gen is not None:
|
||||||
|
tb.set_enable_generator(enable_gen())
|
||||||
|
|
||||||
|
await tb.reset()
|
||||||
|
|
||||||
|
test_data = bytes(x for x in range(60))
|
||||||
|
|
||||||
|
for k in range(3):
|
||||||
|
test_frame = AxiStreamFrame(test_data)
|
||||||
|
await tb.source.send(test_frame)
|
||||||
|
|
||||||
|
for k in range(200 if mii_sel else 100):
|
||||||
|
while True:
|
||||||
|
await RisingEdge(dut.clk)
|
||||||
|
if dut.clk_enable.value.integer:
|
||||||
|
break
|
||||||
|
|
||||||
|
tb.source.pause = True
|
||||||
|
|
||||||
|
for k in range(10):
|
||||||
|
while True:
|
||||||
|
await RisingEdge(dut.clk)
|
||||||
|
if dut.clk_enable.value.integer:
|
||||||
|
break
|
||||||
|
|
||||||
|
tb.source.pause = False
|
||||||
|
|
||||||
|
for k in range(3):
|
||||||
|
rx_frame = await tb.sink.recv()
|
||||||
|
|
||||||
|
if k == 1:
|
||||||
|
assert rx_frame.error[-1] == 1
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
assert rx_frame.get_payload() == test_data
|
||||||
|
assert rx_frame.check_fcs()
|
||||||
|
assert rx_frame.error is None
|
||||||
|
|
||||||
|
assert tb.sink.empty()
|
||||||
|
|
||||||
|
await RisingEdge(dut.clk)
|
||||||
|
await RisingEdge(dut.clk)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
async def run_test_error(dut, ifg=12, enable_gen=None, mii_sel=False):
|
||||||
|
|
||||||
|
tb = TB(dut)
|
||||||
|
|
||||||
|
tb.dut.cfg_ifg.value = ifg
|
||||||
|
tb.dut.cfg_tx_enable.value = 1
|
||||||
|
tb.dut.mii_select.value = mii_sel
|
||||||
|
|
||||||
|
if enable_gen is not None:
|
||||||
|
tb.set_enable_generator(enable_gen())
|
||||||
|
|
||||||
|
await tb.reset()
|
||||||
|
|
||||||
|
test_data = bytes(x for x in range(60))
|
||||||
|
|
||||||
|
for k in range(3):
|
||||||
|
test_frame = AxiStreamFrame(test_data)
|
||||||
|
if k == 1:
|
||||||
|
test_frame.tuser = 1
|
||||||
|
await tb.source.send(test_frame)
|
||||||
|
|
||||||
|
for k in range(3):
|
||||||
|
rx_frame = await tb.sink.recv()
|
||||||
|
|
||||||
|
if k == 1:
|
||||||
|
assert rx_frame.error[-1] == 1
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
assert rx_frame.get_payload() == test_data
|
||||||
|
assert rx_frame.check_fcs()
|
||||||
|
assert rx_frame.error is None
|
||||||
|
|
||||||
|
assert tb.sink.empty()
|
||||||
|
|
||||||
|
await RisingEdge(dut.clk)
|
||||||
|
await RisingEdge(dut.clk)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def size_list():
|
||||||
|
return list(range(60, 128)) + [512, 1514] + [60]*10
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def incrementing_payload(length):
|
||||||
|
return bytearray(itertools.islice(itertools.cycle(range(256)), length))
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def cycle_en():
|
||||||
|
return itertools.cycle([0, 0, 0, 1])
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
if cocotb.SIM_NAME:
|
||||||
|
|
||||||
|
factory = TestFactory(run_test)
|
||||||
|
factory.add_option("payload_lengths", [size_list])
|
||||||
|
factory.add_option("payload_data", [incrementing_payload])
|
||||||
|
factory.add_option("ifg", [12])
|
||||||
|
factory.add_option("enable_gen", [None, cycle_en])
|
||||||
|
factory.add_option("mii_sel", [False, True])
|
||||||
|
factory.generate_tests()
|
||||||
|
|
||||||
|
for test in [run_test_underrun, run_test_error]:
|
||||||
|
|
||||||
|
factory = TestFactory(test)
|
||||||
|
factory.add_option("ifg", [12])
|
||||||
|
factory.add_option("enable_gen", [None, cycle_en])
|
||||||
|
factory.add_option("mii_sel", [False, True])
|
||||||
|
factory.generate_tests()
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
# cocotb-test
|
||||||
|
|
||||||
|
tests_dir = os.path.abspath(os.path.dirname(__file__))
|
||||||
|
rtl_dir = os.path.abspath(os.path.join(tests_dir, '..', '..', '..', 'rtl'))
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def process_f_files(files):
|
||||||
|
lst = {}
|
||||||
|
for f in files:
|
||||||
|
if f[-2:].lower() == '.f':
|
||||||
|
with open(f, 'r') as fp:
|
||||||
|
l = fp.read().split()
|
||||||
|
for f in process_f_files([os.path.join(os.path.dirname(f), x) for x in l]):
|
||||||
|
lst[os.path.basename(f)] = f
|
||||||
|
else:
|
||||||
|
lst[os.path.basename(f)] = f
|
||||||
|
return list(lst.values())
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def test_taxi_axis_gmii_tx(request):
|
||||||
|
dut = "taxi_axis_gmii_tx"
|
||||||
|
module = os.path.splitext(os.path.basename(__file__))[0]
|
||||||
|
toplevel = module
|
||||||
|
|
||||||
|
verilog_sources = [
|
||||||
|
os.path.join(tests_dir, f"{toplevel}.sv"),
|
||||||
|
os.path.join(rtl_dir, "eth", f"{dut}.sv"),
|
||||||
|
os.path.join(rtl_dir, "lfsr", "taxi_lfsr.sv"),
|
||||||
|
os.path.join(rtl_dir, "axis", "taxi_axis_if.sv"),
|
||||||
|
]
|
||||||
|
|
||||||
|
verilog_sources = process_f_files(verilog_sources)
|
||||||
|
|
||||||
|
parameters = {}
|
||||||
|
|
||||||
|
parameters['DATA_W'] = 8
|
||||||
|
parameters['PADDING_EN'] = 1
|
||||||
|
parameters['MIN_FRAME_LEN'] = 64
|
||||||
|
parameters['PTP_TS_EN'] = 1
|
||||||
|
parameters['PTP_TS_W'] = 96
|
||||||
|
parameters['TX_TAG_W'] = 16
|
||||||
|
parameters['TX_CPL_CTRL_IN_TUSER'] = 1
|
||||||
|
|
||||||
|
extra_env = {f'PARAM_{k}': str(v) for k, v in parameters.items()}
|
||||||
|
|
||||||
|
sim_build = os.path.join(tests_dir, "sim_build",
|
||||||
|
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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106
tb/eth/taxi_axis_gmii_tx/test_taxi_axis_gmii_tx.sv
Normal file
106
tb/eth/taxi_axis_gmii_tx/test_taxi_axis_gmii_tx.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,106 @@
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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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*/
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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 GMII frame transmitter testbench
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*/
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module test_taxi_axis_gmii_tx #
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(
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/* verilator lint_off WIDTHTRUNC */
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parameter DATA_W = 8,
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parameter logic PADDING_EN = 1'b1,
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parameter MIN_FRAME_LEN = 64,
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||||||
|
parameter logic PTP_TS_EN = 1'b0,
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||||||
|
parameter PTP_TS_W = 96,
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||||||
|
parameter TX_TAG_W = 16,
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||||||
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parameter logic TX_CPL_CTRL_IN_TUSER = 1'b0
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||||||
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/* verilator lint_on WIDTHTRUNC */
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)
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();
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localparam USER_W = TX_CPL_CTRL_IN_TUSER ? 2 : 1;
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logic clk;
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logic rst;
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taxi_axis_if #(.DATA_W(DATA_W), .USER_W(USER_W), .ID_EN(1), .ID_W(TX_TAG_W)) s_axis_tx();
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|
taxi_axis_if #(.DATA_W(PTP_TS_W), .KEEP_W(1), .ID_EN(1), .ID_W(TX_TAG_W)) m_axis_tx_cpl();
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||||||
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||||||
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logic [DATA_W-1:0] gmii_txd;
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||||||
|
logic gmii_tx_en;
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||||||
|
logic gmii_tx_er;
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||||||
|
|
||||||
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logic [PTP_TS_W-1:0] ptp_ts;
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||||||
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logic clk_enable;
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||||||
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logic mii_select;
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||||||
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logic [7:0] cfg_ifg;
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logic cfg_tx_enable;
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logic start_packet;
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logic error_underflow;
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taxi_axis_gmii_tx #(
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.DATA_W(DATA_W),
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||||||
|
.PADDING_EN(PADDING_EN),
|
||||||
|
.MIN_FRAME_LEN(MIN_FRAME_LEN),
|
||||||
|
.PTP_TS_EN(PTP_TS_EN),
|
||||||
|
.PTP_TS_W(PTP_TS_W),
|
||||||
|
.TX_CPL_CTRL_IN_TUSER(TX_CPL_CTRL_IN_TUSER)
|
||||||
|
)
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||||||
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uut (
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|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
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||||||
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|
/*
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|
* AXI4-Stream input (sink)
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|
*/
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||||||
|
.s_axis_tx(s_axis_tx),
|
||||||
|
.m_axis_tx_cpl(m_axis_tx_cpl),
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
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||||||
|
* GMII output
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||||||
|
*/
|
||||||
|
.gmii_txd(gmii_txd),
|
||||||
|
.gmii_tx_en(gmii_tx_en),
|
||||||
|
.gmii_tx_er(gmii_tx_er),
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* PTP
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
.ptp_ts(ptp_ts),
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* Control
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
.clk_enable(clk_enable),
|
||||||
|
.mii_select(mii_select),
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* Configuration
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
.cfg_ifg(cfg_ifg),
|
||||||
|
.cfg_tx_enable(cfg_tx_enable),
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* Status
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
.start_packet(start_packet),
|
||||||
|
.error_underflow(error_underflow)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
endmodule
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||||||
|
|
||||||
|
`resetall
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