mirror of
https://github.com/fpganinja/taxi.git
synced 2025-12-07 16:28:40 -08:00
eth: Add AXI stream 64-bit XGMII Ethernet frame receiver module and testbench
Signed-off-by: Alex Forencich <alex@alexforencich.com>
This commit is contained in:
439
rtl/eth/taxi_axis_xgmii_rx_64.sv
Normal file
439
rtl/eth/taxi_axis_xgmii_rx_64.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,439 @@
|
|||||||
|
// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
|
||||||
|
Copyright (c) 2015-2025 FPGA Ninja, LLC
|
||||||
|
|
||||||
|
Authors:
|
||||||
|
- Alex Forencich
|
||||||
|
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
`resetall
|
||||||
|
`timescale 1ns / 1ps
|
||||||
|
`default_nettype none
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* AXI4-Stream XGMII frame receiver (XGMII in, AXI out)
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
module taxi_axis_xgmii_rx_64 #
|
||||||
|
(
|
||||||
|
parameter DATA_W = 64,
|
||||||
|
parameter CTRL_W = (DATA_W/8),
|
||||||
|
parameter logic PTP_TS_EN = 1'b0,
|
||||||
|
parameter logic PTP_TS_FMT_TOD = 1'b1,
|
||||||
|
parameter PTP_TS_W = PTP_TS_FMT_TOD ? 96 : 64
|
||||||
|
)
|
||||||
|
(
|
||||||
|
input wire logic clk,
|
||||||
|
input wire logic rst,
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* XGMII input
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
input wire logic [DATA_W-1:0] xgmii_rxd,
|
||||||
|
input wire logic [CTRL_W-1:0] xgmii_rxc,
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* Receive interface (AXI stream)
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
taxi_axis_if.src m_axis_rx,
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* PTP
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
input wire logic [PTP_TS_W-1:0] ptp_ts,
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* Configuration
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
input wire logic cfg_rx_enable,
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* Status
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
output wire logic [1:0] start_packet,
|
||||||
|
output wire logic error_bad_frame,
|
||||||
|
output wire logic error_bad_fcs
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
// extract parameters
|
||||||
|
localparam KEEP_W = DATA_W/8;
|
||||||
|
localparam USER_W = (PTP_TS_EN ? PTP_TS_W : 0) + 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
// check configuration
|
||||||
|
if (DATA_W != 64)
|
||||||
|
$fatal(0, "Error: Interface width must be 64 (instance %m)");
|
||||||
|
|
||||||
|
if (KEEP_W*8 != DATA_W || CTRL_W*8 != DATA_W)
|
||||||
|
$fatal(0, "Error: Interface requires byte (8-bit) granularity (instance %m)");
|
||||||
|
|
||||||
|
if (m_axis_rx.DATA_W != DATA_W)
|
||||||
|
$fatal(0, "Error: Interface DATA_W parameter mismatch (instance %m)");
|
||||||
|
|
||||||
|
if (m_axis_rx.USER_W != USER_W)
|
||||||
|
$fatal(0, "Error: Interface USER_W parameter mismatch (instance %m)");
|
||||||
|
|
||||||
|
localparam [7:0]
|
||||||
|
ETH_PRE = 8'h55,
|
||||||
|
ETH_SFD = 8'hD5;
|
||||||
|
|
||||||
|
localparam [7:0]
|
||||||
|
XGMII_IDLE = 8'h07,
|
||||||
|
XGMII_START = 8'hfb,
|
||||||
|
XGMII_TERM = 8'hfd,
|
||||||
|
XGMII_ERROR = 8'hfe;
|
||||||
|
|
||||||
|
localparam [1:0]
|
||||||
|
STATE_IDLE = 2'd0,
|
||||||
|
STATE_PAYLOAD = 2'd1,
|
||||||
|
STATE_LAST = 2'd2;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic [1:0] state_reg = STATE_IDLE, state_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
// datapath control signals
|
||||||
|
logic reset_crc;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic lanes_swapped = 1'b0;
|
||||||
|
logic [31:0] swap_rxd = 32'd0;
|
||||||
|
logic [3:0] swap_rxc = 4'd0;
|
||||||
|
logic [3:0] swap_rxc_term = 4'd0;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic [2:0] term_lane_reg = 0, term_lane_d0_reg = 0;
|
||||||
|
logic term_present_reg = 1'b0;
|
||||||
|
logic framing_error_reg = 1'b0, framing_error_d0_reg = 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic [DATA_W-1:0] xgmii_rxd_d0 = '0;
|
||||||
|
logic [DATA_W-1:0] xgmii_rxd_d1 = '0;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic [CTRL_W-1:0] xgmii_rxc_d0 = '0;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic xgmii_start_swap = 1'b0;
|
||||||
|
logic xgmii_start_d0 = 1'b0;
|
||||||
|
logic xgmii_start_d1 = 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic [DATA_W-1:0] m_axis_rx_tdata_reg = '0, m_axis_rx_tdata_next;
|
||||||
|
logic [KEEP_W-1:0] m_axis_rx_tkeep_reg = '0, m_axis_rx_tkeep_next;
|
||||||
|
logic m_axis_rx_tvalid_reg = 1'b0, m_axis_rx_tvalid_next;
|
||||||
|
logic m_axis_rx_tlast_reg = 1'b0, m_axis_rx_tlast_next;
|
||||||
|
logic m_axis_rx_tuser_reg = 1'b0, m_axis_rx_tuser_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic [1:0] start_packet_reg = 2'b00;
|
||||||
|
logic error_bad_frame_reg = 1'b0, error_bad_frame_next;
|
||||||
|
logic error_bad_fcs_reg = 1'b0, error_bad_fcs_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic [PTP_TS_W-1:0] ptp_ts_reg = '0;
|
||||||
|
logic [PTP_TS_W-1:0] ptp_ts_out_reg = '0, ptp_ts_out_next;
|
||||||
|
logic [PTP_TS_W-1:0] ptp_ts_adj_reg = '0;
|
||||||
|
logic ptp_ts_borrow_reg = '0;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic [31:0] crc_state = '1;
|
||||||
|
|
||||||
|
wire [31:0] crc_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
wire [7:0] crc_valid;
|
||||||
|
logic [7:0] crc_valid_save;
|
||||||
|
|
||||||
|
assign crc_valid[7] = crc_next == ~32'h2144df1c;
|
||||||
|
assign crc_valid[6] = crc_next == ~32'hc622f71d;
|
||||||
|
assign crc_valid[5] = crc_next == ~32'hb1c2a1a3;
|
||||||
|
assign crc_valid[4] = crc_next == ~32'h9d6cdf7e;
|
||||||
|
assign crc_valid[3] = crc_next == ~32'h6522df69;
|
||||||
|
assign crc_valid[2] = crc_next == ~32'he60914ae;
|
||||||
|
assign crc_valid[1] = crc_next == ~32'he38a6876;
|
||||||
|
assign crc_valid[0] = crc_next == ~32'h6b87b1ec;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic [4+16-1:0] last_ts_reg = '0;
|
||||||
|
logic [4+16-1:0] ts_inc_reg = '0;
|
||||||
|
|
||||||
|
assign m_axis_rx.tdata = m_axis_rx_tdata_reg;
|
||||||
|
assign m_axis_rx.tkeep = m_axis_rx_tkeep_reg;
|
||||||
|
assign m_axis_rx.tstrb = m_axis_rx.tkeep;
|
||||||
|
assign m_axis_rx.tvalid = m_axis_rx_tvalid_reg;
|
||||||
|
assign m_axis_rx.tlast = m_axis_rx_tlast_reg;
|
||||||
|
assign m_axis_rx.tid = '0;
|
||||||
|
assign m_axis_rx.tdest = '0;
|
||||||
|
assign m_axis_rx.tuser[0] = m_axis_rx_tuser_reg;
|
||||||
|
if (PTP_TS_EN) begin
|
||||||
|
assign m_axis_rx.tuser[1 +: PTP_TS_W] = ptp_ts_out_reg;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
assign start_packet = start_packet_reg;
|
||||||
|
assign error_bad_frame = error_bad_frame_reg;
|
||||||
|
assign error_bad_fcs = error_bad_fcs_reg;
|
||||||
|
|
||||||
|
taxi_lfsr #(
|
||||||
|
.LFSR_W(32),
|
||||||
|
.LFSR_POLY(32'h4c11db7),
|
||||||
|
.LFSR_GALOIS(1),
|
||||||
|
.LFSR_FEED_FORWARD(0),
|
||||||
|
.REVERSE(1),
|
||||||
|
.DATA_W(64)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
eth_crc (
|
||||||
|
.data_in(xgmii_rxd_d0),
|
||||||
|
.state_in(crc_state),
|
||||||
|
.data_out(),
|
||||||
|
.state_out(crc_next)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
// Mask input data
|
||||||
|
wire [DATA_W-1:0] xgmii_rxd_masked;
|
||||||
|
wire [CTRL_W-1:0] xgmii_term;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (genvar n = 0; n < CTRL_W; n = n + 1) begin
|
||||||
|
assign xgmii_rxd_masked[n*8 +: 8] = xgmii_rxc[n] ? 8'd0 : xgmii_rxd[n*8 +: 8];
|
||||||
|
assign xgmii_term[n] = xgmii_rxc[n] && (xgmii_rxd[n*8 +: 8] == XGMII_TERM);
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
always_comb begin
|
||||||
|
state_next = STATE_IDLE;
|
||||||
|
|
||||||
|
reset_crc = 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
m_axis_rx_tdata_next = xgmii_rxd_d1;
|
||||||
|
m_axis_rx_tkeep_next = {KEEP_W{1'b1}};
|
||||||
|
m_axis_rx_tvalid_next = 1'b0;
|
||||||
|
m_axis_rx_tlast_next = 1'b0;
|
||||||
|
m_axis_rx_tuser_next = 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
ptp_ts_out_next = ptp_ts_out_reg;
|
||||||
|
|
||||||
|
error_bad_frame_next = 1'b0;
|
||||||
|
error_bad_fcs_next = 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
case (state_reg)
|
||||||
|
STATE_IDLE: begin
|
||||||
|
// idle state - wait for packet
|
||||||
|
reset_crc = 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (xgmii_start_d1 && cfg_rx_enable) begin
|
||||||
|
// start condition
|
||||||
|
|
||||||
|
reset_crc = 1'b0;
|
||||||
|
state_next = STATE_PAYLOAD;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
state_next = STATE_IDLE;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
STATE_PAYLOAD: begin
|
||||||
|
// read payload
|
||||||
|
m_axis_rx_tdata_next = xgmii_rxd_d1;
|
||||||
|
m_axis_rx_tkeep_next = {KEEP_W{1'b1}};
|
||||||
|
m_axis_rx_tvalid_next = 1'b1;
|
||||||
|
m_axis_rx_tlast_next = 1'b0;
|
||||||
|
m_axis_rx_tuser_next = 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (PTP_TS_EN) begin
|
||||||
|
ptp_ts_out_next = (!PTP_TS_FMT_TOD || ptp_ts_borrow_reg) ? ptp_ts_reg : ptp_ts_adj_reg;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
if (framing_error_reg || framing_error_d0_reg) begin
|
||||||
|
// control or error characters in packet
|
||||||
|
m_axis_rx_tlast_next = 1'b1;
|
||||||
|
m_axis_rx_tuser_next = 1'b1;
|
||||||
|
error_bad_frame_next = 1'b1;
|
||||||
|
reset_crc = 1'b1;
|
||||||
|
state_next = STATE_IDLE;
|
||||||
|
end else if (term_present_reg) begin
|
||||||
|
reset_crc = 1'b1;
|
||||||
|
if (term_lane_reg <= 4) begin
|
||||||
|
// end this cycle
|
||||||
|
m_axis_rx_tkeep_next = {KEEP_W{1'b1}} >> 3'(CTRL_W-4-term_lane_reg);
|
||||||
|
m_axis_rx_tlast_next = 1'b1;
|
||||||
|
if ((term_lane_reg == 0 && crc_valid_save[7]) ||
|
||||||
|
(term_lane_reg == 1 && crc_valid[0]) ||
|
||||||
|
(term_lane_reg == 2 && crc_valid[1]) ||
|
||||||
|
(term_lane_reg == 3 && crc_valid[2]) ||
|
||||||
|
(term_lane_reg == 4 && crc_valid[3])) begin
|
||||||
|
// CRC valid
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
m_axis_rx_tuser_next = 1'b1;
|
||||||
|
error_bad_frame_next = 1'b1;
|
||||||
|
error_bad_fcs_next = 1'b1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
state_next = STATE_IDLE;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
// need extra cycle
|
||||||
|
state_next = STATE_LAST;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
state_next = STATE_PAYLOAD;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
STATE_LAST: begin
|
||||||
|
// last cycle of packet
|
||||||
|
m_axis_rx_tdata_next = xgmii_rxd_d1;
|
||||||
|
m_axis_rx_tkeep_next = {KEEP_W{1'b1}} >> 3'(CTRL_W+4-term_lane_d0_reg);
|
||||||
|
m_axis_rx_tvalid_next = 1'b1;
|
||||||
|
m_axis_rx_tlast_next = 1'b1;
|
||||||
|
m_axis_rx_tuser_next = 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
reset_crc = 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
if ((term_lane_d0_reg == 5 && crc_valid_save[4]) ||
|
||||||
|
(term_lane_d0_reg == 6 && crc_valid_save[5]) ||
|
||||||
|
(term_lane_d0_reg == 7 && crc_valid_save[6])) begin
|
||||||
|
// CRC valid
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
m_axis_rx_tuser_next = 1'b1;
|
||||||
|
error_bad_frame_next = 1'b1;
|
||||||
|
error_bad_fcs_next = 1'b1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
if (xgmii_start_d1 && cfg_rx_enable) begin
|
||||||
|
// start condition
|
||||||
|
|
||||||
|
reset_crc = 1'b0;
|
||||||
|
state_next = STATE_PAYLOAD;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
state_next = STATE_IDLE;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
default: begin
|
||||||
|
// invalid state, return to idle
|
||||||
|
state_next = STATE_IDLE;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
always_ff @(posedge clk) begin
|
||||||
|
state_reg <= state_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
m_axis_rx_tdata_reg <= m_axis_rx_tdata_next;
|
||||||
|
m_axis_rx_tkeep_reg <= m_axis_rx_tkeep_next;
|
||||||
|
m_axis_rx_tvalid_reg <= m_axis_rx_tvalid_next;
|
||||||
|
m_axis_rx_tlast_reg <= m_axis_rx_tlast_next;
|
||||||
|
m_axis_rx_tuser_reg <= m_axis_rx_tuser_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
ptp_ts_out_reg <= ptp_ts_out_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
start_packet_reg <= 2'b00;
|
||||||
|
error_bad_frame_reg <= error_bad_frame_next;
|
||||||
|
error_bad_fcs_reg <= error_bad_fcs_next;
|
||||||
|
|
||||||
|
swap_rxd <= xgmii_rxd_masked[63:32];
|
||||||
|
swap_rxc <= xgmii_rxc[7:4];
|
||||||
|
swap_rxc_term <= xgmii_term[7:4];
|
||||||
|
|
||||||
|
xgmii_start_swap <= 1'b0;
|
||||||
|
xgmii_start_d0 <= xgmii_start_swap;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (PTP_TS_EN && PTP_TS_FMT_TOD) begin
|
||||||
|
// ns field rollover
|
||||||
|
ptp_ts_adj_reg[15:0] <= ptp_ts_reg[15:0];
|
||||||
|
{ptp_ts_borrow_reg, ptp_ts_adj_reg[45:16]} <= $signed({1'b0, ptp_ts_reg[45:16]}) - $signed(31'd1000000000);
|
||||||
|
ptp_ts_adj_reg[47:46] <= 0;
|
||||||
|
ptp_ts_adj_reg[95:48] <= ptp_ts_reg[95:48] + 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
// lane swapping and termination character detection
|
||||||
|
if (lanes_swapped) begin
|
||||||
|
xgmii_rxd_d0 <= {xgmii_rxd_masked[31:0], swap_rxd};
|
||||||
|
xgmii_rxc_d0 <= {xgmii_rxc[3:0], swap_rxc};
|
||||||
|
|
||||||
|
term_lane_reg <= 0;
|
||||||
|
term_present_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
framing_error_reg <= {xgmii_rxc[3:0], swap_rxc} != 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (integer i = CTRL_W-1; i >= 0; i = i - 1) begin
|
||||||
|
if ({xgmii_term[3:0], swap_rxc_term}[i]) begin
|
||||||
|
term_lane_reg <= 3'(i);
|
||||||
|
term_present_reg <= 1'b1;
|
||||||
|
framing_error_reg <= ({xgmii_rxc[3:0], swap_rxc} & ({CTRL_W{1'b1}} >> (CTRL_W-i))) != 0;
|
||||||
|
lanes_swapped <= 1'b0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
xgmii_rxd_d0 <= xgmii_rxd_masked;
|
||||||
|
xgmii_rxc_d0 <= xgmii_rxc;
|
||||||
|
|
||||||
|
term_lane_reg <= 0;
|
||||||
|
term_present_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
framing_error_reg <= xgmii_rxc != 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
for (integer i = CTRL_W-1; i >= 0; i = i - 1) begin
|
||||||
|
if (xgmii_rxc[i] && (xgmii_rxd[i*8 +: 8] == XGMII_TERM)) begin
|
||||||
|
term_lane_reg <= 3'(i);
|
||||||
|
term_present_reg <= 1'b1;
|
||||||
|
framing_error_reg <= (xgmii_rxc & ({CTRL_W{1'b1}} >> (CTRL_W-i))) != 0;
|
||||||
|
lanes_swapped <= 1'b0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
// start control character detection
|
||||||
|
if (xgmii_rxc[0] && xgmii_rxd[7:0] == XGMII_START) begin
|
||||||
|
lanes_swapped <= 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
xgmii_start_d0 <= 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
term_lane_reg <= 0;
|
||||||
|
term_present_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
framing_error_reg <= xgmii_rxc[7:1] != 0;
|
||||||
|
end else if (xgmii_rxc[4] && xgmii_rxd[39:32] == XGMII_START) begin
|
||||||
|
lanes_swapped <= 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
xgmii_start_swap <= 1'b1;
|
||||||
|
|
||||||
|
term_lane_reg <= 0;
|
||||||
|
term_present_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
framing_error_reg <= xgmii_rxc[7:5] != 0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
// capture timestamps
|
||||||
|
if (xgmii_start_swap) begin
|
||||||
|
start_packet_reg <= 2'b10;
|
||||||
|
if (PTP_TS_FMT_TOD) begin
|
||||||
|
ptp_ts_reg[45:0] <= ptp_ts[45:0] + 46'(ts_inc_reg >> 1);
|
||||||
|
ptp_ts_reg[95:48] <= ptp_ts[95:48];
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
ptp_ts_reg <= ptp_ts + PTP_TS_W'(ts_inc_reg >> 1);
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
if (xgmii_start_d0) begin
|
||||||
|
if (!lanes_swapped) begin
|
||||||
|
start_packet_reg <= 2'b01;
|
||||||
|
ptp_ts_reg <= ptp_ts;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
term_lane_d0_reg <= term_lane_reg;
|
||||||
|
framing_error_d0_reg <= framing_error_reg;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (reset_crc) begin
|
||||||
|
crc_state <= '1;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
crc_state <= crc_next;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
crc_valid_save <= crc_valid;
|
||||||
|
|
||||||
|
xgmii_rxd_d1 <= xgmii_rxd_d0;
|
||||||
|
xgmii_start_d1 <= xgmii_start_d0;
|
||||||
|
|
||||||
|
last_ts_reg <= (4+16)'(ptp_ts);
|
||||||
|
ts_inc_reg <= (4+16)'(ptp_ts) - last_ts_reg;
|
||||||
|
|
||||||
|
if (rst) begin
|
||||||
|
state_reg <= STATE_IDLE;
|
||||||
|
|
||||||
|
m_axis_rx_tvalid_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
start_packet_reg <= 2'b00;
|
||||||
|
error_bad_frame_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
error_bad_fcs_reg <= 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
xgmii_rxc_d0 <= '0;
|
||||||
|
|
||||||
|
xgmii_start_swap <= 1'b0;
|
||||||
|
xgmii_start_d0 <= 1'b0;
|
||||||
|
xgmii_start_d1 <= 1'b0;
|
||||||
|
|
||||||
|
lanes_swapped <= 1'b0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
`resetall
|
||||||
52
tb/eth/taxi_axis_xgmii_rx_64/Makefile
Normal file
52
tb/eth/taxi_axis_xgmii_rx_64/Makefile
Normal file
@@ -0,0 +1,52 @@
|
|||||||
|
# SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
|
||||||
|
#
|
||||||
|
# Copyright (c) 2020-2025 FPGA Ninja, LLC
|
||||||
|
#
|
||||||
|
# Authors:
|
||||||
|
# - Alex Forencich
|
||||||
|
|
||||||
|
TOPLEVEL_LANG = verilog
|
||||||
|
|
||||||
|
SIM ?= verilator
|
||||||
|
WAVES ?= 0
|
||||||
|
|
||||||
|
COCOTB_HDL_TIMEUNIT = 1ns
|
||||||
|
COCOTB_HDL_TIMEPRECISION = 1ps
|
||||||
|
|
||||||
|
DUT = taxi_axis_xgmii_rx_64
|
||||||
|
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 := 64
|
||||||
|
export PARAM_CTRL_W := $(shell expr $(PARAM_DATA_W) / 8 )
|
||||||
|
export PARAM_PTP_TS_EN := 1
|
||||||
|
export PARAM_PTP_TS_FMT_TOD := 1
|
||||||
|
export PARAM_PTP_TS_W := $(if $(filter-out 1,$(PARAM_PTP_TS_FMT_TOD)),64,96)
|
||||||
|
|
||||||
|
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
|
||||||
176
tb/eth/taxi_axis_xgmii_rx_64/test_taxi_axis_xgmii_rx_64.py
Normal file
176
tb/eth/taxi_axis_xgmii_rx_64/test_taxi_axis_xgmii_rx_64.py
Normal file
@@ -0,0 +1,176 @@
|
|||||||
|
#!/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 XgmiiFrame, XgmiiSource, PtpClockSimTime
|
||||||
|
from cocotbext.axi import AxiStreamBus, AxiStreamSink
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
class TB:
|
||||||
|
def __init__(self, dut):
|
||||||
|
self.dut = dut
|
||||||
|
|
||||||
|
self.log = logging.getLogger("cocotb.tb")
|
||||||
|
self.log.setLevel(logging.DEBUG)
|
||||||
|
|
||||||
|
cocotb.start_soon(Clock(dut.clk, 6.4, units="ns").start())
|
||||||
|
|
||||||
|
self.source = XgmiiSource(dut.xgmii_rxd, dut.xgmii_rxc, dut.clk, dut.rst)
|
||||||
|
self.sink = AxiStreamSink(AxiStreamBus.from_entity(dut.m_axis_rx), dut.clk, dut.rst)
|
||||||
|
|
||||||
|
self.ptp_clock = PtpClockSimTime(ts_tod=dut.ptp_ts, clock=dut.clk)
|
||||||
|
|
||||||
|
dut.cfg_rx_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)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
async def run_test(dut, payload_lengths=None, payload_data=None, ifg=12):
|
||||||
|
|
||||||
|
tb = TB(dut)
|
||||||
|
|
||||||
|
tb.source.ifg = ifg
|
||||||
|
tb.dut.cfg_rx_enable.value = 1
|
||||||
|
|
||||||
|
await tb.reset()
|
||||||
|
|
||||||
|
test_frames = [payload_data(x) for x in payload_lengths()]
|
||||||
|
tx_frames = []
|
||||||
|
|
||||||
|
for test_data in test_frames:
|
||||||
|
test_frame = XgmiiFrame.from_payload(test_data, tx_complete=tx_frames.append)
|
||||||
|
await tb.source.send(test_frame)
|
||||||
|
|
||||||
|
for test_data in test_frames:
|
||||||
|
rx_frame = await tb.sink.recv()
|
||||||
|
tx_frame = tx_frames.pop(0)
|
||||||
|
|
||||||
|
frame_error = rx_frame.tuser & 1
|
||||||
|
ptp_ts = rx_frame.tuser >> 1
|
||||||
|
ptp_ts_ns = ptp_ts / 2**16
|
||||||
|
|
||||||
|
tx_frame_sfd_ns = get_time_from_sim_steps(tx_frame.sim_time_sfd, "ns")
|
||||||
|
|
||||||
|
if tx_frame.start_lane == 4:
|
||||||
|
# start in lane 4 reports 1 full cycle delay, so subtract half clock period
|
||||||
|
tx_frame_sfd_ns -= 3.2
|
||||||
|
|
||||||
|
tb.log.info("RX frame PTP TS: %f ns", ptp_ts_ns)
|
||||||
|
tb.log.info("TX frame SFD sim time: %f ns", tx_frame_sfd_ns)
|
||||||
|
tb.log.info("Difference: %f ns", abs(ptp_ts_ns - tx_frame_sfd_ns))
|
||||||
|
|
||||||
|
assert rx_frame.tdata == test_data
|
||||||
|
assert frame_error == 0
|
||||||
|
assert abs(ptp_ts_ns - tx_frame_sfd_ns - 6.4) < 0.01
|
||||||
|
|
||||||
|
assert tb.sink.empty()
|
||||||
|
|
||||||
|
await RisingEdge(dut.clk)
|
||||||
|
await RisingEdge(dut.clk)
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
def size_list():
|
||||||
|
return list(range(60, 128)) + [512, 1514, 9214] + [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, 0])
|
||||||
|
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_xgmii_rx_64(request):
|
||||||
|
dut = "taxi_axis_xgmii_rx_64"
|
||||||
|
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'] = 64
|
||||||
|
parameters['CTRL_W'] = parameters['DATA_W'] // 8
|
||||||
|
parameters['PTP_TS_EN'] = 1
|
||||||
|
parameters['PTP_TS_FMT_TOD'] = 1
|
||||||
|
parameters['PTP_TS_W'] = 96 if parameters['PTP_TS_FMT_TOD'] else 64
|
||||||
|
|
||||||
|
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(']', ''))
|
||||||
|
|
||||||
|
cocotb_test.simulator.run(
|
||||||
|
simulator="verilator",
|
||||||
|
python_search=[tests_dir],
|
||||||
|
verilog_sources=verilog_sources,
|
||||||
|
toplevel=toplevel,
|
||||||
|
module=module,
|
||||||
|
parameters=parameters,
|
||||||
|
sim_build=sim_build,
|
||||||
|
extra_env=extra_env,
|
||||||
|
)
|
||||||
90
tb/eth/taxi_axis_xgmii_rx_64/test_taxi_axis_xgmii_rx_64.sv
Normal file
90
tb/eth/taxi_axis_xgmii_rx_64/test_taxi_axis_xgmii_rx_64.sv
Normal file
@@ -0,0 +1,90 @@
|
|||||||
|
// SPDX-License-Identifier: CERN-OHL-S-2.0
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
|
||||||
|
Copyright (c) 2025 FPGA Ninja, LLC
|
||||||
|
|
||||||
|
Authors:
|
||||||
|
- Alex Forencich
|
||||||
|
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
`resetall
|
||||||
|
`timescale 1ns / 1ps
|
||||||
|
`default_nettype none
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* AXI4-Stream XGMII frame receiver testbench
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
module test_taxi_axis_xgmii_rx_64 #
|
||||||
|
(
|
||||||
|
/* verilator lint_off WIDTHTRUNC */
|
||||||
|
parameter DATA_W = 64,
|
||||||
|
parameter CTRL_W = (DATA_W/8),
|
||||||
|
parameter logic PTP_TS_EN = 1'b0,
|
||||||
|
parameter logic PTP_TS_FMT_TOD = 1'b1,
|
||||||
|
parameter PTP_TS_W = PTP_TS_FMT_TOD ? 96 : 64
|
||||||
|
/* verilator lint_on WIDTHTRUNC */
|
||||||
|
)
|
||||||
|
();
|
||||||
|
|
||||||
|
localparam USER_W = (PTP_TS_EN ? PTP_TS_W : 0) + 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic clk;
|
||||||
|
logic rst;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic [DATA_W-1:0] xgmii_rxd;
|
||||||
|
logic [CTRL_W-1:0] xgmii_rxc;
|
||||||
|
|
||||||
|
taxi_axis_if #(.DATA_W(DATA_W), .USER_W(USER_W)) m_axis_rx();
|
||||||
|
|
||||||
|
logic [PTP_TS_W-1:0] ptp_ts;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic cfg_rx_enable;
|
||||||
|
|
||||||
|
logic [1:0] start_packet;
|
||||||
|
logic error_bad_frame;
|
||||||
|
logic error_bad_fcs;
|
||||||
|
|
||||||
|
taxi_axis_xgmii_rx_64 #(
|
||||||
|
.DATA_W(DATA_W),
|
||||||
|
.CTRL_W(CTRL_W),
|
||||||
|
.PTP_TS_EN(PTP_TS_EN),
|
||||||
|
.PTP_TS_FMT_TOD(PTP_TS_FMT_TOD),
|
||||||
|
.PTP_TS_W(PTP_TS_W)
|
||||||
|
)
|
||||||
|
uut (
|
||||||
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.rst(rst),
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* XGMII input
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
.xgmii_rxd(xgmii_rxd),
|
||||||
|
.xgmii_rxc(xgmii_rxc),
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* AXI4-Stream output (source)
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
.m_axis_rx(m_axis_rx),
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* PTP
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
.ptp_ts(ptp_ts),
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* Configuration
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
.cfg_rx_enable(cfg_rx_enable),
|
||||||
|
|
||||||
|
/*
|
||||||
|
* Status
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
.start_packet(start_packet),
|
||||||
|
.error_bad_frame(error_bad_frame),
|
||||||
|
.error_bad_fcs(error_bad_fcs)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
endmodule
|
||||||
|
|
||||||
|
`resetall
|
||||||
Reference in New Issue
Block a user