hw/lx_rocon_pkg.vhd

   1 library ieee;
   2 use ieee.std_logic_1164.all;
   3 use ieee.std_logic_unsigned.all;
   4 use ieee.numeric_std.all;
   5 use work.mbl_pkg.all;
   6 use work.util_pkg.all;
   7
   8 -- Entities within lx_rocon
   9
  10 package lx_rocon_pkg is
  11
  12         -- Types
  13         type IRC_INPUT_Type is record
  14                 a, b  : std_logic;
  15                 index : std_logic;
  16                 mark  : std_logic;
  17         end record;
  18         --
  19         type IRC_COUNT_OUTPUT_Type is record
  20                 qcount      : std_logic_vector(7 downto 0);
  21                 index       : std_logic_vector(7 downto 0);
  22                 index_event : std_logic;
  23         end record;
  24         --
  25         type IRC_STATE_OUTPUT_Type is record
  26                 ab_error     : std_logic;
  27                 index        : std_logic;
  28                 index_event  : std_logic;
  29                 mark         : std_logic;
  30         end record;
  31         --
  32         type IRC_OUTPUT_Type is record
  33                 count       : IRC_COUNT_OUTPUT_Type;
  34                 state       : IRC_STATE_OUTPUT_Type;
  35         end record;
  36
  37         -- Arrays
  38         type IRC_INPUT_Array_Type         is array (natural range <>) of IRC_INPUT_Type;
  39         type IRC_OUTPUT_Array_Type        is array (natural range <>) of IRC_OUTPUT_Type;
  40         type IRC_COUNT_OUTPUT_Array_Type  is array (natural range <>) of IRC_COUNT_OUTPUT_Type;
  41         type IRC_STATE_OUTPUT_Array_Type  is array (natural range <>) of IRC_STATE_OUTPUT_Type;
  42
  43         -- IRC coprocessor MAIN
  44         component irc_proc_main
  45         generic
  46         (
  47                 num_irc_g  : positive := 4
  48         );
  49         port
  50         (
  51                 -- Basic input
  52                 clk_i             : in std_logic;
  53                 reset_i           : in std_logic;
  54                 -- Signals from IRC
  55                 irc_i             : in IRC_COUNT_OUTPUT_Array_Type((num_irc_g-1) downto 0);
  56                 -- Index resetting
  57                 irc_index_reset_o : out std_logic_vector((num_irc_g-1) downto 0);
  58                 -- BRAM access
  59                 mem_clk_i         : in std_logic;
  60     mem_en_i          : in std_logic;
  61     mem_we_i          : in std_logic_vector(3 downto 0);
  62     mem_addr_i        : in std_logic_vector(ceil_log2(num_irc_g) downto 0);
  63     mem_data_i        : in std_logic_vector(31 downto 0);
  64     mem_data_o        : out std_logic_vector(31 downto 0)
  65         );
  66         end component;
  67
  68         -- IRC coprocessor INC
  69         component irc_proc_inc
  70         generic
  71         (
  72                 num_irc_g  : positive := 4
  73         );
  74         port
  75         (
  76                 -- Clock
  77                 clk_i   : in std_logic;
  78                 reset_i : in std_logic;
  79                 -- Output
  80                 op_o    : out std_logic_vector(1 downto 0);
  81                 axis_o  : out std_logic_vector((ceil_log2(num_irc_g)-1) downto 0)
  82         );
  83         end component;
  84
  85         -- IRC reader
  86         component irc_reader
  87         port
  88         (
  89                 -- Inputs
  90     clk_i                : in std_logic;
  91     reset_i              : in std_logic;
  92     irc_i                : in IRC_INPUT_Type;
  93                 -- State
  94                 reset_index_event_i  : in std_logic;
  95                 reset_index_event2_i : in std_logic;
  96                 reset_ab_error_i     : in std_logic;
  97                 -- Outputs
  98     irc_o                : out IRC_OUTPUT_Type
  99   );
 100         end component;
 101
 102         -- Quadcount
 103         component qcounter
 104         port
 105         (
 106                 -- Inputs
 107     clk_i                : in std_logic;
 108     reset_i              : in std_logic;
 109     a0_i, b0_i           : in std_logic;
 110                 index0_i             : in std_logic;
 111                 -- State
 112                 reset_index_event_i  : in std_logic;
 113                 reset_index_event2_i : in std_logic;
 114                 reset_ab_error_i     : in std_logic;
 115                 -- Outputs
 116     qcount_o             : out std_logic_vector(7 downto 0);
 117                 qcount_index_o       : out std_logic_vector(7 downto 0);
 118                 index_o              : out std_logic;
 119                 index_event_o        : out std_logic;
 120                 index_event2_o       : out std_logic;
 121     a_rise_o, a_fall_o   : out std_logic;
 122                 b_rise_o, b_fall_o   : out std_logic;
 123                 ab_event_o           : out std_logic;
 124     ab_error_o           : out std_logic
 125   );
 126         end component;
 127
 128         -- D sampler (filtered, 2 cycles)
 129         component dff2
 130         port
 131         (
 132     clk_i   : in std_logic;
 133     d_i     : in std_logic;
 134     q_o     : out std_logic
 135   );
 136   end component;
 137
 138         -- D sampler (filtered, 3 cycles)
 139         component dff3
 140         port
 141         (
 142     clk_i   : in std_logic;
 143     d_i     : in std_logic;
 144     q_o     : out std_logic
 145   );
 146   end component;
 147
 148         -- CRC8
 149         component crc
 150   port
 151         (
 152                 clk_i   : in std_logic;
 153     reset_i : in std_logic;
 154     input_i : in std_logic;
 155     crc_o   : out std_logic_vector(7 downto 0)
 156   );
 157         end component;
 158
 159         -- Counter - divider
 160         component cnt_div
 161         generic (
 162                 cnt_width_g : natural := 8
 163         );
 164         port
 165         (
 166                 clk_i     : in std_logic;
 167                 en_i      : in std_logic;
 168                 reset_i   : in std_logic;
 169                 ratio_i   : in std_logic_vector(cnt_width_g-1 downto 0);
 170                 q_out_o   : out std_logic
 171         );
 172         end component;
 173
 174         -- LX Master transmitter
 175         component lxmaster_transmitter
 176         generic (
 177                 cycle_cnt_width_g : natural := 12
 178         );
 179         port
 180         (
 181                 clk_i             : in std_logic;
 182                 reset_i           : in std_logic;
 183                 -- Transmision
 184                 clock_o           : out std_logic;
 185                 mosi_o            : out std_logic;
 186                 sync_o            : out std_logic;
 187                 -- Register
 188                 register_i        : in std_logic;
 189                 register_o        : out std_logic_vector(1 downto 0);
 190                 register_we_i     : in std_logic;
 191                 -- Cycle period
 192                 cycle_reg_i       : in std_logic_vector(cycle_cnt_width_g-1 downto 0);
 193                 cycle_reg_o       : out std_logic_vector(cycle_cnt_width_g-1 downto 0);
 194                 cycle_reg_we_i    : in std_logic;
 195                 -- Watchdog
 196                 wdog_i            : in std_logic;
 197                 wdog_we_i         : in std_logic;
 198                 -- BRAM access
 199                 mem_clk_i         : in std_logic;
 200     mem_en_i          : in std_logic;
 201     mem_we_i          : in std_logic_vector(1 downto 0);
 202     mem_addr_i        : in std_logic_vector(8 downto 0);
 203     mem_data_i        : in std_logic_vector(15 downto 0);
 204     mem_data_o        : out std_logic_vector(15 downto 0)
 205         );
 206         end component;
 207
 208         -- LX Master receiver
 209         component lxmaster_receiver
 210         port
 211         (
 212                 clk_i             : in std_logic;
 213                 reset_i           : in std_logic;
 214                 -- Transmision
 215                 clock_i           : in std_logic;
 216                 miso_i            : in std_logic;
 217                 sync_i            : in std_logic;
 218                 -- Receive done pulse
 219                 rx_done_o         : out std_logic;
 220                 -- Register
 221                 register_i        : in std_logic;
 222                 register_o        : out std_logic_vector(1 downto 0);
 223                 register_we_i     : in std_logic;
 224                 -- BRAM access
 225                 mem_clk_i         : in std_logic;
 226                 mem_en_i          : in std_logic;
 227                 mem_we_i          : in std_logic_vector(1 downto 0);
 228                 mem_addr_i        : in std_logic_vector(8 downto 0);
 229                 mem_data_i        : in std_logic_vector(15 downto 0);
 230                 mem_data_o        : out std_logic_vector(15 downto 0)
 231         );
 232         end component;
 233
 234         -- LX math functions approximation
 235
 236         component lx_fncapprox
 237         port
 238         (
 239                 clk_i        : in std_logic;
 240                 reset_i      : in std_logic;
 241                 -- Data bus
 242                 address_i    : in std_logic_vector(4 downto 0);
 243                 ce_i         : in std_logic;
 244                 data_i       : in std_logic_vector(31 downto 0);
 245                 data_o       : out std_logic_vector(31 downto 0);
 246                 --
 247                 bls_i        : in std_logic_vector(3 downto 0)
 248         );
 249         end component;
 250
 251         -- Clock Cross Domain Synchronization Elastic Buffer/FIFO
 252         component lx_crosdom_ser_fifo
 253         generic
 254         (
 255                 fifo_len_g   : positive := 8;
 256                 sync_adj_g   : integer := 0
 257         );
 258         port
 259         (
 260                 -- Asynchronous clock domain interface
 261                 acd_clock_i  : in std_logic;
 262                 acd_miso_i   : in std_logic;
 263                 acd_sync_i   : in std_logic;
 264                 -- Clock
 265                 clk_i        : in std_logic;
 266                 reset_i      : in std_logic;
 267                 -- Output synchronous with clk_i
 268                 miso_o       : out std_logic;
 269                 sync_o       : out std_logic;
 270                 data_ready_o : out std_logic
 271         );
 272         end component;
 273
 274         --------------------------------------------------------------------------------
 275         -- TUMBL
 276         --------------------------------------------------------------------------------
 277
 278         component lx_rocon_tumbl
 279         generic
 280         (
 281                 IMEM_ABITS_g         : positive := 11;
 282                 DMEM_ABITS_g         : positive := 12;
 283                 --
 284                 USE_HW_MUL_g         : boolean := true;
 285                 USE_BARREL_g         : boolean := true;
 286                 COMPATIBILITY_MODE_g : boolean := false
 287         );
 288         port
 289         (
 290                 clk_i        :  in std_logic;
 291                 rst_i        :  in std_logic;
 292           halt_i       :  in std_logic;
 293                 int_i        :  in std_logic;
 294                 trace_i      :  in std_logic;
 295                 trace_kick_i :  in std_logic;
 296                 -- Program counter
 297                 pc_o         : out std_logic_vector(31 downto 0);
 298                 -- Internal halt (remove with trace kick)
 299                 halted_o     : out std_logic;
 300                 halt_code_o  : out std_logic_vector(4 downto 0);
 301                 -- Internal memory (instruction)
 302                 imem_clk_i   : in std_logic;
 303     imem_en_i    : in std_logic;
 304     imem_we_i    : in std_logic_vector(3 downto 0);
 305     imem_addr_i  : in std_logic_vector(8 downto 0);
 306     imem_data_i  : in std_logic_vector(31 downto 0);
 307     imem_data_o  : out std_logic_vector(31 downto 0);
 308                 -- Internal memory (data)
 309                 dmem_clk_i   : in std_logic;
 310     dmem_en_i    : in std_logic;
 311     dmem_we_i    : in std_logic_vector(3 downto 0);
 312     dmem_addr_i  : in std_logic_vector(9 downto 0);
 313     dmem_data_i  : in std_logic_vector(31 downto 0);
 314     dmem_data_o  : out std_logic_vector(31 downto 0);
 315                 -- External memory bus
 316                 xmemb_sel_o  : out std_logic;
 317                 xmemb_i      : in DMEMB2CORE_Type;
 318                 xmemb_o      : out CORE2DMEMB_Type
 319         );
 320         end component;
 321
 322         component lx_rocon_imem
 323         port
 324         (
 325                 -- Memory wiring for Tumbl
 326                 clk_i  : in std_logic;
 327                 cs_i   : in std_logic;
 328                 adr_i  : in std_logic_vector(10 downto 2);
 329                 dat_o  : out std_logic_vector(31 downto 0);
 330                 -- Memory wiring for Master CPU
 331                 clk_m  : in std_logic;
 332     en_m   : in std_logic;
 333     we_m   : in std_logic_vector(3 downto 0);
 334     addr_m : in std_logic_vector(8 downto 0);
 335     din_m  : in std_logic_vector(31 downto 0);
 336     dout_m : out std_logic_vector(31 downto 0)
 337         );
 338         end component;
 339
 340         component lx_rocon_dmem
 341         port
 342         (
 343     -- Memory wiring for Tumbl
 344                 clk_i  : in std_logic;
 345                 ce_i   : in std_logic;
 346                 adr_i  : in std_logic_vector(11 downto 2);
 347                 bls_i  : in std_logic_vector(3 downto 0);
 348                 dat_i  : in std_logic_vector(31 downto 0);
 349                 dat_o  : out std_logic_vector(31 downto 0);
 350                 -- Memory wiring for Master CPU
 351                 clk_m  : in std_logic;
 352     en_m   : in std_logic;
 353     we_m   : in std_logic_vector(3 downto 0);
 354     addr_m : in std_logic_vector(9 downto 0);
 355     din_m  : in std_logic_vector(31 downto 0);
 356     dout_m : out std_logic_vector(31 downto 0)
 357         );
 358         end component;
 359
 360         component lx_rocon_gprf_abd
 361         port
 362         (
 363                 clk_i        :  in std_logic;
 364                 rst_i        :  in std_logic;
 365                 clken_i      :  in std_logic;
 366                 gprf_finish_wrb_mem_i :  in std_logic;
 367                 --
 368                 ID2GPRF_i    :  in ID2GPRF_Type;
 369                 MEM_WRB_i    :  in WRB_Type;
 370                 GPRF2EX_o    :  out GPRF2EX_Type
 371         );
 372         end component;
 373
 374         --------------------------------------------------------------------------------
 375         -- MEMORY BUS
 376         --------------------------------------------------------------------------------
 377
 378         -- Measurement register
 379         component measurement_register
 380         generic
 381         (
 382                 id_g   : std_logic_vector(31 downto 0) := (others => '0')
 383         );
 384         port
 385         (
 386                 -- Clock
 387                 clk_i    : in std_logic;
 388                 -- Reset
 389                 reset_i  : in std_logic;
 390                 -- Chip enable
 391                 ce_i     : in std_logic;
 392                 -- Switch
 393                 switch_i : in std_logic;
 394                 -- Data bus
 395                 data_i   : in std_logic_vector(31 downto 0);
 396                 data_o   : out std_logic_vector(31 downto 0);
 397                 -- Bus signals
 398                 bls_i    : in std_logic_vector(3 downto 0)
 399         );
 400         end component;
 401
 402         -- IRC interconnect
 403         component bus_irc
 404         port
 405         (
 406                 clk_i        : in std_logic;
 407                 reset_i      : in std_logic;
 408                 -- Data bus
 409                 address_i    : in std_logic_vector(4 downto 0);
 410                 ce_i         : in std_logic;
 411                 data_i       : in std_logic_vector(31 downto 0);
 412                 data_o       : out std_logic_vector(31 downto 0);
 413                 --
 414                 bls_i        : in std_logic_vector(3 downto 0);
 415                 -- Signals for IRC
 416                 irc_i        : in IRC_INPUT_Array_Type(7 downto 0)
 417         );
 418         end component;
 419
 420         -- Measurement interconnect
 421         component bus_measurement
 422         port
 423         (
 424                 -- Clock
 425                 clk_i     : in std_logic;
 426                 -- Reset
 427                 reset_i   : in std_logic;
 428                 -- Chip enable
 429                 ce_i      : in std_logic;
 430                 -- Address
 431                 address_i : in std_logic_vector(1 downto 0);
 432                 -- Data bus
 433                 data_i    : in std_logic_vector(31 downto 0);
 434                 data_o    : out std_logic_vector(31 downto 0);
 435                 -- Bus signals
 436                 bls_i     : in std_logic_vector(3 downto 0)
 437         );
 438         end component;
 439
 440         -- Tumbl interconnect
 441         component bus_tumbl
 442         port
 443         (
 444                 -- Clock
 445                 clk_i        : in std_logic;
 446                 -- Chip enable
 447                 ce_i         : in std_logic;
 448                 -- Global Reset
 449                 reset_i      : in std_logic;
 450                 -- Master CPU bus for the memory
 451     bls_i        : in std_logic_vector(3 downto 0);
 452     address_i    : in std_logic_vector(11 downto 0);
 453     data_i       : in std_logic_vector(31 downto 0);
 454     data_o       : out std_logic_vector(31 downto 0);
 455                 -- Tumbl extrenal memory bus
 456                 xmemb_sel_o  : out std_logic;
 457                 xmemb_i      : in DMEMB2CORE_Type;
 458                 xmemb_o      : out CORE2DMEMB_Type
 459   );
 460         end component;
 461
 462         -- Register on the bus
 463         component bus_register is
 464         generic
 465         (
 466                 -- Reset value
 467                 reset_value_g : std_logic_vector(31 downto 0) := (others => '0');
 468                 -- Width
 469                 b0_g          : natural := 8;
 470                 b1_g          : natural := 8;
 471                 b2_g          : natural := 8;
 472                 b3_g          : natural := 8
 473         );
 474         port
 475         (
 476                 -- Clock
 477                 clk_i         : in std_logic;
 478                 -- Reset
 479                 reset_i       : in std_logic;
 480                 -- Chip enable
 481                 ce_i          : in std_logic;
 482                 -- Data bus
 483                 data_i        : in std_logic_vector((b0_g+b1_g+b2_g+b3_g-1) downto 0);
 484                 data_o        : out std_logic_vector((b0_g+b1_g+b2_g+b3_g-1) downto 0);
 485                 -- Bus signals
 486                 bls_i         : in std_logic_vector(3 downto 0)
 487         );
 488         end component;
 489
 490         -- LX Master bus interconnect
 491         component bus_lxmaster
 492         port
 493         (
 494                 clk_i        : in std_logic;
 495                 reset_i      : in std_logic;
 496                 -- Data bus
 497                 address_i    : in std_logic_vector(10 downto 0);
 498                 ce_i         : in std_logic;
 499                 data_i       : in std_logic_vector(15 downto 0);
 500                 data_o       : out std_logic_vector(15 downto 0);
 501                 --
 502                 bls_i        : in std_logic_vector(1 downto 0);
 503                 --
 504                 rx_done_o    : out std_logic;
 505                 -- Signals for LX Master
 506                 clock_i      : in std_logic;
 507                 miso_i       : in std_logic;
 508                 sync_i       : in std_logic;
 509                 --
 510                 clock_o      : out std_logic;
 511                 mosi_o       : out std_logic;
 512                 sync_o       : out std_logic
 513         );
 514         end component;
 515
 516         --------------------------------------------------------------------------------
 517         -- BRAM
 518         --------------------------------------------------------------------------------
 519         type BRAM_type is (READ_FIRST, WRITE_FIRST, NO_CHANGE);
 520
 521         component xilinx_dualport_bram
 522         generic
 523         (
 524                 byte_width    : positive := 8;
 525                 address_width : positive := 8;
 526                 we_width      : positive := 4;
 527                 port_a_type   : BRAM_type := READ_FIRST;
 528                 port_b_type   : BRAM_type := READ_FIRST
 529         );
 530         port
 531         (
 532                 clka  : in std_logic;
 533                 rsta  : in std_logic;
 534                 ena   : in std_logic;
 535                 wea   : in std_logic_vector((we_width-1) downto 0);
 536                 addra : in std_logic_vector((address_width-1) downto 0);
 537                 dina  : in std_logic_vector(((byte_width*we_width)-1) downto 0);
 538                 douta : out std_logic_vector(((byte_width*we_width)-1) downto 0);
 539                 clkb  : in std_logic;
 540                 rstb  : in std_logic;
 541                 enb   : in std_logic;
 542                 web   : in std_logic_vector((we_width-1) downto 0);
 543                 addrb : in std_logic_vector((address_width-1) downto 0);
 544                 dinb  : in std_logic_vector(((byte_width*we_width)-1) downto 0);
 545                 doutb : out std_logic_vector(((byte_width*we_width)-1) downto 0)
 546         );
 547         end component;
 548
 549 end lx_rocon_pkg;
 550
 551 package body lx_rocon_pkg is
 552
 553 end lx_rocon_pkg;