hw/lx_rocon_pkg.vhd

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