start spi master and slave with testbench
This commit is contained in:
commit
6f000b64ec
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@ -0,0 +1,19 @@
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TESTBENCH_BASE=test_spi_write_read_mode0
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AUXFILES=spi_master.v spi_slave.v
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CPP_TESTBENCH=test_spi_write_read_mode0.cpp
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WAVEFILE=test_spi_write_read_mode0.vcd
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FILES=${TESTBENCH_BASE}.v ${AUXFILES} ${CPP_TESTBENCH}
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all: obj_dir/V${TESTBENCH_BASE}
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./obj_dir/V${TESTBENCH_BASE} && gtkwave ${WAVEFILE}
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obj_dir/V${TESTBENCH_BASE}.mk: ${FILES}
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verilator --trace --cc --exe ${FILES} --top ${TESTBENCH_BASE}
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obj_dir/V${TESTBENCH_BASE}: obj_dir/V${TESTBENCH_BASE}.mk
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make -C obj_dir -f V${TESTBENCH_BASE}.mk
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run:
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./obj_dir/V${TESTBENCH_CASE}
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clean:
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$(RM) obj_dir/*
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@ -0,0 +1,126 @@
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module spi_master
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#(
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parameter WID = 24, // Width of bits per transaction.
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parameter WID_LEN = 5, // Length in bits required to store WID
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||||||
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parameter CYCLE_HALF_WAIT = 3, // Half of the wait time of a cycle
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||||||
|
parameter TIMER_LEN = 3, // Length in bits required to store CYCLE_HALF_WAIT
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||||||
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parameter POLARITY = 0, // 0 = sck idle low, 1 = sck idle high
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parameter PHASE = 0 // 0 = rising-read falling-write, 1 = rising-write falling-read.
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)
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(
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input clk,
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`ifndef SPI_MASTER_NO_READ
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output reg [WID-1:0] from_slave,
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|
input miso,
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`endif
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||||||
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`ifndef SPI_MASTER_NO_WRITE
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||||||
|
input [WID-1:0] to_slave,
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||||||
|
output mosi,
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||||||
|
`endif
|
||||||
|
output sck_wire,
|
||||||
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output finished,
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||||||
|
input arm
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||||||
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);
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||||||
|
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||||||
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parameter WAIT_ON_ARM = 0;
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||||||
|
parameter ON_CYCLE = 1;
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||||||
|
parameter CYCLE_WAIT = 2;
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||||||
|
parameter WAIT_FINISHED = 3;
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||||||
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||||||
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reg [1:0] state = WAIT_ON_ARM;
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||||||
|
reg [WID_LEN-1:0] bit_counter = 0;
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||||||
|
reg [TIMER_LEN-1:0] timer = 0;
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||||||
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||||||
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`ifndef SPI_MASTER_NO_WRITE
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||||||
|
reg [WID-1:0] send_buf = 0;
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||||||
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`endif
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||||||
|
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||||||
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reg sck = 0;
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||||||
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assign sck_wire = sck;
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||||||
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||||||
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task idle_state();
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||||||
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if (POLARITY == 0) begin
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sck <= 0;
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||||||
|
end else begin
|
||||||
|
sck <= 1;
|
||||||
|
end
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||||||
|
`ifndef SPI_MASTER_NO_WRITE
|
||||||
|
mosi <= 0;
|
||||||
|
`endif
|
||||||
|
timer <= 0;
|
||||||
|
bit_counter <= 0;
|
||||||
|
endtask
|
||||||
|
|
||||||
|
task read_data();
|
||||||
|
`ifndef SPI_MASTER_NO_READ
|
||||||
|
from_slave <= from_slave << 1;
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||||||
|
from_slave[0] <= miso;
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||||||
|
`endif
|
||||||
|
endtask
|
||||||
|
|
||||||
|
task write_data();
|
||||||
|
`ifndef SPI_MASTER_NO_WRITE
|
||||||
|
mosi <= send_buf[WID-1];
|
||||||
|
send_buf <= send_buf << 1;
|
||||||
|
`endif
|
||||||
|
endtask
|
||||||
|
|
||||||
|
always @ (posedge clk) begin
|
||||||
|
case (state)
|
||||||
|
WAIT_ON_ARM: begin
|
||||||
|
if (!arm) begin
|
||||||
|
idle_state();
|
||||||
|
finished <= 0;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
state <= ON_CYCLE;
|
||||||
|
send_buf <= to_slave;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
ON_CYCLE: begin
|
||||||
|
if (sck) begin // rising edge
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||||||
|
if (PHASE == 1) begin
|
||||||
|
write_data();
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
read_data();
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
if (POLARITY == 1) begin
|
||||||
|
bit_counter <= bit_counter + 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end else begin // falling edge
|
||||||
|
if (PHASE == 1) begin
|
||||||
|
read_data();
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
write_data();
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
if (POLARITY == 0) begin
|
||||||
|
bit_counter <= bit_counter + 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
state <= CYCLE_WAIT;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
CYCLE_WAIT: begin
|
||||||
|
if (timer == CYCLE_HALF_WAIT) begin
|
||||||
|
timer <= 0;
|
||||||
|
if (bit_counter == WID) begin
|
||||||
|
state <= WAIT_FINISHED;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
state <= ON_CYCLE;
|
||||||
|
sck <= !sck;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
timer <= timer + 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
WAIT_FINISHED: begin
|
||||||
|
finished <= 1;
|
||||||
|
idle_state();
|
||||||
|
if (!arm) begin
|
||||||
|
state <= WAIT_ON_ARM;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
endmodule
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@ -0,0 +1,95 @@
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||||||
|
module spi_slave
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#(
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||||||
|
parameter WID = 24, // Width of bits per transaction.
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||||||
|
parameter WID_LEN = 5, // Length in bits required to store WID
|
||||||
|
parameter POLARITY = 0,
|
||||||
|
parameter PHASE = 0 // 0 = rising-read falling-write, 1 = rising-write falling-read.
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)
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||||||
|
(
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||||||
|
input clk,
|
||||||
|
input sck,
|
||||||
|
input ss_L,
|
||||||
|
`ifndef SPI_SLAVE_NO_READ
|
||||||
|
output reg [WID-1:0] from_master,
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||||||
|
input mosi,
|
||||||
|
`endif
|
||||||
|
`ifndef SPI_SLAVE_NO_WRITE
|
||||||
|
input [WID-1:0] to_master,
|
||||||
|
output miso,
|
||||||
|
`endif
|
||||||
|
output finished,
|
||||||
|
output err
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
wire ss = !ss_L;
|
||||||
|
reg sck_delay = 0;
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||||||
|
reg [WID_LEN-1:0] bit_counter = 0;
|
||||||
|
reg ss_delay = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
`ifndef SPI_SLAVE_NO_WRITE
|
||||||
|
reg [WID-1:0] send_buf = 0;
|
||||||
|
`endif
|
||||||
|
|
||||||
|
task read_data();
|
||||||
|
`ifndef SPI_SLAVE_NO_READ
|
||||||
|
from_master <= from_master << 1;
|
||||||
|
from_master[0] <= mosi;
|
||||||
|
`endif
|
||||||
|
endtask
|
||||||
|
|
||||||
|
task write_data();
|
||||||
|
`ifndef SPI_SLAVE_NO_WRITE
|
||||||
|
send_buf <= send_buf << 1;
|
||||||
|
miso <= send_buf[WID-1];
|
||||||
|
`endif
|
||||||
|
endtask
|
||||||
|
|
||||||
|
always @ (posedge clk) begin
|
||||||
|
sck_delay <= sck;
|
||||||
|
ss_delay <= ss;
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||||||
|
|
||||||
|
case ({ss_delay, ss})
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||||||
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2'b01: begin // rising edge of SS
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||||||
|
bit_counter <= 0;
|
||||||
|
finished <= 0;
|
||||||
|
err <= 0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
2'b10: begin // falling edge
|
||||||
|
if (bit_counter == WID) begin
|
||||||
|
finished <= 1;
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
err <= 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
2'b11: begin
|
||||||
|
case ({sck_delay, sck})
|
||||||
|
2'b01: begin // rising edge
|
||||||
|
if (PHASE == 1) begin
|
||||||
|
write_data();
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
read_data();
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
if (POLARITY == 1) begin
|
||||||
|
bit_counter <= bit_counter + 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
2'b10: begin // falling edge
|
||||||
|
if (PHASE == 1) begin
|
||||||
|
read_data();
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
write_data();
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
if (POLARITY == 0) begin
|
||||||
|
bit_counter <= bit_counter + 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
default: ;
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
end
|
||||||
|
2'b00: ;
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
endmodule
|
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@ -0,0 +1,45 @@
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||||||
|
#include <stdio.h>
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|
#include <verilated.h>
|
||||||
|
#include "Vtest_spi_write_read_mode0.h"
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||||||
|
using TopModule = Vtest_spi_write_read_mode0;
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||||||
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VerilatedContext *ctx;
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||||||
|
TopModule *sim;
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static void progress() {
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||||||
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sim->eval();
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ctx->timeInc(1);
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||||||
|
sim->clk = !sim->clk;
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||||||
|
}
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||||||
|
|
||||||
|
static void progress_n(int f) {
|
||||||
|
for (int i = 0; i < f; i++)
|
||||||
|
progress();
|
||||||
|
}
|
||||||
|
|
||||||
|
int main(int argc, char **argv) {
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||||||
|
ctx = new VerilatedContext;
|
||||||
|
ctx->traceEverOn(true);
|
||||||
|
ctx->commandArgs(argc, argv);
|
||||||
|
sim = new TopModule(ctx);
|
||||||
|
sim->ss = 0;
|
||||||
|
sim->clk = 0;
|
||||||
|
sim->activate = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
progress_n(8);
|
||||||
|
sim->ss = 1;
|
||||||
|
progress();
|
||||||
|
|
||||||
|
sim->data_ctrl = 0b110011011111001100011111;
|
||||||
|
sim->activate = 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
while (!sim->master_finished)
|
||||||
|
progress();
|
||||||
|
progress_n(5);
|
||||||
|
sim->ss = 0;
|
||||||
|
progress_n(5);
|
||||||
|
|
||||||
|
sim->final();
|
||||||
|
delete sim;
|
||||||
|
return 0;
|
||||||
|
}
|
|
@ -0,0 +1,58 @@
|
||||||
|
module test_spi_write_read_mode0
|
||||||
|
(
|
||||||
|
input clk,
|
||||||
|
input [23:0] data_ctrl,
|
||||||
|
input activate,
|
||||||
|
input ss,
|
||||||
|
output master_finished,
|
||||||
|
output slave_finished,
|
||||||
|
output slave_error
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
wire miso;
|
||||||
|
wire mosi;
|
||||||
|
wire sck;
|
||||||
|
wire ss_L = !ss;
|
||||||
|
|
||||||
|
reg [23:0] from_slave_data;
|
||||||
|
|
||||||
|
spi_master master
|
||||||
|
(
|
||||||
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.to_slave(data_ctrl),
|
||||||
|
.from_slave(from_slave_data),
|
||||||
|
.miso(miso),
|
||||||
|
.mosi(mosi),
|
||||||
|
.sck_wire(sck),
|
||||||
|
.finished(master_finished),
|
||||||
|
.arm(activate)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
reg [23:0] data_from_master;
|
||||||
|
reg [23:0] data_to_master = 24'b111011011100010101010101;
|
||||||
|
|
||||||
|
spi_slave spi_slave
|
||||||
|
(
|
||||||
|
.clk(clk),
|
||||||
|
.sck(sck),
|
||||||
|
.ss_L(ss_L),
|
||||||
|
.from_master(data_from_master),
|
||||||
|
.to_master(data_to_master),
|
||||||
|
.mosi(mosi),
|
||||||
|
.miso(miso),
|
||||||
|
.finished(slave_finished),
|
||||||
|
.err(slave_error)
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
always @ (posedge clk) begin
|
||||||
|
if (slave_finished) begin
|
||||||
|
data_to_master <= data_from_master;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
initial begin
|
||||||
|
$dumpfile("test_spi_write_read_mode0.vcd");
|
||||||
|
$dumpvars();
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
endmodule
|
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