working with memory
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,498 @@
|
||||
`timescale 1ns/1ps
|
||||
|
||||
module tb;
|
||||
|
||||
localparam ADDR_WIDTH = 22;
|
||||
localparam DATA_WIDTH = 16;
|
||||
localparam CLK_PERIOD = 12.5; // 80 MHz
|
||||
|
||||
reg clk;
|
||||
reg rst;
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// Memory Interface
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
reg mem_req;
|
||||
reg mem_wr;
|
||||
reg [ADDR_WIDTH-1:0] mem_addr;
|
||||
reg [DATA_WIDTH-1:0] mem_wdata;
|
||||
reg mem_lb_n;
|
||||
reg mem_ub_n;
|
||||
|
||||
wire [DATA_WIDTH-1:0] mem_rdata;
|
||||
wire mem_ready;
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// PSRAM
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
wire [ADDR_WIDTH-1:0] psram_a;
|
||||
wire [DATA_WIDTH-1:0] psram_dq;
|
||||
|
||||
wire psram_ce_n;
|
||||
wire psram_oe_n;
|
||||
wire psram_we_n;
|
||||
wire psram_lb_n;
|
||||
wire psram_ub_n;
|
||||
wire psram_zz_n;
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// Stress-test variables
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
integer stress_i;
|
||||
integer stress_addr;
|
||||
reg [15:0] stress_data;
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// DUT
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
psram_controller #(
|
||||
.ADDR_WIDTH (ADDR_WIDTH),
|
||||
.DATA_WIDTH (DATA_WIDTH),
|
||||
.CLK_FREQ_MHZ (80)
|
||||
) dut (
|
||||
.clk (clk),
|
||||
.rst (rst),
|
||||
|
||||
.mem_req (mem_req),
|
||||
.mem_wr (mem_wr),
|
||||
.mem_addr (mem_addr),
|
||||
.mem_wdata (mem_wdata),
|
||||
.mem_lb_n (mem_lb_n),
|
||||
.mem_ub_n (mem_ub_n),
|
||||
|
||||
.mem_rdata (mem_rdata),
|
||||
.mem_ready (mem_ready),
|
||||
|
||||
.psram_a (psram_a),
|
||||
.psram_dq (psram_dq),
|
||||
|
||||
.psram_ce_n(psram_ce_n),
|
||||
.psram_oe_n(psram_oe_n),
|
||||
.psram_we_n(psram_we_n),
|
||||
.psram_lb_n(psram_lb_n),
|
||||
.psram_ub_n(psram_ub_n),
|
||||
.psram_zz_n(psram_zz_n)
|
||||
);
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// PSRAM model
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
psram_model #(
|
||||
.ADDR_WIDTH(ADDR_WIDTH),
|
||||
.DATA_WIDTH(DATA_WIDTH),
|
||||
.DEPTH(16384)
|
||||
) memory (
|
||||
.clk (clk),
|
||||
.a (psram_a),
|
||||
.dq (psram_dq),
|
||||
.ce_n (psram_ce_n),
|
||||
.oe_n (psram_oe_n),
|
||||
.we_n (psram_we_n),
|
||||
.lb_n (psram_lb_n),
|
||||
.ub_n (psram_ub_n),
|
||||
.zz_n (psram_zz_n)
|
||||
);
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// Clock
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
initial begin
|
||||
clk = 1'b0;
|
||||
|
||||
forever #(CLK_PERIOD / 2.0)
|
||||
clk = ~clk;
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// VCD
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
initial begin
|
||||
$dumpfile("sim/psram_controller.vcd");
|
||||
$dumpvars(0, tb);
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// Helper: write word with byte enables
|
||||
//
|
||||
// lb_n = 0 -> low byte enabled
|
||||
// ub_n = 0 -> high byte enabled
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
task write_word;
|
||||
input [ADDR_WIDTH-1:0] addr;
|
||||
input [DATA_WIDTH-1:0] data;
|
||||
input lb;
|
||||
input ub;
|
||||
|
||||
begin
|
||||
|
||||
@(posedge clk);
|
||||
|
||||
mem_addr <= addr;
|
||||
mem_wdata <= data;
|
||||
mem_wr <= 1'b1;
|
||||
mem_lb_n <= lb;
|
||||
mem_ub_n <= ub;
|
||||
mem_req <= 1'b1;
|
||||
|
||||
@(posedge clk);
|
||||
|
||||
mem_req <= 1'b0;
|
||||
|
||||
wait (mem_ready);
|
||||
|
||||
$display(
|
||||
"WRITE addr=0x%08x data=0x%04x LB#=%b UB#=%b PASS",
|
||||
addr,
|
||||
data,
|
||||
lb,
|
||||
ub
|
||||
);
|
||||
|
||||
@(posedge clk);
|
||||
|
||||
end
|
||||
endtask
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// Helper: read full word
|
||||
//
|
||||
// For normal word reads both bytes are enabled.
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
task read_word;
|
||||
input [ADDR_WIDTH-1:0] addr;
|
||||
input [DATA_WIDTH-1:0] expected;
|
||||
|
||||
begin
|
||||
|
||||
@(posedge clk);
|
||||
|
||||
mem_addr <= addr;
|
||||
mem_wr <= 1'b0;
|
||||
mem_lb_n <= 1'b0;
|
||||
mem_ub_n <= 1'b0;
|
||||
mem_req <= 1'b1;
|
||||
|
||||
@(posedge clk);
|
||||
|
||||
mem_req <= 1'b0;
|
||||
|
||||
wait (mem_ready);
|
||||
|
||||
if (mem_rdata !== expected) begin
|
||||
|
||||
$display(
|
||||
"READ addr=0x%08x FAIL got=0x%04x expected=0x%04x",
|
||||
addr,
|
||||
mem_rdata,
|
||||
expected
|
||||
);
|
||||
|
||||
$fatal;
|
||||
|
||||
end else begin
|
||||
|
||||
$display(
|
||||
"READ addr=0x%08x data=0x%04x PASS",
|
||||
addr,
|
||||
mem_rdata
|
||||
);
|
||||
|
||||
end
|
||||
|
||||
@(posedge clk);
|
||||
|
||||
end
|
||||
endtask
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// Test
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
initial begin
|
||||
|
||||
mem_req = 1'b0;
|
||||
mem_wr = 1'b0;
|
||||
mem_addr = 0;
|
||||
mem_wdata = 0;
|
||||
|
||||
// Both bytes disabled while idle
|
||||
mem_lb_n = 1'b1;
|
||||
mem_ub_n = 1'b1;
|
||||
|
||||
rst = 1'b1;
|
||||
|
||||
repeat (5)
|
||||
@(posedge clk);
|
||||
|
||||
rst = 1'b0;
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM CONTROLLER V1 TEST");
|
||||
$display("80 MHz");
|
||||
$display("4M x 16 PSRAM");
|
||||
$display("70 ns asynchronous timing");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("");
|
||||
|
||||
wait (dut.state == dut.STATE_IDLE);
|
||||
|
||||
$display("PSRAM initialization complete");
|
||||
$display("");
|
||||
|
||||
// ========================================================
|
||||
// Basic writes / reads
|
||||
// ========================================================
|
||||
|
||||
write_word(22'h000001, 16'h1234, 1'b0, 1'b0);
|
||||
read_word (22'h000001, 16'h1234);
|
||||
|
||||
write_word(22'h000010, 16'hABCD, 1'b0, 1'b0);
|
||||
read_word (22'h000010, 16'hABCD);
|
||||
|
||||
write_word(22'h000100, 16'h55AA, 1'b0, 1'b0);
|
||||
read_word (22'h000100, 16'h55AA);
|
||||
|
||||
// ========================================================
|
||||
// Consecutive words
|
||||
// ========================================================
|
||||
|
||||
write_word(22'h000200, 16'h0001, 1'b0, 1'b0);
|
||||
write_word(22'h000201, 16'h0002, 1'b0, 1'b0);
|
||||
write_word(22'h000202, 16'h0003, 1'b0, 1'b0);
|
||||
|
||||
read_word(22'h000200, 16'h0001);
|
||||
read_word(22'h000201, 16'h0002);
|
||||
read_word(22'h000202, 16'h0003);
|
||||
|
||||
// ========================================================
|
||||
// Edge values
|
||||
// ========================================================
|
||||
|
||||
write_word(22'h000300, 16'h0000, 1'b0, 1'b0);
|
||||
read_word (22'h000300, 16'h0000);
|
||||
|
||||
write_word(22'h000301, 16'hFFFF, 1'b0, 1'b0);
|
||||
read_word (22'h000301, 16'hFFFF);
|
||||
|
||||
// ========================================================
|
||||
// High address
|
||||
// ========================================================
|
||||
|
||||
write_word(22'h003FFF, 16'hCAFE, 1'b0, 1'b0);
|
||||
read_word (22'h003FFF, 16'hCAFE);
|
||||
|
||||
// ========================================================
|
||||
// Basic test passed
|
||||
// ========================================================
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM CONTROLLER BASIC TEST PASSED");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("");
|
||||
|
||||
// ========================================================
|
||||
// BYTE ENABLE TEST
|
||||
// ========================================================
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM BYTE ENABLE TEST");
|
||||
$display("LB# / UB#");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("");
|
||||
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
// Start from known value
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
|
||||
write_word(
|
||||
22'h000400,
|
||||
16'h1234,
|
||||
1'b0,
|
||||
1'b0
|
||||
);
|
||||
|
||||
read_word(
|
||||
22'h000400,
|
||||
16'h1234
|
||||
);
|
||||
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
// LOW BYTE ONLY
|
||||
//
|
||||
// Initial: 0x1234
|
||||
// Write: 0x00AA
|
||||
//
|
||||
// LB# = 0 -> low byte written
|
||||
// UB# = 1 -> high byte preserved
|
||||
//
|
||||
// Expected: 0x12AA
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("LOW BYTE ONLY");
|
||||
$display("Initial = 0x1234");
|
||||
$display("Write = 0x00AA");
|
||||
$display("LB#=0 UB#=1");
|
||||
$display("Expected= 0x12AA");
|
||||
$display("");
|
||||
|
||||
write_word(
|
||||
22'h000400,
|
||||
16'h00AA,
|
||||
1'b0,
|
||||
1'b1
|
||||
);
|
||||
|
||||
read_word(
|
||||
22'h000400,
|
||||
16'h12AA
|
||||
);
|
||||
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
// HIGH BYTE ONLY
|
||||
//
|
||||
// Current: 0x12AA
|
||||
// Write: 0xBB00
|
||||
//
|
||||
// LB# = 1 -> low byte preserved
|
||||
// UB# = 0 -> high byte written
|
||||
//
|
||||
// Expected: 0xBBAA
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("HIGH BYTE ONLY");
|
||||
$display("Initial = 0x12AA");
|
||||
$display("Write = 0xBB00");
|
||||
$display("LB#=1 UB#=0");
|
||||
$display("Expected= 0xBBAA");
|
||||
$display("");
|
||||
|
||||
write_word(
|
||||
22'h000400,
|
||||
16'hBB00,
|
||||
1'b1,
|
||||
1'b0
|
||||
);
|
||||
|
||||
read_word(
|
||||
22'h000400,
|
||||
16'hBBAA
|
||||
);
|
||||
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
// FULL WORD
|
||||
//
|
||||
// Current: 0xBBAA
|
||||
// Write: 0xCCDD
|
||||
//
|
||||
// LB# = 0 -> low byte written
|
||||
// UB# = 0 -> high byte written
|
||||
//
|
||||
// Expected: 0xCCDD
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("FULL WORD");
|
||||
$display("Initial = 0xBBAA");
|
||||
$display("Write = 0xCCDD");
|
||||
$display("LB#=0 UB#=0");
|
||||
$display("Expected= 0xCCDD");
|
||||
$display("");
|
||||
|
||||
write_word(
|
||||
22'h000400,
|
||||
16'hCCDD,
|
||||
1'b0,
|
||||
1'b0
|
||||
);
|
||||
|
||||
read_word(
|
||||
22'h000400,
|
||||
16'hCCDD
|
||||
);
|
||||
|
||||
// ========================================================
|
||||
// BYTE ENABLE TEST PASSED
|
||||
// ========================================================
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM BYTE ENABLE TEST PASSED");
|
||||
$display("LOW BYTE : PASS");
|
||||
$display("HIGH BYTE : PASS");
|
||||
$display("FULL WORD : PASS");
|
||||
$display("PRESERVE : PASS");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("");
|
||||
|
||||
// ========================================================
|
||||
// STRESS TEST
|
||||
// ========================================================
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM STRESS TEST");
|
||||
$display("2048 WRITE + READ transactions");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("");
|
||||
|
||||
for (stress_i = 0;
|
||||
stress_i < 2048;
|
||||
stress_i = stress_i + 1) begin
|
||||
|
||||
stress_addr =
|
||||
((stress_i * 7919) ^ (stress_i << 5)) & 16'h3FFF;
|
||||
|
||||
stress_data =
|
||||
((stress_i * 1237) ^ 16'hA5A5);
|
||||
|
||||
write_word(
|
||||
stress_addr,
|
||||
stress_data,
|
||||
1'b0,
|
||||
1'b0
|
||||
);
|
||||
|
||||
read_word(
|
||||
stress_addr,
|
||||
stress_data
|
||||
);
|
||||
|
||||
if ((stress_i % 128) == 0)
|
||||
$display(
|
||||
"STRESS %0d / 2048 PASS",
|
||||
stress_i
|
||||
);
|
||||
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ========================================================
|
||||
// Final result
|
||||
// ========================================================
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM CONTROLLER V1 TEST PASSED");
|
||||
$display("2048 WRITE + READ stress transactions");
|
||||
$display("BYTE ENABLE TEST PASSED");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("");
|
||||
|
||||
$finish;
|
||||
|
||||
end
|
||||
|
||||
endmodule
|
||||
Reference in New Issue
Block a user