working with memory
This commit is contained in:
@@ -0,0 +1,502 @@
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`timescale 1ns/1ps
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module psram_model #(
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parameter ADDR_WIDTH = 22,
|
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parameter DATA_WIDTH = 16,
|
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parameter DEPTH = 16384
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)(
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||||
input wire clk,
|
||||
input wire [ADDR_WIDTH-1:0] a,
|
||||
inout wire [DATA_WIDTH-1:0] dq,
|
||||
input wire ce_n,
|
||||
input wire oe_n,
|
||||
input wire we_n,
|
||||
input wire lb_n,
|
||||
input wire ub_n,
|
||||
input wire zz_n
|
||||
);
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||||
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// ============================================================
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||||
// IS66WVE4M16EBLL-70BLI - Rev. D3
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// ============================================================
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||||
localparam realtime TAA_NS = 70.0;
|
||||
localparam realtime TRC_NS = 70.0;
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localparam realtime TOE_NS = 20.0;
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localparam realtime TOH_NS = 5.0;
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localparam realtime TLZ_NS = 10.0;
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localparam realtime THZ_NS = 8.0;
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localparam realtime TWC_NS = 70.0;
|
||||
localparam realtime TAW_NS = 70.0;
|
||||
localparam realtime TCW_NS = 70.0;
|
||||
localparam realtime TWP_NS = 46.0;
|
||||
localparam realtime TDW_NS = 23.0;
|
||||
localparam realtime TDH_NS = 0.0;
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||||
localparam realtime TWR_NS = 0.0;
|
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localparam realtime TWPH_NS = 10.0;
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localparam realtime TPU_NS = 150000.0;
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// ============================================================
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// Memory
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// ============================================================
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reg [DATA_WIDTH-1:0] mem [0:DEPTH-1];
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reg [DATA_WIDTH-1:0] dq_out;
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reg dq_oe;
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integer i;
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assign dq = dq_oe ? dq_out : {DATA_WIDTH{1'bz}};
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// ============================================================
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// Timing state
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// ============================================================
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realtime powerup_time;
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realtime ce_low_time;
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realtime ce_high_time;
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||||
realtime oe_low_time;
|
||||
realtime oe_high_time;
|
||||
|
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realtime we_low_time;
|
||||
realtime we_high_time;
|
||||
|
||||
realtime last_read_start;
|
||||
realtime last_write_start;
|
||||
|
||||
realtime addr_valid_time;
|
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realtime data_valid_time;
|
||||
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||||
reg read_active;
|
||||
reg write_active;
|
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||||
reg [ADDR_WIDTH-1:0] active_addr;
|
||||
reg [DATA_WIDTH-1:0] active_wdata;
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// ============================================================
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||||
// Initialization
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// ============================================================
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||||
initial begin
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for (i = 0; i < DEPTH; i = i + 1)
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mem[i] = 16'h0000;
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||||
dq_out = 16'h0000;
|
||||
dq_oe = 1'b0;
|
||||
|
||||
powerup_time = $realtime;
|
||||
|
||||
ce_low_time = 0.0;
|
||||
ce_high_time = 0.0;
|
||||
|
||||
oe_low_time = 0.0;
|
||||
oe_high_time = 0.0;
|
||||
|
||||
we_low_time = 0.0;
|
||||
we_high_time = 0.0;
|
||||
|
||||
last_read_start = -1.0;
|
||||
last_write_start = -1.0;
|
||||
|
||||
addr_valid_time = 0.0;
|
||||
data_valid_time = 0.0;
|
||||
|
||||
read_active = 1'b0;
|
||||
write_active = 1'b0;
|
||||
|
||||
active_addr = 0;
|
||||
active_wdata = 0;
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// FUNCTIONAL READ MODEL
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
always @(*) begin
|
||||
|
||||
dq_oe = 1'b0;
|
||||
dq_out = 16'h0000;
|
||||
|
||||
if (zz_n &&
|
||||
!ce_n &&
|
||||
!oe_n &&
|
||||
we_n) begin
|
||||
|
||||
if (a < DEPTH) begin
|
||||
|
||||
dq_oe = 1'b1;
|
||||
|
||||
if (!lb_n && !ub_n)
|
||||
dq_out = mem[a];
|
||||
|
||||
else if (!lb_n)
|
||||
dq_out = {
|
||||
8'h00,
|
||||
mem[a][7:0]
|
||||
};
|
||||
|
||||
else if (!ub_n)
|
||||
dq_out = {
|
||||
mem[a][15:8],
|
||||
8'h00
|
||||
};
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// CE# FALLING
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
always @(negedge ce_n) begin
|
||||
|
||||
if (!zz_n) begin
|
||||
$display("ERROR: CE# LOW while ZZ# LOW");
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
|
||||
ce_low_time = $realtime;
|
||||
|
||||
addr_valid_time = $realtime;
|
||||
active_addr = a;
|
||||
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
// READ START
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
|
||||
if (!oe_n && we_n) begin
|
||||
|
||||
if (($realtime - powerup_time) < TPU_NS) begin
|
||||
$display("ERROR: READ before tPU");
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (last_read_start >= 0.0) begin
|
||||
|
||||
if (($realtime - last_read_start) < TRC_NS) begin
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM TIMING ERROR");
|
||||
$display("tRC violation");
|
||||
$display("required = %0.2f ns", TRC_NS);
|
||||
$display("actual = %0.2f ns",
|
||||
$realtime - last_read_start);
|
||||
$display("========================================");
|
||||
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
last_read_start = $realtime;
|
||||
|
||||
read_active = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
// WRITE START
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
|
||||
if (oe_n && !we_n) begin
|
||||
|
||||
if (($realtime - powerup_time) < TPU_NS) begin
|
||||
$display("ERROR: WRITE before tPU");
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (last_write_start >= 0.0) begin
|
||||
|
||||
if (($realtime - last_write_start) < TWC_NS) begin
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM TIMING ERROR");
|
||||
$display("tWC violation");
|
||||
$display("required = %0.2f ns", TWC_NS);
|
||||
$display("actual = %0.2f ns",
|
||||
$realtime - last_write_start);
|
||||
$display("========================================");
|
||||
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
last_write_start = $realtime;
|
||||
|
||||
write_active = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// CE# RISING
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
always @(posedge ce_n) begin
|
||||
|
||||
realtime access_time;
|
||||
|
||||
ce_high_time = $realtime;
|
||||
|
||||
access_time = $realtime - ce_low_time;
|
||||
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
// READ END
|
||||
// --------------------------------------------------------
|
||||
|
||||
if (read_active) begin
|
||||
|
||||
// tAA
|
||||
if (access_time < TAA_NS) begin
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM TIMING ERROR");
|
||||
$display("tAA violation");
|
||||
$display("required = %0.2f ns", TAA_NS);
|
||||
$display("actual = %0.2f ns", access_time);
|
||||
$display("========================================");
|
||||
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
|
||||
// tOE
|
||||
if (($realtime - oe_low_time) < TOE_NS) begin
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM TIMING ERROR");
|
||||
$display("tOE violation");
|
||||
$display("required = %0.2f ns", TOE_NS);
|
||||
$display("actual = %0.2f ns",
|
||||
$realtime - oe_low_time);
|
||||
$display("========================================");
|
||||
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
|
||||
read_active = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// OE# FALLING
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
always @(negedge oe_n) begin
|
||||
|
||||
if (!zz_n) begin
|
||||
$display("ERROR: OE# LOW while ZZ# LOW");
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (!ce_n && we_n)
|
||||
oe_low_time = $realtime;
|
||||
|
||||
// Illegal combination
|
||||
if (!ce_n && !we_n) begin
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM PROTOCOL ERROR");
|
||||
$display("OE# and WE# LOW simultaneously");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// OE# RISING
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
always @(posedge oe_n) begin
|
||||
|
||||
oe_high_time = $realtime;
|
||||
|
||||
// Output must remain valid long enough for tOH
|
||||
// after address changes. This is checked by the
|
||||
// controller access window rather than by forcing
|
||||
// an artificial delay into the functional model.
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// WE# FALLING
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
always @(negedge we_n) begin
|
||||
|
||||
if (!zz_n) begin
|
||||
$display("ERROR: WE# LOW while ZZ# LOW");
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (!ce_n && oe_n) begin
|
||||
|
||||
we_low_time = $realtime;
|
||||
|
||||
active_addr = a;
|
||||
active_wdata = dq;
|
||||
|
||||
write_active = 1'b1;
|
||||
end
|
||||
|
||||
// Illegal combination
|
||||
if (!ce_n && !oe_n) begin
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM PROTOCOL ERROR");
|
||||
$display("OE# and WE# LOW simultaneously");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// WE# RISING
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
always @(posedge we_n) begin
|
||||
|
||||
realtime write_width;
|
||||
realtime data_setup;
|
||||
|
||||
we_high_time = $realtime;
|
||||
|
||||
if (write_active) begin
|
||||
|
||||
write_width = $realtime - we_low_time;
|
||||
|
||||
// ----------------------------------------------------
|
||||
// tWP
|
||||
// ----------------------------------------------------
|
||||
|
||||
if (write_width < TWP_NS) begin
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM TIMING ERROR");
|
||||
$display("tWP violation");
|
||||
$display("required = %0.2f ns", TWP_NS);
|
||||
$display("actual = %0.2f ns", write_width);
|
||||
$display("========================================");
|
||||
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ----------------------------------------------------
|
||||
// tAW
|
||||
// ----------------------------------------------------
|
||||
|
||||
if (($realtime - addr_valid_time) < TAW_NS) begin
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM TIMING ERROR");
|
||||
$display("tAW violation");
|
||||
$display("required = %0.2f ns", TAW_NS);
|
||||
$display("actual = %0.2f ns",
|
||||
$realtime - addr_valid_time);
|
||||
$display("========================================");
|
||||
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ----------------------------------------------------
|
||||
// tCW
|
||||
// ----------------------------------------------------
|
||||
|
||||
if (($realtime - ce_low_time) < TCW_NS) begin
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM TIMING ERROR");
|
||||
$display("tCW violation");
|
||||
$display("required = %0.2f ns", TCW_NS);
|
||||
$display("actual = %0.2f ns",
|
||||
$realtime - ce_low_time);
|
||||
$display("========================================");
|
||||
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ----------------------------------------------------
|
||||
// tDW
|
||||
//
|
||||
// Data must be valid before WE# rises.
|
||||
// Our controller drives DQ from WE# falling,
|
||||
// therefore setup is much larger than 23 ns.
|
||||
// ----------------------------------------------------
|
||||
|
||||
data_setup = $realtime - we_low_time;
|
||||
|
||||
if (data_setup < TDW_NS) begin
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM TIMING ERROR");
|
||||
$display("tDW violation");
|
||||
$display("required = %0.2f ns", TDW_NS);
|
||||
$display("actual = %0.2f ns", data_setup);
|
||||
$display("========================================");
|
||||
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ----------------------------------------------------
|
||||
// tDH = 0 ns
|
||||
// ----------------------------------------------------
|
||||
|
||||
// No additional hold time is required.
|
||||
|
||||
// ----------------------------------------------------
|
||||
// Store data
|
||||
// ----------------------------------------------------
|
||||
|
||||
if (a !== active_addr) begin
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM PROTOCOL ERROR");
|
||||
$display("ADDRESS CHANGED DURING WRITE");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
|
||||
if (a < DEPTH) begin
|
||||
|
||||
if (!lb_n)
|
||||
mem[a][7:0] <= dq[7:0];
|
||||
|
||||
if (!ub_n)
|
||||
mem[a][15:8] <= dq[15:8];
|
||||
end
|
||||
|
||||
write_active = 1'b0;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
// ============================================================
|
||||
// ZZ#
|
||||
// ============================================================
|
||||
|
||||
always @(negedge zz_n) begin
|
||||
|
||||
if (!ce_n) begin
|
||||
|
||||
$display("");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
$display("PSRAM PROTOCOL ERROR");
|
||||
$display("ZZ# LOW while CE# LOW");
|
||||
$display("========================================");
|
||||
|
||||
$fatal;
|
||||
end
|
||||
end
|
||||
|
||||
endmodule
|
||||
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