]> git.zerfleddert.de Git - raggedstone/blobdiff - ethernet/source/pci/pci_delayed_sync.v
add shit
[raggedstone] / ethernet / source / pci / pci_delayed_sync.v
diff --git a/ethernet/source/pci/pci_delayed_sync.v b/ethernet/source/pci/pci_delayed_sync.v
new file mode 100644 (file)
index 0000000..266e89a
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,472 @@
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////
+////                                                              ////
+////  File name "delayed_sync.v"                                  ////
+////                                                              ////
+////  This file is part of the "PCI bridge" project               ////
+////  http://www.opencores.org/cores/pci/                         ////
+////                                                              ////
+////  Author(s):                                                  ////
+////      - Miha Dolenc (mihad@opencores.org)                     ////
+////                                                              ////
+////  All additional information is avaliable in the README       ////
+////  file.                                                       ////
+////                                                              ////
+////                                                              ////
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+////                                                              ////
+//// Copyright (C) 2001 Miha Dolenc, mihad@opencores.org          ////
+////                                                              ////
+//// This source file may be used and distributed without         ////
+//// restriction provided that this copyright statement is not    ////
+//// removed from the file and that any derivative work contains  ////
+//// the original copyright notice and the associated disclaimer. ////
+////                                                              ////
+//// This source file is free software; you can redistribute it   ////
+//// and/or modify it under the terms of the GNU Lesser General   ////
+//// Public License as published by the Free Software Foundation; ////
+//// either version 2.1 of the License, or (at your option) any   ////
+//// later version.                                               ////
+////                                                              ////
+//// This source is distributed in the hope that it will be       ////
+//// useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied   ////
+//// warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR      ////
+//// PURPOSE.  See the GNU Lesser General Public License for more ////
+//// details.                                                     ////
+////                                                              ////
+//// You should have received a copy of the GNU Lesser General    ////
+//// Public License along with this source; if not, download it   ////
+//// from http://www.opencores.org/lgpl.shtml                     ////
+////                                                              ////
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//
+// CVS Revision History
+//
+// $Log: pci_delayed_sync.v,v $
+// Revision 1.1  2007-03-20 17:50:56  sithglan
+// add shit
+//
+// Revision 1.3  2003/08/14 13:06:02  simons
+// synchronizer_flop replaced with pci_synchronizer_flop, artisan ram instance updated.
+//
+// Revision 1.2  2003/03/26 13:16:18  mihad
+// Added the reset value parameter to the synchronizer flop module.
+// Added resets to all synchronizer flop instances.
+// Repaired initial sync value in fifos.
+//
+// Revision 1.1  2003/01/27 16:49:31  mihad
+// Changed module and file names. Updated scripts accordingly. FIFO synchronizations changed.
+//
+// Revision 1.5  2002/09/25 09:54:50  mihad
+// Added completion expiration test for WB Slave unit. Changed expiration signalling
+//
+// Revision 1.4  2002/03/05 11:53:47  mihad
+// Added some testcases, removed un-needed fifo signals
+//
+// Revision 1.3  2002/02/01 15:25:12  mihad
+// Repaired a few bugs, updated specification, added test bench files and design document
+//
+// Revision 1.2  2001/10/05 08:14:28  mihad
+// Updated all files with inclusion of timescale file for simulation purposes.
+//
+// Revision 1.1.1.1  2001/10/02 15:33:46  mihad
+// New project directory structure
+//
+//
+
+// module provides synchronization mechanism between requesting and completing side of the bridge
+`include "pci_constants.v"
+`include "bus_commands.v"
+
+// synopsys translate_off
+`include "timescale.v"
+// synopsys translate_on
+
+module pci_delayed_sync
+(
+    reset_in,
+    req_clk_in,
+    comp_clk_in,
+    req_in,
+    comp_in,
+    done_in,
+    in_progress_in,
+    comp_req_pending_out,
+    req_req_pending_out,
+    req_comp_pending_out,
+    comp_comp_pending_out,
+    addr_in,
+    be_in,
+    addr_out,
+    be_out,
+    we_in,
+    we_out,
+    bc_in,
+    bc_out,
+    status_in,
+    status_out,
+    comp_flush_out,
+    burst_in,
+    burst_out,
+    retry_expired_in
+);
+
+// system inputs
+input reset_in,         // reset input
+      req_clk_in,       // requesting clock input
+      comp_clk_in ;     // completing clock input
+
+// request, completion, done and in progress indication inputs
+input req_in,           // request qualifier - when 1 it indicates that valid request data is provided on inputs
+      comp_in,          // completion qualifier - when 1, completing side indicates that request has completed
+      done_in,          // done input - when 1 indicates that requesting side of the bridge has completed a transaction on requesting bus
+      in_progress_in ;  // in progress indicator - indicates that current completion is in progress on requesting side of the bridge
+
+// pending indication outputs
+output  comp_req_pending_out,   // completion side request output - resynchronized from requesting clock to completing clock
+        req_req_pending_out,    // request pending output for requesting side
+        req_comp_pending_out,   // completion pending output for requesting side of the bridge - it indicates when completion is ready for completing on requesting bus
+        comp_comp_pending_out ; // completion pending output for completing side of the bridge
+
+// additional signals and wires for clock domain passage of signals
+reg     comp_req_pending,
+        req_req_pending,
+        req_comp_pending,
+        req_comp_pending_sample,
+        comp_comp_pending,
+        req_done_reg,
+        comp_done_reg_main,
+        comp_done_reg_clr,
+        req_rty_exp_reg,
+        req_rty_exp_clr,
+        comp_rty_exp_reg,
+        comp_rty_exp_clr ;
+
+wire    sync_comp_req_pending,
+        sync_req_comp_pending,
+        sync_comp_done,
+        sync_req_rty_exp,
+        sync_comp_rty_exp_clr ;
+
+// inputs from requesting side - only this side can set address, bus command, byte enables, write enable and burst - outputs are common for both sides
+// all signals that identify requests are stored in this module
+
+input [31:0]    addr_in ;   // address bus input
+input [3:0]     be_in ;     // byte enable input
+input           we_in ;     // write enable input - read/write request indication 1 = write request / 0 = read request
+input [3:0]     bc_in ;     // bus command input
+input           burst_in ;  // burst indicator    - qualifies operation as burst/single transfer 1 = burst / 0 = single transfer
+
+// common request outputs used both by completing and requesting sides
+// this outputs are not resynchronized, since flags determine the request status
+output [31:0]   addr_out ;
+output [3:0]    be_out ;
+output          we_out ;
+output [3:0]    bc_out ;
+output          burst_out ;
+
+// completion side signals encoded termination status - 0 = normal completion / 1 = error terminated completion
+input          status_in ;
+output         status_out ;
+
+// input signals that delayed transaction has been retried for max number of times
+// on this signal request is ditched, otherwise it would cause a deadlock
+// requestor can issue another request and procedure will be repeated
+input   retry_expired_in ;
+
+// completion flush output - if in 2^^16 clock cycles transaction is not repeated by requesting agent - flush completion data
+output  comp_flush_out ;
+
+// output registers for common signals
+reg [31:0]   addr_out ;
+reg [3:0]    be_out ;
+reg          we_out ;
+reg [3:0]    bc_out ;
+reg          burst_out ;
+
+// delayed transaction information is stored only when request is issued and request nor completion are pending
+wire new_request = req_in && ~req_comp_pending_out && ~req_req_pending_out ;
+always@(posedge req_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if (reset_in)
+    begin
+        addr_out  <= #`FF_DELAY 32'h0000_0000 ;
+        be_out    <= #`FF_DELAY 4'h0 ;
+        we_out    <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+        bc_out    <= #`FF_DELAY `BC_RESERVED0 ;
+        burst_out <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    end
+    else
+        if (new_request)
+        begin
+            addr_out  <= #`FF_DELAY addr_in ;
+            be_out    <= #`FF_DELAY be_in ;
+            we_out    <= #`FF_DELAY we_in ;
+            bc_out    <= #`FF_DELAY bc_in ;
+            burst_out <= #`FF_DELAY burst_in ;
+        end
+end
+
+// completion pending cycle counter
+reg [16:0] comp_cycle_count ;
+
+/*=================================================================================================================================
+Passing of requests between clock domains:
+request originates on requesting side. It's then synchronized with two flip-flops to cross to completing clock domain
+=================================================================================================================================*/
+// main request flip-flop triggered on requesting side's clock
+// request is cleared whenever completion or retry expired is signalled from opposite side of the bridge
+wire req_req_clear = req_comp_pending || (req_rty_exp_reg && ~req_rty_exp_clr) ;
+always@(posedge req_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if ( reset_in )
+        req_req_pending <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if ( req_req_clear )
+        req_req_pending <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if ( req_in )
+        req_req_pending <= #`FF_DELAY 1'b1 ;
+end
+
+// interemediate stage request synchronization flip - flop - this one is prone to metastability
+// and should have setup and hold times disabled during simulation
+pci_synchronizer_flop #(1, 0) req_sync
+(
+    .data_in        (req_req_pending),
+    .clk_out        (comp_clk_in),
+    .sync_data_out  (sync_comp_req_pending),
+    .async_reset    (reset_in)
+) ;
+
+// wire for clearing completion side request flag - whenever completion or retry expired are signalled
+wire comp_req_pending_clear = comp_req_pending && ( comp_in || retry_expired_in) ;
+
+// wire for enabling request flip - flop - it is enabled when completion is not active and done is not active
+wire comp_req_pending_ena   = ~comp_comp_pending && ~comp_done_reg_main && ~comp_rty_exp_reg ;
+
+// completion side request flip flop - gets a value from intermediate stage sync flip flop
+always@(posedge comp_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if ( reset_in )
+        comp_req_pending <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if ( comp_req_pending_clear )
+        comp_req_pending <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if ( comp_req_pending_ena )
+        comp_req_pending <= #`FF_DELAY sync_comp_req_pending ;
+end
+
+// completion side request output assignment - when request ff is set and completion ff is not set
+assign comp_req_pending_out = comp_req_pending ;
+
+// requesting side request pending output
+assign req_req_pending_out  = req_req_pending ;
+/*=================================================================================================================================
+Passing of completions between clock domains:
+completion originates on completing side. It's then synchronized with two flip-flops to cross to requesting clock domain
+=================================================================================================================================*/
+// main completion Flip - Flop - triggered by completing side's clock
+// completion side completion pending flag is cleared when done flag propagates through clock domains
+wire comp_comp_clear = comp_done_reg_main && ~comp_done_reg_clr ;
+always@(posedge comp_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if ( reset_in )
+        comp_comp_pending <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if ( comp_comp_clear )
+        comp_comp_pending <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if ( comp_in && comp_req_pending )
+        comp_comp_pending <= #`FF_DELAY 1'b1 ;
+end
+
+assign comp_comp_pending_out = comp_comp_pending ;
+
+// interemediate stage completion synchronization flip - flop - this one is prone to metastability
+pci_synchronizer_flop #(1, 0) comp_sync
+(
+    .data_in        (comp_comp_pending),
+    .clk_out        (req_clk_in),
+    .sync_data_out  (sync_req_comp_pending),
+    .async_reset    (reset_in)
+) ;
+
+// request side completion pending flip flop is cleared whenever done is signalled or completion counter expires - 2^^16 clock cycles
+wire req_comp_pending_clear = done_in || comp_cycle_count[16];
+
+// request side completion pending flip flop is disabled while done flag is set
+wire req_comp_pending_ena   = ~req_done_reg ;
+
+// request side completion flip flop - gets a value from intermediate stage sync flip flop
+always@(posedge req_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if ( reset_in )
+        req_comp_pending <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if ( req_comp_pending_clear )
+        req_comp_pending <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if ( req_comp_pending_ena )
+        req_comp_pending <= #`FF_DELAY sync_req_comp_pending ;
+end
+
+// sampling FF - used for sampling incoming completion flag from completing side
+always@(posedge req_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if ( reset_in )
+        req_comp_pending_sample <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+        req_comp_pending_sample <= #`FF_DELAY sync_req_comp_pending ;
+end
+
+// requesting side completion pending output assignment
+assign req_comp_pending_out = req_comp_pending && ~req_req_pending ;
+
+/*==================================================================================================================================
+Passing of delayed transaction done signal between clock domains.
+Done is signalled by requesting side of the bridge and is passed to completing side of the bridge
+==================================================================================================================================*/
+// main done flip-flop triggered on requesting side's clock
+// when completing side removes completion flag, done flag is also removed, so requests can proceede
+wire req_done_clear = ~req_comp_pending_sample ;
+always@(posedge req_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if ( reset_in )
+        req_done_reg <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if ( req_done_clear )
+        req_done_reg <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if ( done_in || comp_cycle_count[16] )
+        req_done_reg <= #`FF_DELAY 1'b1 ;
+end
+
+pci_synchronizer_flop  #(1, 0) done_sync
+(
+    .data_in        (req_done_reg),
+    .clk_out        (comp_clk_in),
+    .sync_data_out  (sync_comp_done),
+    .async_reset    (reset_in)
+) ;
+
+always@(posedge comp_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if ( reset_in )
+        comp_done_reg_main <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+        comp_done_reg_main <= #`FF_DELAY sync_comp_done ;
+end
+
+always@(posedge comp_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if ( reset_in )
+        comp_done_reg_clr <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+        comp_done_reg_clr <= #`FF_DELAY comp_done_reg_main ;
+end
+
+/*=================================================================================================================================
+Passing of retry expired signal between clock domains
+Retry expiration originates on completing side. It's then synchronized with two flip-flops to cross to requesting clock domain
+=================================================================================================================================*/
+// main retry expired Flip - Flop - triggered by completing side's clock
+wire comp_rty_exp_clear = comp_rty_exp_clr && comp_rty_exp_reg ;
+
+// retry expired is a special case of transaction removal - retry expired propagates from completing
+// clock domain to requesting clock domain to remove all pending requests and than propagates back
+// to completing side to qualify valid new requests
+
+always@(posedge comp_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if ( reset_in )
+        comp_rty_exp_reg <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if ( comp_rty_exp_clear )
+        comp_rty_exp_reg <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if ( retry_expired_in && comp_req_pending)
+        comp_rty_exp_reg <= #`FF_DELAY 1'b1 ;
+end
+
+// interemediate stage retry expired synchronization flip - flop - this one is prone to metastability
+pci_synchronizer_flop #(1, 0) rty_exp_sync
+(
+    .data_in        (comp_rty_exp_reg),
+    .clk_out        (req_clk_in),
+    .sync_data_out  (sync_req_rty_exp),
+    .async_reset    (reset_in)
+) ;
+
+// request retry expired flip flop - gets a value from intermediate stage sync flip flop
+always@(posedge req_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if ( reset_in )
+        req_rty_exp_reg <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+        req_rty_exp_reg <= #`FF_DELAY sync_req_rty_exp ;
+end
+
+always@(posedge req_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if ( reset_in )
+        req_rty_exp_clr <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+        req_rty_exp_clr <= #`FF_DELAY req_rty_exp_reg ;
+end
+
+pci_synchronizer_flop #(1, 0) rty_exp_back_prop_sync
+(
+    .data_in        (req_rty_exp_reg && req_rty_exp_clr),
+    .clk_out        (comp_clk_in),
+    .sync_data_out  (sync_comp_rty_exp_clr),
+    .async_reset    (reset_in)
+) ;
+
+always@(posedge comp_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if ( reset_in )
+        comp_rty_exp_clr <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+        comp_rty_exp_clr <= #`FF_DELAY sync_comp_rty_exp_clr ;
+end
+
+// completion status flip flop - if 0 when completion is signalled it's finished OK otherwise it means error
+reg status_out ;
+always@(posedge comp_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if (reset_in)
+        status_out <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+    if (comp_in && comp_req_pending)
+        status_out <= #`FF_DELAY status_in ;
+end
+
+// clocks counter - it counts how many clock cycles completion is present without beeing repeated
+// if it counts to 2^^16 cycles the completion must be ditched
+
+// wire for clearing this counter
+wire clear_count = in_progress_in || ~req_comp_pending_out || comp_cycle_count[16] ;
+always@(posedge req_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if (reset_in)
+        comp_cycle_count <= #`FF_DELAY 17'h0_0000 ;
+    else
+    if (clear_count)
+        comp_cycle_count <= #`FF_DELAY 17'h0_0000 ;
+    else
+        comp_cycle_count <= #`FF_DELAY comp_cycle_count + 1'b1 ;
+end
+
+// completion flush output - used for flushing fifos when counter expires
+// if counter doesn't expire, fifo flush is up to WISHBONE slave or PCI target state machines
+reg comp_flush_out ;
+always@(posedge req_clk_in or posedge reset_in)
+begin
+    if (reset_in)
+        comp_flush_out <= #`FF_DELAY 1'b0 ;
+    else
+        comp_flush_out <= #`FF_DELAY comp_cycle_count[16] ;
+end
+
+endmodule //delayed_sync
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