util_dacfifo: Add support for Slave AXI stream interface.
The FIFO can be initialized through an AXI stream interface too.main
parent
3a02998e9a
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9fba4cb2ef
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@ -41,31 +41,39 @@
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module util_dacfifo (
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// clock signals
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wr_clk, // should connect to the dac clock
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rd_clk, // should connect to a lower system clock
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rd_rst,
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// FIFO read interface
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rd_fifo_clk, // should be connected to a lower system clock
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rd_fifo_rst,
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rd_fifo_en,
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rd_fifo_valid,
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rd_fifo_data,
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rd_fifo_underflow,
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rd_fifo_xfer_req,
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// read interface
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// AXIS Slave interface (connection with DMAC)
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rd_en,
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rd_valid,
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rd_data,
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rd_underflow,
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rd_xfer_req,
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s_axis_aclk,
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s_axis_aresetn,
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s_axis_ready,
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s_axis_valid,
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s_axis_data,
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s_axis_last,
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// write interface
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// FIFO write interface (connection with upack/DAC)
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wr_valid,
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wr_sync,
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wr_data
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wr_fifo_clk, // should be connected to the dac clock
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wr_fifo_valid,
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wr_fifo_sync,
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wr_fifo_data
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);
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// parameters
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parameter RD_INTERFACE_MODE = 0;
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// depth of the FIFO
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parameter FIFO_WADDR_WIDTH = 6;
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// read/write interface data width
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parameter FIFO_RDATA_WIDTH = 64; // should be less or equal to FIFO_WDATA_WIDTH
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parameter FIFO_WDATA_WIDTH = 128;
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@ -75,103 +83,210 @@ module util_dacfifo (
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// supported ratios with the write interface are 1:1, 1:2, 1:4, 1:8
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localparam IF_RATIO = FIFO_WDATA_WIDTH/FIFO_RDATA_WIDTH;
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// FSM state definitions
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localparam IDLE = 0;
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localparam READ = 1;
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// interface type definitions
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localparam RD_FIFO_IF = 0;
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localparam S_AXIS_IF = 1;
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// port definitions
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input wr_clk;
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input rd_clk;
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input rd_rst;
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// RD FIFO interface
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input rd_fifo_clk;
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input rd_fifo_rst;
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output rd_fifo_en;
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input rd_fifo_valid;
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input [(FIFO_RDATA_WIDTH-1):0] rd_fifo_data;
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input rd_fifo_underflow;
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input rd_fifo_xfer_req;
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||||
output rd_en;
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input rd_valid;
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input [(FIFO_RDATA_WIDTH-1):0] rd_data;
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input rd_underflow;
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input rd_xfer_req;
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input wr_valid;
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input wr_sync;
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output [(FIFO_WDATA_WIDTH-1):0] wr_data;
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// Slave AXI Stream interface
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input s_axis_aclk;
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input s_axis_aresetn;
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input s_axis_valid;
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input [(FIFO_RDATA_WIDTH-1):0] s_axis_data;
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||||
input s_axis_last;
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||||
output s_axis_ready;
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// WR FIFO interface
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input wr_fifo_clk;
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||||
input wr_fifo_valid;
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||||
input wr_fifo_sync;
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output [(FIFO_WDATA_WIDTH-1):0] wr_fifo_data;
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// internal registers
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reg [FIFO_WADDR_WIDTH-1:0] fifo_waddr = 'h0;
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||||
reg [(FIFO_RDATA_WIDTH*IF_RATIO)-1:0] fifo_rdata = 'h0;
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||||
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||||
reg [FIFO_WDATA_WIDTH-1:0] wr_data = 'h0;
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||||
reg [FIFO_WDATA_WIDTH-1:0] wr_fifo_data = 'h0;
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reg rd_en = 1'b0;
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reg fifo_ren = 1'b0;
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||||
reg [FIFO_WADDR_WIDTH-1:0] fifo_maxraddr = 'h0;
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||||
reg [FIFO_WADDR_WIDTH-1:0] fifo_maxraddr = {FIFO_WADDR_WIDTH{1'b1}};
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||||
reg [FIFO_WADDR_WIDTH-1:0] fifo_raddr = 'h0;
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||||
reg [FIFO_WADDR_WIDTH-1:0] fifo_raddr_ff = 'h0;
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reg [ 2:0] fifo_rdata_count = 'h0;
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reg [ 2:0] fifo_rdata_count = 3'h0;
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reg fifo_state = IDLE;
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reg fifo_next_state = IDLE;
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// internal wires
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// common read interface
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wire rd_clk;
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wire rd_rst;
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wire rd_ready; // or could be rd_en
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wire [FIFO_RDATA_WIDTH-1:0] rd_data;
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||||
wire rd_valid;
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wire [FIFO_WDATA_WIDTH-1:0] fifo_wdata_s;
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// read interface
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// define the common read interface
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generate if (RD_INTERFACE_MODE == RD_FIFO_IF) begin
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assign rd_clk = rd_fifo_clk;
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assign rd_rst = rd_fifo_rst;
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||||
assign rd_data = rd_fifo_data;
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||||
assign rd_valid = rd_fifo_valid;
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||||
assign rd_fifo_en = rd_ready;
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||||
end else begin // if (RD_INTERFACE_MODE == S_AXIS_IF)
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||||
assign rd_clk = s_axis_aclk;
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assign rd_rst = ~s_axis_aresetn;
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||||
assign rd_data = s_axis_data;
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assign rd_valid = s_axis_valid;
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assign s_axis_ready = rd_ready;
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end
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endgenerate
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// **** Define FIFO state machine ****
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// in <IDLE> the FIFO writes data into DAC
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// in <READ> the FIFO is loaded with data through the S_AXIS interface,
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// the FIFO write interface sending NULLs to the DAC during the read process
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always @(posedge rd_clk) begin
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if(rd_rst == 1'b1) begin
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rd_en <= 1'b0;
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||||
if(rd_rst == 1) begin
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||||
fifo_state <= IDLE;
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end else begin
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// try to drive the interface with maximum throughput
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rd_en <= (rd_underflow == 0) ? 1'b1 : 1'b0;
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fifo_state <= fifo_next_state;
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end
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||||
end
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// read counter
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// next state logic
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generate if (RD_INTERFACE_MODE == RD_FIFO_IF) begin
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always @(posedge rd_clk) begin
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||||
if (rd_rst == 1'b1) begin
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||||
fifo_rdata_count = 'h0;
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||||
end else if((rd_valid == 1'b1) && (rd_en == 1'b1) && (rd_xfer_req == 1'b1)) begin
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||||
if(IF_RATIO > 1) begin
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||||
fifo_rdata[((IF_RATIO * FIFO_RDATA_WIDTH)-1):((IF_RATIO-1)*FIFO_RDATA_WIDTH)] <= rd_data;
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||||
fifo_rdata[((IF_RATIO-1)*FIFO_RDATA_WIDTH-1): 0] <= fifo_rdata[((IF_RATIO * FIFO_RDATA_WIDTH)-1):FIFO_RDATA_WIDTH];
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||||
end else begin
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||||
fifo_rdata <= rd_data;
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||||
always @(rd_valid or rd_fifo_xfer_req) begin
|
||||
case (fifo_state)
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||||
IDLE: begin
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||||
if((rd_valid == 1) && (rd_fifo_xfer_req == 1))
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||||
fifo_next_state <= READ;
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||||
end
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||||
READ: begin
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||||
if(rd_fifo_xfer_req == 0)
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||||
fifo_next_state <= IDLE;
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||||
end
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||||
endcase
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||||
end
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||||
end else begin // if (RD_INTERFACE_MODE == S_AXIS_IF)
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||||
always @(rd_valid or s_axis_last) begin
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||||
case (fifo_state)
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||||
IDLE: begin
|
||||
if(rd_valid == 1)
|
||||
fifo_next_state <= READ;
|
||||
end
|
||||
READ: begin
|
||||
if((rd_valid == 1) && (s_axis_last == 1))
|
||||
fifo_next_state <= IDLE;
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||||
end
|
||||
endcase
|
||||
end
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|
||||
end
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endgenerate
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// FIFO is always ready to accept data from memory
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assign rd_ready = 1;
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// adjust the RD data width to the WR data width
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generate if (IF_RATIO > 1) begin
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||||
always @(posedge rd_clk) begin
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||||
if(s_axis_valid == 1) begin
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||||
fifo_rdata <= {s_axis_data, fifo_rdata[((IF_RATIO * FIFO_RDATA_WIDTH)-1):FIFO_RDATA_WIDTH]};
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||||
fifo_rdata_count <= (fifo_rdata_count < (IF_RATIO - 1)) ? (fifo_rdata_count + 1) : 3'h0;
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||||
end
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||||
fifo_rdata_count <= (fifo_rdata_count < (IF_RATIO - 1)) ? (fifo_rdata_count + 1) : 3'h0;
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||||
end
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||||
end
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||||
|
||||
end else begin
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||||
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||||
always @(posedge rd_clk) begin
|
||||
if(s_axis_valid == 1) begin
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||||
fifo_rdata <= s_axis_data;
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||||
end
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||||
fifo_rdata_count <= 3'b0;
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||||
end
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|
||||
end
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endgenerate
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// generate address for the incoming data
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always @(posedge rd_clk) begin
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||||
if(rd_rst == 1'b1) begin
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||||
if(fifo_state == IDLE) begin
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fifo_raddr <= 'b0;
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fifo_ren <= 'b0;
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fifo_maxraddr <= {FIFO_WADDR_WIDTH{1'b1}};
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||||
fifo_raddr_ff <= 'b0;
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||||
end else begin
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||||
fifo_raddr <= (fifo_ren == 1) ? (fifo_raddr + 1) : fifo_raddr;
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||||
end
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||||
fifo_raddr_ff <= fifo_raddr;
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||||
end
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||||
|
||||
fifo_ren <= (fifo_rdata_count == (IF_RATIO - 1)) ? (rd_valid & rd_xfer_req) : 1'b0;
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||||
// save the last valid address
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||||
if(rd_xfer_req == 1'b1) begin
|
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fifo_raddr <= (fifo_ren && rd_xfer_req) ? (fifo_raddr + 1) : fifo_raddr;
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end else begin
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||||
fifo_raddr <= 'h0;
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||||
generate if (RD_INTERFACE_MODE == RD_FIFO_IF) begin
|
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||||
always @(posedge rd_clk) begin
|
||||
if(rd_fifo_xfer_req == 0) begin
|
||||
fifo_maxraddr <= fifo_raddr;
|
||||
end
|
||||
fifo_raddr_ff <= fifo_raddr;
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||||
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||||
fifo_maxraddr <= ((rd_xfer_req == 1'b0) && (fifo_raddr > 'b0)) ?
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fifo_raddr_ff :
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fifo_maxraddr;
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end
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||||
end else begin // if (RD_INTERFACE_MODE == S_AXIS_IF)
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||||
always @(posedge rd_clk) begin
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if((rd_valid == 1) && (s_axis_last == 1)) begin
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fifo_maxraddr <= fifo_raddr;
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||||
end
|
||||
end
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||||
|
||||
end
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||||
endgenerate
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// generate wren for the incoming data
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always @(posedge rd_clk) begin
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fifo_ren <= (fifo_rdata_count == (IF_RATIO - 1)) ? rd_valid : 1'b0;
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end
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// write interface
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always @(posedge wr_clk) begin
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||||
if(wr_valid == 1'b1) begin
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fifo_waddr <= (fifo_waddr < fifo_maxraddr) ? (fifo_waddr + 'b1) : 'b0;
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// write interface, FIFO writes data to DAC when its state is IDLE
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||||
always @(posedge wr_fifo_clk) begin
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||||
if(fifo_state == IDLE) begin
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fifo_waddr <= (fifo_waddr < fifo_maxraddr) ? (fifo_waddr + 1) : 'b0;
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end else begin
|
||||
fifo_waddr <= 'b0;
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||||
end
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||||
wr_data <= fifo_wdata_s;
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||||
wr_fifo_data <= fifo_wdata_s;
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end
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// instantiations
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// memory instantiation
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ad_mem #(
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.ADDR_WIDTH (FIFO_WADDR_WIDTH),
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.DATA_WIDTH (FIFO_WDATA_WIDTH))
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@ -180,7 +295,7 @@ module util_dacfifo (
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.wea (fifo_ren),
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.addra (fifo_raddr_ff),
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.dina (fifo_rdata),
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.clkb (wr_clk),
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||||
.clkb (wr_fifo_clk),
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||||
.addrb (fifo_waddr),
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||||
.doutb (fifo_wdata_s));
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