source: firmware/FTU/FTU_top_tb.vhd @ 10037

Last change on this file since 10037 was 10037, checked in by weitzel, 10 years ago
FTU counter changed from 16 to 30 bit
File size: 13.0 KB
Line 
1--------------------------------------------------------------------------------
2-- Company:       ETH Zurich, Institute for Particle Physics
3-- Engineer:      Q. Weitzel, P. Vogler
4--
5-- Create Date:   12.07.2010
6-- Design Name:   
7-- Module Name:   FTU_top_tb.vhd
8-- Project Name: 
9-- Target Device: 
10-- Tool versions: 
11-- Description:   Testbench for top level entity of FACT FTU board
12--
13-- VHDL Test Bench Created by ISE for module: FTU_top
14--
15-- Dependencies:
16--
17-- Revision:
18-- Revision 0.01 - File Created
19-- Additional Comments:
20--
21-- Notes:
22-- This testbench has been automatically generated using types std_logic and
23-- std_logic_vector for the ports of the unit under test.  Xilinx recommends
24-- that these types always be used for the top-level I/O of a design in order
25-- to guarantee that the testbench will bind correctly to the post-implementation
26-- simulation model.
27--------------------------------------------------------------------------------
28library IEEE;
29use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
30use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;
31use IEEE.NUMERIC_STD.ALL;
32
33library UNISIM;
34use UNISIM.VComponents.all;
35
36entity FTU_top_tb is
37end FTU_top_tb;
38
39architecture behavior of FTU_top_tb is 
40
41  -- Component Declaration for the Unit Under Test (UUT)
42 
43  component FTU_top
44    port(
45      -- global control
46      ext_clk   : IN  STD_LOGIC;                      -- external clock from FTU board
47      brd_add   : IN  STD_LOGIC_VECTOR(5 downto 0);   -- geographic board/slot address
48      --brd_id    : IN  STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0);   -- local solder-programmable board ID
49     
50      -- rate counters LVDS inputs
51      -- use IBUFDS differential input buffer
52      patch_A_p     : IN  STD_LOGIC;                  -- logic signal from first trigger patch
53      patch_A_n     : IN  STD_LOGIC;
54      patch_B_p     : IN  STD_LOGIC;                  -- logic signal from second trigger patch
55      patch_B_n     : IN  STD_LOGIC;
56      patch_C_p     : IN  STD_LOGIC;                  -- logic signal from third trigger patch
57      patch_C_n     : IN  STD_LOGIC;
58      patch_D_p     : IN  STD_LOGIC;                  -- logic signal from fourth trigger patch
59      patch_D_n     : IN  STD_LOGIC;
60      trig_prim_p   : IN  STD_LOGIC;                  -- logic signal from n-out-of-4 circuit
61      trig_prim_n   : IN  STD_LOGIC;
62
63      -- DAC interface
64      sck           : OUT STD_LOGIC;                  -- serial clock to DAC
65      mosi          : OUT STD_LOGIC;                  -- serial data to DAC, master-out-slave-in
66      clr           : OUT STD_LOGIC;                  -- clear signal to DAC
67      cs_ld         : OUT STD_LOGIC;                  -- chip select or load to DAC
68
69      -- RS-485 interface to FTM
70      rx            : IN  STD_LOGIC;                  -- serial data from FTM
71      tx            : OUT STD_LOGIC;                  -- serial data to FTM
72      rx_en         : OUT STD_LOGIC;                  -- enable RS-485 receiver
73      tx_en         : OUT STD_LOGIC;                  -- enable RS-485 transmitter
74
75      -- analog buffer enable
76      enables_A   : OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 downto 0);  -- individual enables for analog inputs
77      enables_B   : OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 downto 0);  -- individual enables for analog inputs
78      enables_C   : OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 downto 0);  -- individual enables for analog inputs
79      enables_D   : OUT STD_LOGIC_VECTOR(8 downto 0);  -- individual enables for analog inputs
80
81      -- testpoints
82      TP_A       : OUT STD_LOGIC_VECTOR(11 downto 0)   -- testpoints
83    );
84  end component;
85   
86  --Inputs
87  signal ext_clk     : STD_LOGIC := '0';
88  signal brd_add     : STD_LOGIC_VECTOR(5 downto 0) := (others => '0');
89  --signal brd_id      : STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0) := (others => '0');
90  signal patch_A_p   : STD_LOGIC := '0';
91  signal patch_A_n   : STD_LOGIC := '0';
92  signal patch_B_p   : STD_LOGIC := '0';
93  signal patch_B_n   : STD_LOGIC := '0';
94  signal patch_C_p   : STD_LOGIC := '0';
95  signal patch_C_n   : STD_LOGIC := '0';
96  signal patch_D_p   : STD_LOGIC := '0';
97  signal patch_D_n   : STD_LOGIC := '0';
98  signal trig_prim_p : STD_LOGIC := '0';
99  signal trig_prim_n : STD_LOGIC := '0';
100  signal rx          : STD_LOGIC := '1';
101
102  --Outputs
103  signal enables_A : STD_LOGIC_VECTOR(8 downto 0);
104  signal enables_B : STD_LOGIC_VECTOR(8 downto 0);
105  signal enables_C : STD_LOGIC_VECTOR(8 downto 0);
106  signal enables_D : STD_LOGIC_VECTOR(8 downto 0);
107  signal clr       : STD_LOGIC;
108  signal cs_ld     : STD_LOGIC;
109  signal sck       : STD_LOGIC;
110  signal mosi      : STD_LOGIC;
111  signal tx        : STD_LOGIC;
112  signal rx_en     : STD_LOGIC;
113  signal tx_en     : STD_LOGIC;
114  signal TP_A      : STD_LOGIC_VECTOR(11 downto 0);
115
116  --single-ended trigger signals
117  signal patch_A_sig : STD_LOGIC := '0';
118  signal patch_B_sig : STD_LOGIC := '0';
119  signal patch_C_sig : STD_LOGIC := '0';
120  signal patch_D_sig : STD_LOGIC := '0';
121  signal trigger_sig : STD_LOGIC := '0';
122 
123  -- Clock period definitions
124  constant ext_clk_period : TIME := 20 ns;
125  constant baud_rate_period : TIME := 4 us;
126 
127begin
128 
129  -- Instantiate the Unit Under Test (UUT)
130  uut: FTU_top
131    port map(
132      ext_clk     => ext_clk,
133      brd_add     => brd_add,
134      --brd_id      => brd_id,
135      patch_A_p   => patch_A_p,
136      patch_A_n   => patch_A_n,
137      patch_B_p   => patch_B_p,
138      patch_B_n   => patch_B_n,
139      patch_C_p   => patch_C_p,
140      patch_C_n   => patch_C_n,
141      patch_D_p   => patch_D_p,
142      patch_D_n   => patch_D_n,
143      trig_prim_p => trig_prim_p,
144      trig_prim_n => trig_prim_n,
145      rx          => rx,
146      rx_en       => rx_en,
147      enables_A   => enables_A,
148      enables_B   => enables_B,
149      enables_C   => enables_C,
150      enables_D   => enables_D,
151      clr         => clr,
152      cs_ld       => cs_ld,
153      sck         => sck,
154      mosi        => mosi,
155      tx          => tx,
156      tx_en       => tx_en,
157      TP_A        => TP_A
158    );
159
160  --differential output buffer for patch A
161  OBUFDS_LVDS_33_A : OBUFDS_LVDS_33
162    port map(
163      O  => patch_A_p,
164      OB => patch_A_n,
165      I  => patch_A_sig
166    );
167
168  OBUFDS_LVDS_33_B : OBUFDS_LVDS_33
169    port map(
170      O  => patch_B_p,
171      OB => patch_B_n,
172      I  => patch_B_sig
173    );
174
175  OBUFDS_LVDS_33_C : OBUFDS_LVDS_33
176    port map(
177      O  => patch_C_p,
178      OB => patch_C_n,
179      I  => patch_C_sig
180    );
181
182  OBUFDS_LVDS_33_D : OBUFDS_LVDS_33
183    port map(
184      O  => patch_D_p,
185      OB => patch_D_n,
186      I  => patch_D_sig
187    );
188
189  OBUFDS_LVDS_33_t : OBUFDS_LVDS_33
190    port map(
191      O  => trig_prim_p,
192      OB => trig_prim_n,
193      I  => trigger_sig
194    );
195 
196  -- Stimulus process for clock
197  ext_clk_proc: process
198  begin
199    ext_clk <= '0';
200    wait for ext_clk_period/2;
201    ext_clk <= '1';
202    wait for ext_clk_period/2;
203  end process ext_clk_proc;
204 
205  -- Stimulus process for trigger
206  trigger_proc: process
207  begin
208    ---------------------------------------------------------------------------
209    -- FTU not yet initialized
210    ---------------------------------------------------------------------------
211    wait for 10us;
212    trigger_sig <= '1';
213    wait for 5ns;
214    trigger_sig <= '0';
215    wait for 99us;
216    trigger_sig <= '1';
217    wait for 5ns;
218    trigger_sig <= '0';
219    wait for 1us;
220    trigger_sig <= '1';
221    wait for 5ns;
222    trigger_sig <= '0';
223    ---------------------------------------------------------------------------
224    -- now FTU is initialized
225    ---------------------------------------------------------------------------
226    wait for 4us; 
227    trigger_sig <= '1';
228    wait for 5ns;
229    trigger_sig <= '0';
230    wait for 4us; 
231    trigger_sig <= '1';
232    wait for 5ns;
233    trigger_sig <= '0';
234    wait for 22us; 
235    trigger_sig <= '1';
236    wait for 5ns;
237    trigger_sig <= '0';
238    wait for 1430us;
239    trigger_sig <= '1';
240    wait for 5ns;
241    trigger_sig <= '0';
242    wait for 400us;
243    trigger_sig <= '1';
244    wait for 5ns;
245    trigger_sig <= '0';
246    wait;   
247  end process trigger_proc;
248
249  -- Stimulus process for RS485
250  rs485_proc: process
251   
252    procedure assign_rs485 (data: std_logic_vector(7 downto 0)) is
253    begin
254      rx <= '0'; --start bit
255      wait for baud_rate_period;
256      rx <= data(0); --bit 0
257      wait for baud_rate_period;
258      rx <= data(1); --bit 1
259      wait for baud_rate_period;
260      rx <= data(2); --bit 2
261      wait for baud_rate_period;
262      rx <= data(3); --bit 3
263      wait for baud_rate_period;
264      rx <= data(4); --bit 4
265      wait for baud_rate_period;
266      rx <= data(5); --bit 5
267      wait for baud_rate_period;
268      rx <= data(6); --bit 6
269      wait for baud_rate_period;
270      rx <= data(7); --bit 7
271      wait for baud_rate_period;
272      rx <= '1'; --stop bit
273      wait for baud_rate_period;
274      rx <= '1'; --stop bit
275      wait for baud_rate_period;
276    end assign_rs485;
277   
278  begin
279    ---------------------------------------------------------------------------
280    -- wait until FTU is initialized
281    ---------------------------------------------------------------------------
282    wait for 150us;
283    ---------------------------------------------------------------------------
284    -- test one RS485 command (28 byte)
285    ---------------------------------------------------------------------------
286    assign_rs485("01000000"); --start delimiter
287    wait for 0us;
288    assign_rs485("00000000"); --FTU address
289    wait for 0ns;
290    assign_rs485("11000000"); --FTM address
291    wait for 0ns;
292    assign_rs485("00000001"); --FTM firmware ID
293    wait for 0ns;
294    assign_rs485("00000010"); --instruction
295    wait for 0us;
296    assign_rs485("00000001"); --data byte 01
297    wait for 0ns;
298    assign_rs485("00000000"); --data byte 02
299    wait for 0ns;
300    assign_rs485("00000010"); --data byte 03
301    wait for 0ns;
302    assign_rs485("00000000"); --data byte 04
303    wait for 0ns;
304    assign_rs485("00000100"); --data byte 05
305    wait for 0ns;
306    assign_rs485("00000000"); --data byte 06
307    wait for 0ns;
308    assign_rs485("00001000"); --data byte 07
309    wait for 0ns;
310    assign_rs485("00000000"); --data byte 08
311    wait for 0ns;
312    assign_rs485("00010000"); --data byte 09
313    wait for 0ns;
314    assign_rs485("00000000"); --data byte 10
315    wait for 0ns;
316    assign_rs485("00000000"); --data byte 11
317    wait for 0ns;
318    assign_rs485("00000000"); --data byte 12
319    wait for 0ns;
320    assign_rs485("00000001"); --data byte 13
321    wait for 0ns;
322    assign_rs485("00000000"); --data byte 14
323    wait for 0ns;
324    assign_rs485("00000010"); --data byte 15
325    wait for 0ns;
326    assign_rs485("00000000"); --data byte 16
327    wait for 0ns;
328    assign_rs485("00000100"); --data byte 17
329    wait for 0ns;
330    assign_rs485("00000000"); --data byte 18
331    wait for 0ns;
332    assign_rs485("00001000"); --data byte 19
333    wait for 0ns;
334    assign_rs485("00000000"); --data byte 20
335    wait for 0ns;
336    assign_rs485("00010000"); --data byte 21
337    wait for 0ns;
338    assign_rs485("00000000"); --CRC error counter (not used)
339    wait for 0ns;
340    assign_rs485("00000000"); --check sum
341    ---------------------------------------------------------------------------
342    -- wait enough time and send another command
343    ---------------------------------------------------------------------------
344    wait for 1500us;
345    assign_rs485("01000000"); --start delimiter
346    wait for 0us;
347    assign_rs485("00000000"); --FTU address
348    wait for 0ns;
349    assign_rs485("11000000"); --FTM address
350    wait for 0ns;
351    assign_rs485("00000001"); --FTM firmware ID
352    wait for 0ns;
353    assign_rs485("00000101"); --instruction
354    wait for 0us;
355    assign_rs485("00000001"); --data byte 01
356    wait for 0ns;
357    assign_rs485("00000000"); --data byte 02
358    wait for 0ns;
359    assign_rs485("00000010"); --data byte 03
360    wait for 0ns;
361    assign_rs485("00000000"); --data byte 04
362    wait for 0ns;
363    assign_rs485("00000100"); --data byte 05
364    wait for 0ns;
365    assign_rs485("00000000"); --data byte 06
366    wait for 0ns;
367    assign_rs485("00001000"); --data byte 07
368    wait for 0ns;
369    assign_rs485("00000000"); --data byte 08
370    wait for 0ns;
371    assign_rs485("00010000"); --data byte 09
372    wait for 0ns;
373    assign_rs485("00000000"); --data byte 10
374    wait for 0ns;
375    assign_rs485("00000000"); --data byte 11
376    wait for 0ns;
377    assign_rs485("00000000"); --data byte 12
378    wait for 0ns;
379    assign_rs485("00000001"); --data byte 13
380    wait for 0ns;
381    assign_rs485("00000000"); --data byte 14
382    wait for 0ns;
383    assign_rs485("00000010"); --data byte 15
384    wait for 0ns;
385    assign_rs485("00000000"); --data byte 16
386    wait for 0ns;
387    assign_rs485("00000100"); --data byte 17
388    wait for 0ns;
389    assign_rs485("00000000"); --data byte 18
390    wait for 0ns;
391    assign_rs485("00001000"); --data byte 19
392    wait for 0ns;
393    assign_rs485("00000000"); --data byte 20
394    wait for 0ns;
395    assign_rs485("00010000"); --data byte 21
396    wait for 0ns;
397    assign_rs485("00000000"); --CRC error counter (not used)
398    wait for 0ns;
399    assign_rs485("00000000"); --check sum
400    ---------------------------------------------------------------------------
401    -- don't forget final wait!
402    ---------------------------------------------------------------------------
403    wait;
404   
405  end process rs485_proc;
406
407end;
Note: See TracBrowser for help on using the repository browser.