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synced 2025-01-28 07:02:55 +08:00
Added PWM modulator module and a testbench
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d5030cfb5d
commit
380f3a1f14
89
pwm_gen.sv
Normal file
89
pwm_gen.sv
Normal file
@ -0,0 +1,89 @@
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//------------------------------------------------------------------------------
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// pwm_gen.sv
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// Konstantin Pavlov, pavlovconst@gmail.com
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//------------------------------------------------------------------------------
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// INFO ------------------------------------------------------------------------
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// PWM generator module
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//
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// - expecting 8-bit control signal input
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// - system clock is 100 MHz by default
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// - PWM clock is 1.5KHz by default
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/* --- INSTANTIATION TEMPLATE BEGIN ---
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pwm_gen #(
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.CLK_HZ( 100_000_000 ), // 100 MHz
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.PWM_PERIOD_DIV( 16 ) // 100MHz/2^16= ~1.526 KHz
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.MOD_WIDTH( 8 ) // from 0 to 255
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) pwm1 (
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.clk( clk ),
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.nrst( nrst ),
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.control( ),
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.pwm_out( ),
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.start_strobe( ),
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.busy( )
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);
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--- INSTANTIATION TEMPLATE END ---*/
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module pwm_gen #( parameter
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CLK_HZ = 100_000_000,
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PWM_PERIOD_DIV = 16, // must be > MOD_WIDTH
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PWM_PERIOD_HZ = CLK_HZ / (2**PWM_PERIOD_DIV),
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MOD_WIDTH = 8 // modulation bitness
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)(
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input clk, // system clock
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input nrst, // negative reset
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input [MOD_WIDTH-1:0] mod_setpoint, // modulation setpoint
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output pwm_out, // active HIGH output
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// status outputs
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output start_strobe, // period start strobe
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output busy // busy output
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);
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// period generator
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logic [31:0] div_clk;
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clk_divider #(
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.WIDTH( 32 )
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) cd1 (
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.clk( clk ),
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.nrst( nrst ),
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.ena( 1'b1 ),
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.out( div_clk[31:0] )
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);
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// optional setpoint inversion
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logic [MOD_WIDTH-1:0] mod_setpoint_inv;
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assign mod_setpoint_inv[MOD_WIDTH-1:0] = {MOD_WIDTH{1'b1}} - mod_setpoint[MOD_WIDTH-1:0];
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// pulse generator
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pulse_gen #(
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.CNTR_WIDTH( MOD_WIDTH+1 )
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) pg1 (
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.clk( div_clk[(PWM_PERIOD_DIV-1)-MOD_WIDTH] ),
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.nrst( nrst ),
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.start( 1'b1 ),
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.cntr_max( {1'b0, {MOD_WIDTH{1'b1}} } ),
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.cntr_low( {1'b0, mod_setpoint_inv[MOD_WIDTH-1:0] } ),
|
||||||
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||||||
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.pulse_out( pwm_out ),
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.start_strobe( start_strobe ),
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.busy( busy )
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);
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|
endmodule
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136
pwm_gen_tb.sv
Normal file
136
pwm_gen_tb.sv
Normal file
@ -0,0 +1,136 @@
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//------------------------------------------------------------------------------
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// pwm_gen_tb.sv
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|
// Konstantin Pavlov, pavlovconst@gmail.com
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//------------------------------------------------------------------------------
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// INFO ------------------------------------------------------------------------
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|
// testbench for pwm_gen.sv module
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`timescale 1ns / 1ps
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module pwm_gen_tb();
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logic clk200;
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|
initial begin
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#0 clk200 = 1'b0;
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|
forever
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||||||
|
#2.5 clk200 = ~clk200;
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|
end
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||||||
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|
// external device "asynchronous" clock
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logic clk33;
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|
initial begin
|
||||||
|
#0 clk33 = 1'b0;
|
||||||
|
forever
|
||||||
|
#15.151 clk33 = ~clk33;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
logic rst;
|
||||||
|
initial begin
|
||||||
|
#0 rst = 1'b0;
|
||||||
|
#10.2 rst = 1'b1;
|
||||||
|
#5 rst = 1'b0;
|
||||||
|
//#10000;
|
||||||
|
forever begin
|
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|
#9985 rst = ~rst;
|
||||||
|
#5 rst = ~rst;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
logic nrst;
|
||||||
|
assign nrst = ~rst;
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||||||
|
|
||||||
|
logic rst_once;
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||||||
|
initial begin
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|
#0 rst_once = 1'b0;
|
||||||
|
#10.2 rst_once = 1'b1;
|
||||||
|
#5 rst_once = 1'b0;
|
||||||
|
end
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||||||
|
|
||||||
|
logic nrst_once;
|
||||||
|
assign nrst_once = ~rst_once;
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||||||
|
|
||||||
|
logic [31:0] DerivedClocks;
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|
clk_divider #(
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.WIDTH( 32 )
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) cd1 (
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|
.clk( clk200 ),
|
||||||
|
.nrst( nrst_once ),
|
||||||
|
.ena( 1'b1 ),
|
||||||
|
.out( DerivedClocks[31:0] )
|
||||||
|
);
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||||||
|
|
||||||
|
logic [31:0] E_DerivedClocks;
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||||||
|
edge_detect ed1[31:0] (
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||||||
|
.clk( {32{clk200}} ),
|
||||||
|
.nrst( {32{nrst_once}} ),
|
||||||
|
.in( DerivedClocks[31:0] ),
|
||||||
|
.rising( E_DerivedClocks[31:0] ),
|
||||||
|
.falling( ),
|
||||||
|
.both( )
|
||||||
|
);
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||||||
|
|
||||||
|
logic [31:0] RandomNumber1;
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||||||
|
c_rand rng1 (
|
||||||
|
.clk( clk200 ),
|
||||||
|
.rst( 1'b0 ),
|
||||||
|
.reseed( rst_once ),
|
||||||
|
.seed_val( DerivedClocks[31:0] ^ (DerivedClocks[31:0] << 1) ),
|
||||||
|
.out( RandomNumber1[15:0] )
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
c_rand rng2 (
|
||||||
|
.clk( clk200 ),
|
||||||
|
.rst( 1'b0 ),
|
||||||
|
.reseed( rst_once ),
|
||||||
|
.seed_val( DerivedClocks[31:0] ^ (DerivedClocks[31:0] << 2) ),
|
||||||
|
.out( RandomNumber1[31:16] )
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
logic start;
|
||||||
|
initial begin
|
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|
#0 start = 1'b0;
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|
#100 start = 1'b1;
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||||||
|
#20 start = 1'b0;
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|
end
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// Modules under test ==========================================================
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localparam MOD_WIDTH = 5;
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logic [MOD_WIDTH-1:0] sp = '0;
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logic [31:0][MOD_WIDTH-1:0] sin_table =
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|
{ 5'd16, 5'd19, 5'd22, 5'd25, 5'd27, 5'd29, 5'd31, 5'd31,
|
||||||
|
5'd31, 5'd31, 5'd30, 5'd28, 5'd26, 5'd23, 5'd20, 5'd17,
|
||||||
|
5'd14, 5'd11, 5'd8, 5'd5, 5'd3, 5'd1, 5'd0, 5'd0,
|
||||||
|
5'd0, 5'd0, 5'd2, 5'd4, 5'd6, 5'd9, 5'd12, 5'd15};
|
||||||
|
|
||||||
|
logic strobe;
|
||||||
|
always_ff @(posedge clk200) begin
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||||||
|
if( ~nrst_once ) begin
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||||||
|
sp[MOD_WIDTH-1:0] <= '0;
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||||||
|
end else begin
|
||||||
|
if( strobe ) begin
|
||||||
|
sp[MOD_WIDTH-1:0] <= sp[MOD_WIDTH-1:0] + 1'b1;
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||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
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|
pwm_gen #(
|
||||||
|
.CLK_HZ( 200_000_000 ),
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.PWM_PERIOD_DIV( MOD_WIDTH+1 ), // MOD_WIDTH+1 is a minimum
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|
.MOD_WIDTH( MOD_WIDTH )
|
||||||
|
) pwm1 (
|
||||||
|
.clk( clk200 ),
|
||||||
|
.nrst( nrst_once ),
|
||||||
|
|
||||||
|
.mod_setpoint( sin_table[sp[MOD_WIDTH-1:0]][MOD_WIDTH-1:0] ),
|
||||||
|
.pwm_out( ),
|
||||||
|
|
||||||
|
.start_strobe( strobe ),
|
||||||
|
.busy( )
|
||||||
|
);
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
endmodule
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