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https://github.com/sxpert/hp-saturn
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implement the basic rom, and add a few things
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e761f984c8
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1
.gitignore
vendored
1
.gitignore
vendored
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@ -10,3 +10,4 @@ saturn_core.ICE40.json
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||||||
blinky.pcf
|
blinky.pcf
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||||||
demo.blif
|
demo.blif
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||||||
saturn-core.json
|
saturn-core.json
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||||||
|
z_saturn_test.iv
|
||||||
|
|
46
saturn_bus.v
46
saturn_bus.v
|
@ -18,6 +18,8 @@
|
||||||
|
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||||||
*/
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
`default_nettype none
|
||||||
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||||||
module saturn_bus (
|
module saturn_bus (
|
||||||
i_clk,
|
i_clk,
|
||||||
i_reset,
|
i_reset,
|
||||||
|
@ -38,8 +40,9 @@ output wire [0:0] o_halt;
|
||||||
saturn_hp48gx_rom hp48gx_rom (
|
saturn_hp48gx_rom hp48gx_rom (
|
||||||
.i_clk (i_clk),
|
.i_clk (i_clk),
|
||||||
.i_reset (i_reset),
|
.i_reset (i_reset),
|
||||||
|
.i_phase (phase),
|
||||||
|
.i_cycle_ctr (cycle_ctr),
|
||||||
|
|
||||||
.i_bus_reset (ctrl_bus_reset),
|
|
||||||
.i_bus_clk_en (ctrl_bus_clk_en),
|
.i_bus_clk_en (ctrl_bus_clk_en),
|
||||||
.i_bus_is_data (ctrl_bus_is_data),
|
.i_bus_is_data (ctrl_bus_is_data),
|
||||||
.o_bus_nibble_out (rom_bus_nibble_out),
|
.o_bus_nibble_out (rom_bus_nibble_out),
|
||||||
|
@ -58,8 +61,10 @@ wire [3:0] rom_bus_nibble_out;
|
||||||
saturn_bus_controller bus_controller (
|
saturn_bus_controller bus_controller (
|
||||||
.i_clk (i_clk),
|
.i_clk (i_clk),
|
||||||
.i_reset (i_reset),
|
.i_reset (i_reset),
|
||||||
|
.i_phases (phases),
|
||||||
|
.i_phase (phase),
|
||||||
|
.i_cycle_ctr (cycle_ctr),
|
||||||
|
|
||||||
.o_bus_reset (ctrl_bus_reset),
|
|
||||||
.o_bus_clk_en (ctrl_bus_clk_en),
|
.o_bus_clk_en (ctrl_bus_clk_en),
|
||||||
.o_bus_is_data (ctrl_bus_is_data),
|
.o_bus_is_data (ctrl_bus_is_data),
|
||||||
.o_bus_nibble_out (ctrl_bus_nibble_out),
|
.o_bus_nibble_out (ctrl_bus_nibble_out),
|
||||||
|
@ -67,15 +72,16 @@ saturn_bus_controller bus_controller (
|
||||||
|
|
||||||
// more ports should show up to allow for output to the serial port of debug information
|
// more ports should show up to allow for output to the serial port of debug information
|
||||||
|
|
||||||
|
.o_debug_cycle (dbg_debug_cycle),
|
||||||
.o_halt (ctrl_halt)
|
.o_halt (ctrl_halt)
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
wire [0:0] ctrl_bus_reset;
|
|
||||||
wire [0:0] ctrl_bus_clk_en;
|
wire [0:0] ctrl_bus_clk_en;
|
||||||
wire [0:0] ctrl_bus_is_data;
|
wire [0:0] ctrl_bus_is_data;
|
||||||
wire [3:0] ctrl_bus_nibble_out;
|
wire [3:0] ctrl_bus_nibble_out;
|
||||||
reg [3:0] ctrl_bus_nibble_in;
|
reg [3:0] ctrl_bus_nibble_in;
|
||||||
|
|
||||||
|
wire [0:0] dbg_debug_cycle;
|
||||||
wire [0:0] ctrl_halt;
|
wire [0:0] ctrl_halt;
|
||||||
|
|
||||||
/**************************************************************************************************
|
/**************************************************************************************************
|
||||||
|
@ -85,8 +91,16 @@ wire [0:0] ctrl_halt;
|
||||||
*
|
*
|
||||||
*************************************************************************************************/
|
*************************************************************************************************/
|
||||||
|
|
||||||
reg bus_halt;
|
reg [0:0] bus_halt;
|
||||||
initial bus_halt = 0;
|
reg [3:0] phases;
|
||||||
|
reg [1:0] phase;
|
||||||
|
reg [31:0] cycle_ctr;
|
||||||
|
|
||||||
|
initial begin
|
||||||
|
bus_halt = 1'b0;
|
||||||
|
phases = 4'b1;
|
||||||
|
cycle_ctr = 32'd0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
assign o_halt = bus_halt || ctrl_halt;
|
assign o_halt = bus_halt || ctrl_halt;
|
||||||
|
|
||||||
|
@ -99,5 +113,27 @@ always @(*) begin
|
||||||
ctrl_bus_nibble_in = rom_bus_nibble_out;
|
ctrl_bus_nibble_in = rom_bus_nibble_out;
|
||||||
end
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
always @(*) begin
|
||||||
|
phase = 2'd0;
|
||||||
|
if (phases[1]) phase = 2'd1;
|
||||||
|
if (phases[2]) phase = 2'd2;
|
||||||
|
if (phases[3]) phase = 2'd3;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
always @(posedge i_clk) begin
|
||||||
|
/* if we're not debugging, advance phase on each clock */
|
||||||
|
if (!dbg_debug_cycle) begin
|
||||||
|
phases <= {phases[2:0], phases[3]};
|
||||||
|
/* using phases[3] here becase it will be phase_0 on the next step,
|
||||||
|
* so we get to a new cycle on the first phase...
|
||||||
|
*/
|
||||||
|
cycle_ctr <= cycle_ctr + {31'b0, phases[3]};
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
if (i_reset) begin
|
||||||
|
phases <= 4'b1;
|
||||||
|
cycle_ctr <= 32'd0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
|
@ -18,38 +18,55 @@
|
||||||
|
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
`default_nettype none
|
||||||
|
|
||||||
module saturn_bus_controller (
|
module saturn_bus_controller (
|
||||||
i_clk,
|
i_clk,
|
||||||
i_reset,
|
i_reset,
|
||||||
|
i_phases,
|
||||||
|
i_phase,
|
||||||
|
i_cycle_ctr,
|
||||||
|
|
||||||
o_bus_reset,
|
|
||||||
o_bus_clk_en,
|
o_bus_clk_en,
|
||||||
o_bus_is_data,
|
o_bus_is_data,
|
||||||
o_bus_nibble_out,
|
o_bus_nibble_out,
|
||||||
i_bus_nibble_in,
|
i_bus_nibble_in,
|
||||||
|
|
||||||
|
o_debug_cycle,
|
||||||
o_halt
|
o_halt
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
input wire [0:0] i_clk;
|
input wire [0:0] i_clk;
|
||||||
input wire [0:0] i_reset;
|
input wire [0:0] i_reset;
|
||||||
|
input wire [3:0] i_phases;
|
||||||
|
input wire [1:0] i_phase;
|
||||||
|
input wire [31:0] i_cycle_ctr;
|
||||||
|
|
||||||
output reg [0:0] o_bus_reset;
|
output reg [0:0] o_bus_clk_en;
|
||||||
output reg [0:0] o_bus_clk_en;
|
output reg [0:0] o_bus_is_data;
|
||||||
output reg [0:0] o_bus_is_data;
|
output reg [3:0] o_bus_nibble_out;
|
||||||
output reg [3:0] o_bus_nibble_out;
|
input wire [3:0] i_bus_nibble_in;
|
||||||
input wire [3:0] i_bus_nibble_in;
|
|
||||||
|
|
||||||
output wire [0:0] o_halt;
|
output wire [0:0] o_debug_cycle;
|
||||||
|
output wire [0:0] o_halt;
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
|
|
||||||
reg [0:0] bus_error;
|
reg [0:0] bus_error;
|
||||||
initial bus_error = 0;
|
initial bus_error = 0;
|
||||||
|
|
||||||
|
// this should come from the debugger
|
||||||
|
assign o_debug_cycle = 1'b0;
|
||||||
assign o_halt = bus_error;
|
assign o_halt = bus_error;
|
||||||
|
|
||||||
|
always @(posedge i_clk) begin
|
||||||
|
if (!o_debug_cycle) begin
|
||||||
|
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
if (i_reset) begin
|
||||||
|
bus_error <= 1'b0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
|
@ -18,27 +18,138 @@
|
||||||
|
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
|
`default_nettype none
|
||||||
|
|
||||||
|
`ifdef SIM
|
||||||
|
`define ROMBITS 20
|
||||||
|
`else
|
||||||
|
`define ROMBITS 12
|
||||||
|
`endif
|
||||||
|
|
||||||
|
`include "saturn_def_buscmd.v"
|
||||||
|
|
||||||
module saturn_hp48gx_rom (
|
module saturn_hp48gx_rom (
|
||||||
i_clk,
|
i_clk,
|
||||||
i_reset,
|
i_reset,
|
||||||
|
i_phase,
|
||||||
|
i_cycle_ctr,
|
||||||
|
|
||||||
i_bus_reset,
|
|
||||||
i_bus_clk_en,
|
i_bus_clk_en,
|
||||||
i_bus_is_data,
|
i_bus_is_data,
|
||||||
o_bus_nibble_out,
|
o_bus_nibble_out,
|
||||||
i_bus_nibble_in
|
i_bus_nibble_in
|
||||||
);
|
);
|
||||||
|
|
||||||
input wire [0:0] i_clk;
|
input wire [0:0] i_clk;
|
||||||
input wire [0:0] i_reset;
|
input wire [0:0] i_reset;
|
||||||
|
input wire [1:0] i_phase;
|
||||||
|
input wire [31:0] i_cycle_ctr;
|
||||||
|
|
||||||
input wire [0:0] i_bus_reset;
|
|
||||||
input wire [0:0] i_bus_clk_en;
|
input wire [0:0] i_bus_clk_en;
|
||||||
input wire [0:0] i_bus_is_data;
|
input wire [0:0] i_bus_is_data;
|
||||||
output reg [3:0] o_bus_nibble_out;
|
output reg [3:0] o_bus_nibble_out;
|
||||||
input wire [3:0] i_bus_nibble_in;
|
input wire [3:0] i_bus_nibble_in;
|
||||||
|
|
||||||
initial o_bus_nibble_out = 4'b0;
|
reg [3:0] rom_data[0:2**`ROMBITS-1];
|
||||||
|
initial $readmemh("rom-gx-r.hex", rom_data, 0, 2**`ROMBITS-1);
|
||||||
|
|
||||||
|
reg [3:0] last_cmd;
|
||||||
|
reg [2:0] addr_pos_ctr;
|
||||||
|
reg [19:0] local_pc;
|
||||||
|
reg [19:0] local_dp;
|
||||||
|
|
||||||
|
initial begin
|
||||||
|
o_bus_nibble_out = 4'b0;
|
||||||
|
last_cmd = 4'b0;
|
||||||
|
addr_pos_ctr = 3'b0;
|
||||||
|
local_pc = 20'b0;
|
||||||
|
local_dp = 20'b0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
always @(posedge i_clk) begin
|
||||||
|
|
||||||
|
if (i_bus_clk_en) begin
|
||||||
|
if (i_bus_is_data) begin
|
||||||
|
/* do things with the bits...*/
|
||||||
|
case (last_cmd)
|
||||||
|
`BUSCMD_PC_READ:
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
o_bus_nibble_out <= rom_data[local_pc[`ROMBITS-1:0]];
|
||||||
|
local_pc <= local_pc + 1;
|
||||||
|
|
||||||
|
end
|
||||||
|
`BUSCMD_DP_READ:
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
o_bus_nibble_out <= rom_data[local_dp[`ROMBITS-1:0]];
|
||||||
|
local_dp <= local_dp + 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
`BUSCMD_PC_WRITE: local_pc <= local_pc + 1;
|
||||||
|
`BUSCMD_DP_WRITE: local_dp <= local_dp + 1;
|
||||||
|
`BUSCMD_LOAD_PC:
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
local_pc[addr_pos_ctr*4+:4] <= i_bus_nibble_in;
|
||||||
|
addr_pos_ctr <= addr_pos_ctr + 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
`BUSCMD_LOAD_DP:
|
||||||
|
begin
|
||||||
|
local_dp[addr_pos_ctr*4+:4] <= i_bus_nibble_in;
|
||||||
|
addr_pos_ctr <= addr_pos_ctr + 1;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
default: begin end
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
|
||||||
|
/* auto switch to pc read / dp read */
|
||||||
|
if (addr_pos_ctr == 4) begin
|
||||||
|
case (last_cmd)
|
||||||
|
`BUSCMD_LOAD_PC: last_cmd <= `BUSCMD_PC_READ;
|
||||||
|
`BUSCMD_LOAD_DP: last_cmd <= `BUSCMD_DP_READ;
|
||||||
|
default: begin end
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
`ifdef SIM
|
||||||
|
$write("ROM-GX-R %0d: [%d] ", i_phase, i_cycle_ctr);
|
||||||
|
case (last_cmd)
|
||||||
|
`BUSCMD_PC_READ: $write("PC_READ <= rom[%5h]:%h", local_pc, rom_data[local_pc]);
|
||||||
|
`BUSCMD_DP_READ: $write("DP_READ <= rom[%5h]:%h", local_dp, rom_data[local_dp]);
|
||||||
|
`BUSCMD_LOAD_PC: $write("LOAD_PC - pc %5h, %h pos %0d", local_pc, i_bus_nibble_in, addr_pos_ctr);
|
||||||
|
`BUSCMD_LOAD_DP: $write("LOAD_PC - pc %5h, %h pos %0d", local_pc, i_bus_nibble_in, addr_pos_ctr);
|
||||||
|
default: $write("last_command %h nibble %h - UNHANDLED", last_cmd, i_bus_nibble_in);
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
if (addr_pos_ctr == 4) begin
|
||||||
|
case (last_cmd)
|
||||||
|
`BUSCMD_LOAD_PC: $write(" auto switch to PC_READ");
|
||||||
|
`BUSCMD_LOAD_DP: $write(" auto switch to DP_READ");
|
||||||
|
default: begin end
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
end
|
||||||
|
$write("\n");
|
||||||
|
`endif
|
||||||
|
end else begin
|
||||||
|
last_cmd <= i_bus_nibble_in;
|
||||||
|
if ((i_bus_nibble_in == `BUSCMD_LOAD_PC) || (i_bus_nibble_in == `BUSCMD_LOAD_DP))
|
||||||
|
addr_pos_ctr <= 0;
|
||||||
|
`ifdef SIM
|
||||||
|
$write("ROM-GX-R %0d: [%d] ", i_phase, i_cycle_ctr);
|
||||||
|
case (i_bus_nibble_in)
|
||||||
|
`BUSCMD_LOAD_PC: $write("LOAD_PC");
|
||||||
|
`BUSCMD_LOAD_DP: $write("LOAD_DP");
|
||||||
|
`BUSCMD_CONFIGURE: $write("CONFIGURE");
|
||||||
|
`BUSCMD_RESET: $write("RESET");
|
||||||
|
default: begin end
|
||||||
|
endcase
|
||||||
|
$write("\n");
|
||||||
|
`endif
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
|
if (i_reset) begin
|
||||||
|
o_bus_nibble_out <= 4'b0;
|
||||||
|
last_cmd <= 4'b0;
|
||||||
|
addr_pos_ctr <= 3'b0;
|
||||||
|
local_pc <= 20'b0;
|
||||||
|
local_dp <= 20'b0;
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
|
||||||
endmodule
|
endmodule
|
||||||
|
|
|
@ -18,7 +18,7 @@
|
||||||
|
|
||||||
*/
|
*/
|
||||||
|
|
||||||
`default_nettype none //
|
`default_nettype none
|
||||||
|
|
||||||
`ifdef SIM
|
`ifdef SIM
|
||||||
module saturn_top;
|
module saturn_top;
|
||||||
|
|
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