cpu/src/common_pkg.vhd

   1 library IEEE;
   2
   3 use IEEE.std_logic_1164.all;
   4 use IEEE.numeric_std.all;
   5
   6 package common_pkg is
   7
   8
   9
  10         constant WORD_WIDTH   : INTEGER := 32;
  11         constant HWORD_WIDTH  : INTEGER := 16;
  12         constant BYTE_WIDTH   : INTEGER :=  8;
  13         constant OPCODE_WIDTH : INTEGER :=  5;
  14         constant DISPL_WIDTH  : INTEGER := 15;
  15
  16         subtype byte_t is std_logic_vector(BYTE_WIDTH-1 downto 0);
  17         subtype hword_t is std_logic_vector(HWORD_WIDTH-1 downto 0);
  18         subtype word_t  is std_logic_vector(WORD_WIDTH-1 downto 0);
  19
  20         subtype gp_register_t is word_t;
  21
  22         subtype byte_en_t is std_logic_vector((gp_register_t'length/byte_t'length-1) downto 0);
  23
  24         constant REG_ZERO : gp_register_t := (others => '0');
  25
  26         constant INSTR_ADDR_WIDTH       : INTEGER := 32;
  27         constant PHYS_INSTR_ADDR_WIDTH  : INTEGER := 11;
  28         constant ROM_INSTR_ADDR_WIDTH : INTEGER := 7;
  29         constant REG_ADDR_WIDTH         : INTEGER := 4;
  30         constant DATA_ADDR_WIDTH        : INTEGER := 11;
  31         constant PHYS_DATA_ADDR_WIDTH   : INTEGER := 32;
  32
  33         constant NUM_OP_OPT_WIDTH       : INTEGER := 6;
  34         constant COND_WIDTH : INTEGER := 4;
  35         constant DATA_END_ADDR          : integer := ((2**DATA_ADDR_WIDTH)-1);
  36
  37         constant ROM_USE : std_logic := '1';
  38         constant RAM_USE : std_logic := '0';
  39
  40         subtype instruction_word_t is std_logic_vector(WORD_WIDTH-1 downto 0);
  41         subtype instruction_addr_t is std_logic_vector(INSTR_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  42         subtype instr_addr_t is instruction_addr_t;
  43
  44         subtype gp_addr_t       is std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  45         subtype data_ram_word_t is std_logic_vector(WORD_WIDTH-1 downto 0);
  46         subtype data_ram_addr_t is std_logic_vector(DATA_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  47
  48         subtype opcode_t is std_logic_vector(OPCODE_WIDTH-1 downto 0);
  49         subtype condition_t is std_logic_vector(COND_WIDTH-1 downto 0);
  50
  51         --Opcode consits of decoded group information type and option bits
  52         --currently not complete, might need option increase too.
  53         --IMMEDIATE always in right_operand (src2)
  54
  55         constant IMM_OPT : integer := 0; -- no sharing
  56
  57         constant SUB_OPT : integer := 1;
  58         constant ARITH_OPT : integer := 1;
  59         constant HWORD_OPT : integer := 1;
  60         constant PUSH_OPT : integer := 1;
  61         constant LOW_HIGH_OPT : integer := 1;
  62         constant DIRECT_JUMP_OPT : integer := 1;
  63
  64         constant CARRY_OPT : integer := 2;
  65         constant BYTE_OPT : integer := 2;
  66         constant LDI_REPLACE_OPT : integer := 2;
  67         constant PWREN_OPT : integer := 2;
  68
  69         constant RIGHT_OPT : integer := 3;
  70         constant JMP_REG_OPT : integer := 3;
  71         constant ST_OPT  : integer := 3; -- store opt
  72         constant RET_OPT : integer := 3;
  73
  74         constant NO_PSW_OPT : integer := 4;--no sharing
  75         constant NO_DST_OPT : integer := 5; --no sharing
  76
  77         type op_info_t is (ADDSUB_OP,AND_OP,OR_OP, XOR_OP,SHIFT_OP, LDST_OP, JMP_OP, JMP_ST_OP, STACK_OP);
  78         subtype op_opt_t is std_logic_vector(NUM_OP_OPT_WIDTH-1 downto 0);
  79
  80         type interrupt_t is (IDLE, UART);
  81
  82         constant UART_INT_EN_BIT : integer := 1;
  83         constant GLOBAL_INT_EN_BIT : integer := 0;
  84
  85         constant UART_INT_VECTOR : std_logic_vector(PHYS_INSTR_ADDR_WIDTH-1 downto 0) := "00000000001"; --integer := 1;
  86
  87         type instruction_rec is record
  88
  89                 predicates : std_logic_vector(3 downto 0);
  90
  91                 opcode : opcode_t;
  92
  93                 reg_dest_addr : std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  94                 reg_src1_addr : std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  95                 reg_src2_addr : std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  96
  97                 immediate : std_logic_vector(WORD_WIDTH-1 downto 0);
  98
  99                 displacement : gp_register_t;
 100
 101                 jmptype : std_logic_vector(1 downto 0);
 102
 103                 high_low, fill, signext, bp, int: std_logic;
 104
 105                 op_detail : op_opt_t;
 106                 op_group : op_info_t;
 107
 108         end record;
 109
 110
 111
 112         type read_through_write_rec is record
 113
 114                 rtw_reg : gp_register_t;
 115                 rtw_reg1 : std_logic;
 116                 rtw_reg2 : std_logic;
 117                 immediate : gp_register_t;
 118                 imm_set : std_logic;
 119                 reg1_addr : gp_addr_t;
 120                 reg2_addr : gp_addr_t;
 121
 122         end record;
 123
 124         type dec_op is record
 125                 condition : condition_t;
 126                 op_group : op_info_t;
 127                 op_detail : op_opt_t;
 128                 brpr : std_logic;
 129
 130                 displacement : gp_register_t;
 131                 prog_cnt     : instr_addr_t;
 132
 133                 src1 : gp_register_t;
 134                 src2 : gp_register_t;
 135
 136                 saddr1 : gp_addr_t;
 137                 saddr2 : gp_addr_t;
 138
 139                 daddr   : gp_addr_t;
 140
 141         end record;
 142
 143         type writeback_rec is record
 144 --              result : in gp_register_t;      --reg  (alu result or jumpaddr)
 145 --              result_addr : in gp_addr_t;     --reg
 146                 address : word_t;               --ureg
 147 --              alu_jmp : in std_logic;         --reg
 148 --              br_pred : in std_logic;         --reg
 149 --              write_en : in std_logic;        --reg  (register file)
 150                 dmem_en : std_logic;            --ureg (jump addr in mem or in address)
 151                 dmem_write_en : std_logic;      --ureg
 152                 hword : std_logic;              --ureg
 153                 byte_s : std_logic;
 154                 byte_en : byte_en_t;
 155                 data : gp_register_t;
 156         end record;
 157
 158         type exec2wb_rec is record
 159                         result : gp_register_t; --reg  (alu result or jumpaddr)
 160                         result_addr : gp_addr_t;        --reg
 161                         address : word_t;               --ureg
 162                         ram_data : word_t;              --ureg
 163                         alu_jmp : std_logic;            --reg
 164                         br_pred : std_logic;            --reg
 165                         write_en : std_logic;   --reg  (register file) bei jump 1 wenn addr in result
 166                         dmem_en : std_logic;            --ureg (jump addr in mem or in address)
 167                         dmem_write_en : std_logic;      --ureg
 168                         hword : std_logic;              --ureg
 169                         byte_s : std_logic;             --ureg
 170         end record;
 171
 172         function inc(value : in std_logic_vector; constant by : in integer := 1) return std_logic_vector;
 173         function log2c(constant value : in integer range 0 to integer'high) return integer;
 174 end package common_pkg;
 175
 176 package body common_pkg is
 177
 178         function inc(value : in std_logic_vector; constant by : in integer := 1) return std_logic_vector is
 179         begin
 180                 return std_logic_vector(UNSIGNED(value)+by);
 181         end function inc;
 182
 183         function log2c(constant value : in integer range 0 to integer'high) return integer is
 184                 variable ret_value : integer;
 185                 variable cur_value : integer;
 186         begin
 187                 ret_value := 0;
 188                 cur_value := 1;
 189
 190                 while cur_value < value loop
 191                         ret_value := ret_value + 1;
 192                         cur_value := cur_value * 2;
 193                 end loop;
 194                 return ret_value;
 195         end function log2c;
 196
 197 end package body common_pkg;