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
  68         constant RIGHT_OPT : integer := 3;
  69         constant JMP_REG_OPT : integer := 3;
  70         constant ST_OPT  : integer := 3; -- store opt
  71         constant RET_OPT : integer := 3;
  72
  73         constant NO_PSW_OPT : integer := 4;--no sharing
  74         constant NO_DST_OPT : integer := 5; --no sharing
  75
  76         type op_info_t is (ADDSUB_OP,AND_OP,OR_OP, XOR_OP,SHIFT_OP, LDST_OP, JMP_OP, JMP_ST_OP, STACK_OP);
  77         subtype op_opt_t is std_logic_vector(NUM_OP_OPT_WIDTH-1 downto 0);
  78
  79         type interrupt_t is (IDLE, UART);
  80
  81         constant UART_INT_EN_BIT : integer := 1;
  82         constant GLOBAL_INT_EN_BIT : integer := 0;
  83
  84         constant UART_INT_VECTOR : std_logic_vector(PHYS_INSTR_ADDR_WIDTH-1 downto 0) := "00000000001"; --integer := 1;
  85
  86         type instruction_rec is record
  87
  88                 predicates : std_logic_vector(3 downto 0);
  89
  90                 opcode : opcode_t;
  91
  92                 reg_dest_addr : std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  93                 reg_src1_addr : std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  94                 reg_src2_addr : std_logic_vector(REG_ADDR_WIDTH-1 downto 0);
  95
  96                 immediate : std_logic_vector(WORD_WIDTH-1 downto 0);
  97
  98                 displacement : gp_register_t;
  99
 100                 jmptype : std_logic_vector(1 downto 0);
 101
 102                 high_low, fill, signext, bp, int: std_logic;
 103
 104                 op_detail : op_opt_t;
 105                 op_group : op_info_t;
 106
 107         end record;
 108
 109
 110
 111         type read_through_write_rec is record
 112
 113                 rtw_reg : gp_register_t;
 114                 rtw_reg1 : std_logic;
 115                 rtw_reg2 : std_logic;
 116                 immediate : gp_register_t;
 117                 imm_set : std_logic;
 118                 reg1_addr : gp_addr_t;
 119                 reg2_addr : gp_addr_t;
 120
 121         end record;
 122
 123         type dec_op is record
 124                 condition : condition_t;
 125                 op_group : op_info_t;
 126                 op_detail : op_opt_t;
 127                 brpr : std_logic;
 128
 129                 displacement : gp_register_t;
 130                 prog_cnt     : instr_addr_t;
 131
 132                 src1 : gp_register_t;
 133                 src2 : gp_register_t;
 134
 135                 saddr1 : gp_addr_t;
 136                 saddr2 : gp_addr_t;
 137
 138                 daddr   : gp_addr_t;
 139
 140         end record;
 141
 142         type writeback_rec is record
 143 --              result : in gp_register_t;      --reg  (alu result or jumpaddr)
 144 --              result_addr : in gp_addr_t;     --reg
 145                 address : word_t;               --ureg
 146 --              alu_jmp : in std_logic;         --reg
 147 --              br_pred : in std_logic;         --reg
 148 --              write_en : in std_logic;        --reg  (register file)
 149                 dmem_en : std_logic;            --ureg (jump addr in mem or in address)
 150                 dmem_write_en : std_logic;      --ureg
 151                 hword : std_logic;              --ureg
 152                 byte_s : std_logic;
 153                 byte_en : byte_en_t;
 154                 data : gp_register_t;
 155         end record;
 156
 157         type exec2wb_rec is record
 158                         result : gp_register_t; --reg  (alu result or jumpaddr)
 159                         result_addr : gp_addr_t;        --reg
 160                         address : word_t;               --ureg
 161                         ram_data : word_t;              --ureg
 162                         alu_jmp : std_logic;            --reg
 163                         br_pred : std_logic;            --reg
 164                         write_en : std_logic;   --reg  (register file) bei jump 1 wenn addr in result
 165                         dmem_en : std_logic;            --ureg (jump addr in mem or in address)
 166                         dmem_write_en : std_logic;      --ureg
 167                         hword : std_logic;              --ureg
 168                         byte_s : std_logic;             --ureg
 169         end record;
 170
 171         function inc(value : in std_logic_vector; constant by : in integer := 1) return std_logic_vector;
 172         function log2c(constant value : in integer range 0 to integer'high) return integer;
 173 end package common_pkg;
 174
 175 package body common_pkg is
 176
 177         function inc(value : in std_logic_vector; constant by : in integer := 1) return std_logic_vector is
 178         begin
 179                 return std_logic_vector(UNSIGNED(value)+by);
 180         end function inc;
 181
 182         function log2c(constant value : in integer range 0 to integer'high) return integer is
 183                 variable ret_value : integer;
 184                 variable cur_value : integer;
 185         begin
 186                 ret_value := 0;
 187                 cur_value := 1;
 188
 189                 while cur_value < value loop
 190                         ret_value := ret_value + 1;
 191                         cur_value := cur_value * 2;
 192                 end loop;
 193                 return ret_value;
 194         end function log2c;
 195
 196 end package body common_pkg;