]> jspc29.x-matter.uni-frankfurt.de Git - trb3.git/commitdiff
optimised mux for less resource consumption by jan
authorhadaq <hadaq>
Thu, 30 Aug 2012 13:50:45 +0000 (13:50 +0000)
committerhadaq <hadaq>
Thu, 30 Aug 2012 13:50:45 +0000 (13:50 +0000)
tdc_releases/tdc_v0.5/Encoder_304_Bit_jan.vhd [new file with mode: 0644]

diff --git a/tdc_releases/tdc_v0.5/Encoder_304_Bit_jan.vhd b/tdc_releases/tdc_v0.5/Encoder_304_Bit_jan.vhd
new file mode 100644 (file)
index 0000000..cf04a8d
--- /dev/null
@@ -0,0 +1,513 @@
+-------------------------------------------------------------------------------
+-- Title      : Encoder 304 bits
+-------------------------------------------------------------------------------
+-- File       : Encoder_304_Bit.vhd
+-- Author     : Cahit Ugur
+-- Created    : 2011-11-28
+-- Last update: 2012-08-30
+-------------------------------------------------------------------------------
+-- Description: Encoder for 304 bits
+-------------------------------------------------------------------------------
+-- Revisions  :
+-- Date        Version  Author  Description
+-- 2011-11-28  1.0      ugur    Created
+-------------------------------------------------------------------------------
+
+library ieee;
+use ieee.std_logic_unsigned.all;
+use ieee.std_logic_1164.all;
+use ieee.numeric_std.all;
+
+library work;
+-- use work.trb_net_std.all;
+-- use work.trb_net_components.all;
+use work.trb3_components.all;
+-- use work.version.all;
+
+-- synopsys translate_off
+library ecp3;
+use ecp3.components.all;
+-- synopsys translate_on
+
+entity Encoder_304_Bit is
+  port (
+    RESET           : in  std_logic;    -- system reset
+    CLK             : in  std_logic;    -- system clock
+    START_IN        : in  std_logic;
+    THERMOCODE_IN   : in  std_logic_vector(303 downto 0);
+    FINISHED_OUT    : out std_logic;
+    BINARY_CODE_OUT : out std_logic_vector(9 downto 0);
+    ENCODER_DEBUG   : out std_logic_vector(31 downto 0)
+    );
+end Encoder_304_Bit;
+
+architecture behavioral of Encoder_304_Bit is
+
+-------------------------------------------------------------------------------
+-- Component Declarations
+-------------------------------------------------------------------------------
+  component LUT4
+    generic (
+      INIT : std_logic_vector);
+    port (
+      A, B, C, D : in  std_ulogic;
+      Z          : out std_ulogic);
+  end component;
+
+-------------------------------------------------------------------------------
+-- Signal Declarations
+-------------------------------------------------------------------------------
+  signal P_lut                 : std_logic_vector(37 downto 0);
+  signal P_one                 : std_logic_vector(37 downto 0);
+  signal mux_control           : std_logic_vector(5 downto 0);
+  signal mux_control_reg       : std_logic_vector(5 downto 0);
+  signal mux_control_2reg      : std_logic_vector(5 downto 0);
+  signal mux_control_3reg      : std_logic_vector(5 downto 0);
+  signal interval_reg          : std_logic_vector(8 downto 0);
+  signal interval_binary       : std_logic_vector(2 downto 0);
+  signal binary_code_f         : std_logic_vector(8 downto 0);
+  signal binary_code_r         : std_logic_vector(8 downto 0);
+  signal start_reg             : std_logic;
+  signal start_2reg            : std_logic;
+  signal start_3reg            : std_logic;
+  signal rom_done_i            : std_logic;  -- indicates that the encoding of rising edge is done
+  signal rom_done_reg          : std_logic;  -- indicates that the encoding of rising edge is done
+  signal interval_detected_i   : std_logic;
+  signal address_i             : std_logic_vector(9 downto 0);
+  signal q_reg                 : std_logic_vector(7 downto 0);
+  signal q_2reg                : std_logic_vector(7 downto 0);
+-- FSM signals
+  type   FSM is (IDLE, START_CNT_2, START_CNT_3, START_CNT_4);
+  signal FSM_CURRENT, FSM_NEXT : FSM;
+
+  signal start_cnt_1_fsm : std_logic;
+  signal start_cnt_2_fsm : std_logic;
+  signal start_cnt_3_fsm : std_logic;
+  signal start_cnt_4_fsm : std_logic;
+  signal start_cnt_1_i   : std_logic;
+  signal start_cnt_2_i   : std_logic;
+  signal start_cnt_3_i   : std_logic;
+  signal start_cnt_4_i   : std_logic;
+--
+  signal proc_cnt_1      : std_logic_vector(3 downto 0);
+  signal proc_cnt_2      : std_logic_vector(3 downto 0);
+  signal proc_cnt_3      : std_logic_vector(3 downto 0);
+  signal proc_cnt_4      : std_logic_vector(3 downto 0);
+  signal proc_finished_1 : std_logic;
+  signal proc_finished_2 : std_logic;
+  signal proc_finished_3 : std_logic;
+  signal proc_finished_4 : std_logic;
+  signal conv_finished_i : std_logic;
+
+  signal thermocode : std_logic_vector(305 downto 0);
+
+  attribute syn_keep                     : boolean;
+  attribute syn_keep of mux_control      : signal is true;
+  attribute syn_keep of mux_control_reg  : signal is true;
+  attribute syn_keep of mux_control_2reg : signal is true;
+  attribute syn_keep of mux_control_3reg : signal is true;
+-------------------------------------------------------------------------------
+begin
+
+  thermocode <= THERMOCODE_IN & "11";
+
+  --purpose : Register signals
+  Register_Signals : process (CLK, RESET)
+  begin
+    if rising_edge(CLK) then
+      if RESET = '1' then
+        start_reg           <= '0';
+        start_2reg          <= '0';
+        start_3reg          <= '0';
+        mux_control_reg     <= (others => '0');
+        mux_control_2reg    <= (others => '0');
+        mux_control_3reg    <= (others => '0');
+        q_2reg              <= (others => '0');
+        rom_done_reg        <= '0';
+        interval_detected_i <= '0';
+      else
+        start_reg           <= START_IN;
+        start_2reg          <= start_reg;
+        start_3reg          <= start_2reg;
+        mux_control_reg     <= mux_control;
+        mux_control_2reg    <= mux_control_reg;
+        mux_control_3reg    <= mux_control_2reg;
+        q_2reg              <= q_reg;
+        rom_done_reg        <= rom_done_i;
+        interval_detected_i <= rom_done_i and rom_done_reg;
+      end if;
+    end if;
+  end process Register_Signals;
+
+--   Interval_Determination_First : LUT4
+--     generic map (INIT => X"15A8")
+--     port map (A => '1', B => '1', C => thermocode(0), D => START_IN,
+--               Z => P_lut(0));
+
+  Interval_Determination : for i in 0 to 37 generate
+    U : LUT4
+      generic map (INIT => X"15A8")
+      port map (A => thermocode(8*i), B => thermocode(8*i+1), C => thermocode(8*i+2), D => START_IN,
+                Z => P_lut(i));
+  end generate Interval_Determination;
+-------------------------------------------------------------------------------
+
+  Gen_P_one : for i in 0 to 36 generate
+    P_one(i) <= P_lut(i) and (not P_lut(i+1)) when rising_edge(CLK);
+  end generate Gen_P_one;
+
+  P_one_assign : process (CLK, START_IN, P_lut)
+  begin
+    if rising_edge(CLK) then
+      if RESET = '1' or START_IN = '0' then
+        P_one(37) <= '0';
+      else
+        P_one(37) <= P_lut(37);
+      end if;
+    end if;
+  end process P_one_assign;
+
+
+  gen_bitloop : for i in 0 to 8 generate
+    process
+      variable tmp : std_logic;
+    begin
+      wait until rising_edge(CLK);
+      tmp := '0';
+      muxloop : for p in 0 to 37 loop
+        tmp := tmp or (P_one(p) and thermocode(p*8+1+i));
+      end loop;
+      interval_reg(i) <= tmp;
+    end process;
+  end generate;
+
+  Interval_Number_to_Binary : process (CLK, RESET)
+  begin  -- The interval number with the 0-1 transition is converted from 1-of-N code to binary
+    -- code for the control of the MUX.
+    if rising_edge(CLK) then
+      --       if RESET = '1' then
+      --         mux_control <= (others => '0');
+      --       els
+      if START_IN = '1' or start_reg = '1' then
+        mux_control(0) <= P_one(0) or P_one(2) or P_one(4) or P_one(6) or P_one(8) or P_one(10) or
+                          P_one(12) or P_one(14) or P_one(16) or P_one(18) or P_one(20) or P_one(22) or
+                          P_one(24) or P_one(26) or P_one(28) or P_one(30) or P_one(32) or P_one(34) or
+                          P_one(36);
+        mux_control(1) <= P_one(1) or P_one(2) or P_one(5) or P_one(6) or P_one(9) or P_one(10) or
+                          P_one(13) or P_one(14) or P_one(17) or P_one(18) or P_one(21) or P_one(22) or
+                          P_one(25) or P_one(26) or P_one(29) or P_one(30) or P_one(33) or P_one(34) or
+                          P_one(37);
+        mux_control(2) <= P_one(3) or P_one(4) or P_one(5) or P_one(6) or P_one(11) or P_one(12) or
+                          P_one(13) or P_one(14) or P_one(19) or P_one(20) or P_one(21) or P_one(22) or
+                          P_one(27) or P_one(28) or P_one(29) or P_one(30) or P_one(35) or P_one(36) or
+                          P_one(37);
+        mux_control(3) <= P_one(7) or P_one(8) or P_one(9) or P_one(10) or P_one(11) or P_one(12) or
+                          P_one(13) or P_one(14) or P_one(23) or P_one(24) or P_one(25) or P_one(26) or
+                          P_one(27) or P_one(28) or P_one(29) or P_one(30);
+        mux_control(4) <= P_one(15) or P_one(16) or P_one(17) or P_one(18) or P_one(19) or P_one(20) or
+                          P_one(21) or P_one(22) or P_one(23) or P_one(24) or P_one(25) or P_one(26) or
+                          P_one(27) or P_one(28) or P_one(29) or P_one(30);
+        mux_control(5) <= P_one(31) or P_one(32) or P_one(33) or P_one(34) or P_one(35) or P_one(36) or
+                          P_one(37);
+      else
+        mux_control <= (others => '0');
+      end if;
+    end if;
+  end process Interval_Number_to_Binary;
+-- 
+--   Interval_Selection : process (CLK, RESET)
+--   begin  -- The interval with the 0-1 transition is selected.
+--     if rising_edge(CLK) then
+--       if RESET = '1' then
+--         interval_reg  <= (others => '0');
+--       else
+--         case mux_control is
+--           when "000001" => interval_reg <= thermocode(7 downto 0) & '1';
+--           when "000010" => interval_reg <= thermocode(15 downto 7);
+--           when "000011" => interval_reg <= thermocode(23 downto 15);
+--           when "000100" => interval_reg <= thermocode(31 downto 23);
+--           when "000101" => interval_reg <= thermocode(39 downto 31);
+--           when "000110" => interval_reg <= thermocode(47 downto 39);
+--           when "000111" => interval_reg <= thermocode(55 downto 47);
+--           when "001000" => interval_reg <= thermocode(63 downto 55);
+--           when "001001" => interval_reg <= thermocode(71 downto 63);
+--           when "001010" => interval_reg <= thermocode(79 downto 71);
+--           when "001011" => interval_reg <= thermocode(87 downto 79);
+--           when "001100" => interval_reg <= thermocode(95 downto 87);
+--           when "001101" => interval_reg <= thermocode(103 downto 95);
+--           when "001110" => interval_reg <= thermocode(111 downto 103);
+--           when "001111" => interval_reg <= thermocode(119 downto 111);
+--           when "010000" => interval_reg <= thermocode(127 downto 119);
+--           when "010001" => interval_reg <= thermocode(135 downto 127);
+--           when "010010" => interval_reg <= thermocode(143 downto 135);
+--           when "010011" => interval_reg <= thermocode(151 downto 143);
+--           when "010100" => interval_reg <= thermocode(159 downto 151);
+--           when "010101" => interval_reg <= thermocode(167 downto 159);
+--           when "010110" => interval_reg <= thermocode(175 downto 167);
+--           when "010111" => interval_reg <= thermocode(183 downto 175);
+--           when "011000" => interval_reg <= thermocode(191 downto 183);
+--           when "011001" => interval_reg <= thermocode(199 downto 191);
+--           when "011010" => interval_reg <= thermocode(207 downto 199);
+--           when "011011" => interval_reg <= thermocode(215 downto 207);
+--           when "011100" => interval_reg <= thermocode(223 downto 215);
+--           when "011101" => interval_reg <= thermocode(231 downto 223);
+--           when "011110" => interval_reg <= thermocode(239 downto 231);
+--           when "011111" => interval_reg <= thermocode(247 downto 239);
+--           when "100000" => interval_reg <= thermocode(255 downto 247);
+--           when "100001" => interval_reg <= thermocode(263 downto 255);
+--           when "100010" => interval_reg <= thermocode(271 downto 263);
+--           when "100011" => interval_reg <= thermocode(279 downto 271);
+--           when "100100" => interval_reg <= thermocode(287 downto 279);
+--           when "100101" => interval_reg <= thermocode(295 downto 287);
+--           when "100110" => interval_reg <= thermocode(303 downto 295);
+--           when others   => interval_reg <= (others => '0');
+--         end case;
+--       end if;
+--     end if;
+--   end process Interval_Selection;
+
+  ROM_Encoder_1 : ROM_Encoder
+    port map (
+      Address    => address_i,
+      OutClock   => CLK,
+      OutClockEn => '1',
+      Reset      => RESET,
+      Q          => q_reg);
+  address_i       <= start_2reg & interval_reg;
+  rom_done_i      <= q_2reg(7);
+  interval_binary <= q_2reg(2 downto 0);
+
+  Binary_Code_Calculation_rf : process (CLK, RESET)
+  begin
+    if rising_edge(CLK) then
+      if RESET = '1' then
+        binary_code_f <= (others => '0');
+        binary_code_r <= (others => '0');
+      elsif rom_done_i = '1' then
+        binary_code_r <= (mux_control_3reg - 1) & interval_binary;
+        binary_code_f <= binary_code_r;
+      end if;
+    end if;
+  end process Binary_Code_Calculation_rf;
+
+  --purpose: FSMs the encoder
+  FSM_CLK : process (CLK, RESET)
+  begin
+    if rising_edge(CLK) then
+      if RESET = '1' then
+        FSM_CURRENT   <= IDLE;
+        start_cnt_1_i <= '0';
+        start_cnt_2_i <= '0';
+        start_cnt_3_i <= '0';
+        start_cnt_4_i <= '0';
+      else
+        FSM_CURRENT   <= FSM_NEXT;
+        start_cnt_1_i <= start_cnt_1_fsm;
+        start_cnt_2_i <= start_cnt_2_fsm;
+        start_cnt_3_i <= start_cnt_3_fsm;
+        start_cnt_4_i <= start_cnt_4_fsm;
+      end if;
+    end if;
+  end process FSM_CLK;
+
+  FSM_PROC : process (FSM_CURRENT, START_IN)
+  begin
+
+    FSM_NEXT        <= IDLE;
+    start_cnt_1_fsm <= '0';
+    start_cnt_2_fsm <= '0';
+    start_cnt_3_fsm <= '0';
+    start_cnt_4_fsm <= '0';
+
+    case (FSM_CURRENT) is
+      when IDLE =>
+        if START_IN = '1' then
+          FSM_NEXT        <= START_CNT_2;
+          start_cnt_1_fsm <= '1';
+        end if;
+
+      when START_CNT_2 =>
+        if START_IN = '1' then
+          FSM_NEXT        <= START_CNT_3;
+          start_cnt_2_fsm <= '1';
+        else
+          FSM_NEXT <= START_CNT_2;
+        end if;
+
+      when START_CNT_3 =>
+        if START_IN = '1' then
+          FSM_NEXT        <= START_CNT_4;
+          start_cnt_3_fsm <= '1';
+        else
+          FSM_NEXT <= START_CNT_3;
+        end if;
+
+      when START_CNT_4 =>
+        if START_IN = '1' then
+          FSM_NEXT        <= IDLE;
+          start_cnt_4_fsm <= '1';
+        else
+          FSM_NEXT <= START_CNT_4;
+        end if;
+
+      when others =>
+        FSM_NEXT <= IDLE;
+    end case;
+  end process FSM_PROC;
+
+  --purpose : Conversion number 1
+  Conv_1 : process (CLK, RESET)
+  begin
+    if rising_edge(CLK) then
+      if RESET = '1' then
+        proc_cnt_1      <= x"5";
+        proc_finished_1 <= '0';
+      elsif start_cnt_1_i = '1' then
+        proc_cnt_1      <= x"1";
+        proc_finished_1 <= '0';
+      elsif proc_cnt_1 = x"4" then
+        proc_cnt_1      <= proc_cnt_1 + 1;
+        proc_finished_1 <= '1';
+      elsif proc_cnt_1 = x"5" then
+        proc_cnt_1      <= x"5";
+        proc_finished_1 <= '0';
+      else
+        proc_cnt_1      <= proc_cnt_1 + 1;
+        proc_finished_1 <= '0';
+      end if;
+    end if;
+  end process Conv_1;
+
+  --purpose : Conversion number 2
+  Conv_2 : process (CLK, RESET)
+  begin
+    if rising_edge(CLK) then
+      if RESET = '1' then
+        proc_cnt_2      <= x"5";
+        proc_finished_2 <= '0';
+      elsif start_cnt_2_i = '1' then
+        proc_cnt_2      <= x"1";
+        proc_finished_2 <= '0';
+      elsif proc_cnt_2 = x"4" then
+        proc_cnt_2      <= proc_cnt_2 + 1;
+        proc_finished_2 <= '1';
+      elsif proc_cnt_2 = x"5" then
+        proc_cnt_2      <= x"5";
+        proc_finished_2 <= '0';
+      else
+        proc_cnt_2      <= proc_cnt_2 + 1;
+        proc_finished_2 <= '0';
+      end if;
+    end if;
+  end process Conv_2;
+
+  --purpose : Conversion number 3
+  Conv_3 : process (CLK, RESET)
+  begin
+    if rising_edge(CLK) then
+      if RESET = '1' then
+        proc_cnt_3      <= x"5";
+        proc_finished_3 <= '0';
+      elsif start_cnt_3_i = '1' then
+        proc_cnt_3      <= x"1";
+        proc_finished_3 <= '0';
+      elsif proc_cnt_3 = x"4" then
+        proc_cnt_3      <= proc_cnt_3 + 1;
+        proc_finished_3 <= '1';
+      elsif proc_cnt_3 = x"5" then
+        proc_cnt_3      <= x"5";
+        proc_finished_3 <= '0';
+      else
+        proc_cnt_3      <= proc_cnt_3 + 1;
+        proc_finished_3 <= '0';
+      end if;
+    end if;
+  end process Conv_3;
+
+  --purpose : Conversion number 4
+  Conv_4 : process (CLK, RESET)
+  begin
+    if rising_edge(CLK) then
+      if RESET = '1' then
+        proc_cnt_4      <= x"5";
+        proc_finished_4 <= '0';
+      elsif start_cnt_4_i = '1' then
+        proc_cnt_4      <= x"1";
+        proc_finished_4 <= '0';
+      elsif proc_cnt_4 = x"4" then
+        proc_cnt_4      <= proc_cnt_4 + 1;
+        proc_finished_4 <= '1';
+      elsif proc_cnt_4 = x"5" then
+        proc_cnt_4      <= x"5";
+        proc_finished_4 <= '0';
+      else
+        proc_cnt_4      <= proc_cnt_4 + 1;
+        proc_finished_4 <= '0';
+      end if;
+    end if;
+  end process Conv_4;
+
+  Binary_Code_Calculation : process (CLK, RESET)
+  begin
+    if rising_edge(CLK) then
+      if RESET = '1' then
+        BINARY_CODE_OUT <= (others => '0');
+        FINISHED_OUT    <= '0';
+      elsif conv_finished_i = '1' and interval_detected_i = '1' then
+        BINARY_CODE_OUT <= ('0' & binary_code_r) + ('0' & binary_code_f);
+        FINISHED_OUT    <= '1';
+      else
+        BINARY_CODE_OUT <= (others => '0');
+        FINISHED_OUT    <= '0';
+      end if;
+    end if;
+  end process Binary_Code_Calculation;
+
+  conv_finished_i <= proc_finished_1 or proc_finished_2 or proc_finished_3 or proc_finished_4;
+
+
+-------------------------------------------------------------------------------
+-- DEBUG
+-------------------------------------------------------------------------------
+  ----purpose : Conversion number 1
+  --Conv_1 : process (CLK, RESET)
+  --begin
+  --  if rising_edge(CLK) then
+  --    if RESET = '1' then
+  --      proc_cnt_1      <= x"3";
+  --      proc_finished_1 <= '0';
+  --    elsif START_IN = '1' then
+  --      proc_cnt_1      <= x"1";
+  --      proc_finished_1 <= '0';
+  --    elsif proc_cnt_1 = x"1" or proc_cnt_1 = x"2" then
+  --      proc_cnt_1      <= proc_cnt_1 + 1;
+  --      proc_finished_1 <= '1';
+  --    elsif proc_cnt_1 = x"3" then
+  --      proc_cnt_1      <= x"3";
+  --      proc_finished_1 <= '0';
+  --    else
+  --      proc_cnt_1      <= proc_cnt_1 + 1;
+  --      proc_finished_1 <= '0';
+  --    end if;
+  --  end if;
+  --end process Conv_1;
+
+  --Binary_Code_Calculation : process (CLK, RESET)
+  --begin
+  --  if rising_edge(CLK) then
+  --    if RESET = '1' then
+  --      BINARY_CODE_OUT <= (others => '0');
+  --      FINISHED_OUT    <= '0';
+  --    elsif proc_finished_1 = '1' then
+  --      BINARY_CODE_OUT <= address_i; --'0' & interval_reg;
+  --      FINISHED_OUT    <= '1';
+  --    else
+  --      BINARY_CODE_OUT <= (others => '0');
+  --      FINISHED_OUT    <= '0';
+  --    end if;
+  --  end if;
+  --end process Binary_Code_Calculation;
+
+  --ENCODER_DEBUG(8 downto 0) <= interval_reg;
+
+end behavioral;