Aurora測試----隨機數字產生

      在xilinx模板中，存在一個Aurora樣本工程，包含衆多的子函數，本系列本文將逐一對其進行解析，首先是aurora_8b10b_0_FRAME_GEN函數，根據官方的說明，其作用是：該模塊是一個模式生成器，用於在硬件上測試激光設計。它生成數據並將其通過激光通道。如果連接到幀接口，它將生成不同大小和間隔的幀。LFSR用於產生僞隨機數據，LFSR的低位連接到REM總線。

       REM在此處的含義應該是remaining，其輸出接到下一個模塊的LL_IP_REM接口，根據其數值令TKKP爲10 or 11，是的產後是呢過的數據更加隨機。

1、復位管理模塊

   

//*********************************Main Body of Code**********************************

  always @ (posedge USER_CLK)
  begin
    if(RESET)
        channel_up_cnt <= `DLY 5'd0;
    else if(CHANNEL_UP)
      if(&channel_up_cnt)
        channel_up_cnt <= `DLY channel_up_cnt;
      else 
        channel_up_cnt <= `DLY channel_up_cnt + 1'b1;
    else
      channel_up_cnt <= `DLY 5'd0;
  end

  assign dly_data_xfer = (&channel_up_cnt);

  //Generate RESET signal when Aurora channel is not ready
  assign reset_c = RESET || !dly_data_xfer;

       RESET爲模塊復位輸入信號，除此之外，aurora ip還會產生一個channel_up信號輸出，該信號額官方含義爲：Asserted when Aurora 8B/10B channel initialization is complete and the channel is ready for data transfer. tx_channel_up and rx_channel_up are only applicable to their respective simplex cores.，也就是當Aurora 8B/10B通道初始化完成且通道準備好進行數據傳輸時置一CHANNEL_UP。

       當channel_up延時等待16個時鐘，&channel_up_cnt表示各個位相與，即各個位爲1，故此處就是讓幀數據生成單元延時復位操作。

2、生成隨機數據模塊

    就是一個LFSR（linear feedback shift register,線性反饋移位寄存器），生成有顧慮的隨機數

    //______________________________ Transmit Data  __________________________________   
    //Generate random data using XNOR feedback LFSR
    always @(posedge USER_CLK)
        if(reset_c)
        begin
            data_lfsr_r          <=  `DLY    16'hABCD;  //random seed value
        end
        else if(!TX_DST_RDY_N && !idle_r)
        begin
            data_lfsr_r          <=  `DLY    {!{data_lfsr_r[3]^data_lfsr_r[12]^data_lfsr_r[14]^data_lfsr_r[15]},
                                data_lfsr_r[0:14]};
        end

其仿真（modelsim）結果爲

3、幀數據計數器與發送數據個數計數器

   官方架構中使用了兩個always塊，一個always塊產生每一幀數據發送的最大數據個數，然後另一個always塊計數已發送的數據個數，當兩個計數器的數值相等時代表一幀數據發送完畢。

   代碼：

   //Use a counter to determine the size of the next frame to send
    always @(posedge USER_CLK)
        if(reset_c)  
            frame_size_r    <=  `DLY    8'h00;
        else if(single_cycle_frame_r || eof_r)
            frame_size_r    <=  `DLY    frame_size_r + 1;
           
    //Use a second counter to determine how many bytes of the frame have already been sent
    always @(posedge USER_CLK)
        if(reset_c)
            bytes_sent_r    <=  `DLY    8'h00;
        else if(sof_r)
            bytes_sent_r    <=  `DLY    8'h01;
        else if(!TX_DST_RDY_N && !idle_r)
            bytes_sent_r    <=  `DLY    bytes_sent_r + 1;

 

此外，在數據的傳輸過程中，使用計數器產生一個ifg_size_r，使得ifg_size_c每個15個時鐘產生一個時鐘的高電平，這個信號控制個控制值信號的刷新頻率。（個人理解）

    //Use a freerunning counter to determine the IFG
    always @(posedge USER_CLK)
        if(reset_c)
            ifg_size_r      <=  `DLY    4'h0;
        else
            ifg_size_r      <=  `DLY    ifg_size_r + 1;
           
    //IFG is done when ifg_size register is 0
    assign  ifg_done_c  =   (ifg_size_r == 4'h0);   

4、獨熱碼狀態機

    本always塊控制着狀態的轉移，狀態輸出信號控制這信號的發送（主要是生成了Tlast和Tvalid信號）

 //State registers for 1-hot state machine
    always @(posedge USER_CLK)
        if(reset_c)
        begin
            idle_r                  <=  `DLY    1'b1;
            single_cycle_frame_r    <=  `DLY    1'b0;
            sof_r                   <=  `DLY    1'b0;
            data_cycle_r            <=  `DLY    1'b0;
            eof_r                   <=  `DLY    1'b0;
        end
        else if(!TX_DST_RDY_N)
        begin
            idle_r                  <=  `DLY    next_idle_c;
            single_cycle_frame_r    <=  `DLY    next_single_cycle_frame_c;
            sof_r                   <=  `DLY    next_sof_c;
            data_cycle_r            <=  `DLY    next_data_cycle_c;
            eof_r                   <=  `DLY    next_eof_c;
        end
       

  idle_r=0表示空閒狀態，不進行數據傳輸，idle=0表示一幀數據，single_cycle_frame_r表示一幀新的數據準備好開始傳輸，sof_r表示開始一幀數據的開始，data_cycyle_r表示正在進行數據傳輸，eof_r表示數據傳輸結束。

 //Nextstate logic for 1-hot state machine
    assign  next_idle_c                 =   !ifg_done_c &&
                                            (single_cycle_frame_r || eof_r || idle_r);
   
    assign  next_single_cycle_frame_c   =   (ifg_done_c && (frame_size_r == 0)) &&
                                            (idle_r || single_cycle_frame_r || eof_r);
                                           
    assign  next_sof_c                  =   (ifg_done_c && (frame_size_r != 0)) &&
                                            (idle_r || single_cycle_frame_r || eof_r);
                                           
    assign  next_data_cycle_c           =   (frame_size_r != bytes_sent_r) &&
                                            (sof_r || data_cycle_r);
                                           
    assign  next_eof_c                  =   (frame_size_r == bytes_sent_r) &&
                                            (sof_r || data_cycle_r);

        使用杜熱碼的形式進行狀態機切換，根據所處狀態生成last和valid信號