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//ULA_TB 2
/*************************************************************************
* descricao do testbench da ula versao 2.05 *
* *
* Developer: Mariano 11-01-2017 *
* Corrector: Marlon 15-12-2016 *
* Jean Carlos Scheunemann 15-12-2016 *
* *
*************************************************************************/
`timescale 1 ns / 1 ns // only for cadence, comment in modelSim
module ULA_TB2;
localparam integer PERIOD = 10;
parameter TAM = 4;
reg signed [TAM-1:0] ULA_A;
reg signed [TAM-1:0] ULA_B;
reg clk,incdec;
reg [3:0] ULA_ctrl;
wire signed [TAM-1:0] ULA_OUT;
wire [2:0] ULA_flags;
// Device Under Test instantiation <<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<
NRISC_ULA #(.TAM(TAM)) DUT
(
.ULA_A (ULA_A),
.ULA_B (ULA_B),
.incdec(incdec),
.ULA_ctrl (ULA_ctrl),
.ULA_OUT (ULA_OUT),
.ULA_flags (ULA_flags)
);
// clock generation
initial clk = 1'b0;
always #(PERIOD/2) clk = ~clk;
initial incdec = 0;
reg [TAM-1:0] A,B,Am,Bm;
// random value generation
always @(posedge clk)
begin
/*random comand sintax:
min + {$random(seed)}%(max-min+1) or can use $dist_uniform(seed, min, max) */
A = {$random()}%(17'b11111111111111111) ;
B = {$random()}%(17'b11111111111111111) ;
ULA_ctrl[3:0] <= {$random()}%(5'b11111) ;
ULA_B <= B;
ULA_A <= A;
incdec=0;
end
always @ (ULA_ctrl)
begin
if (ULA_ctrl==4'b0000 | ULA_ctrl==0001)begin
incdec <= $random%(2'b11);
end else incdec=0;
end
always @ (incdec)
begin
if (incdec==1)
B <=16'b0000000000000001;
end
reg signed [TAM-1:0] amaisb; // 0000
reg signed [TAM:0] amaisb2; // 0000
reg signed [TAM-1:0] amenosb; // 0001
reg signed [TAM:0] amenosb2; // 0001
reg [TAM-1:0] aandb; // 0010
reg [TAM-1:0] aorb; // 0011
reg [TAM-1:0] axorb; // 0100
reg [TAM-1:0] ashr; // 0101
reg [TAM-1:0] artr; // 1101
reg [TAM-1:0] ashl; // 0110
reg [TAM-1:0] artl; // 1110
reg [TAM-1:0] anot; // 0111
reg [2:0] flag0,flag1,flag2,flag3,flag4,flag5,flag6,flag7,flag8,flag9;
reg carrymais,carrymenos,negmenos,negmais,zero;
always @ ( * ) begin
// Geração dos valores de saída da ULA
amaisb = A + B;
amenosb = A - B;
amaisb2 = A + B;
amenosb2 = A - B;
aandb = ULA_A & ULA_B;
aorb = ULA_A | ULA_B;
axorb = ULA_A ^ ULA_B;
ashr = {ULA_A[TAM-1],ULA_A[TAM-1:1]};
artr = {ULA_A[0],ULA_A[TAM-1:1]};
ashl = ULA_A << 1;
artl = {ULA_A[TAM-2:0],ULA_A[TAM-1]};
anot = ~ULA_A;
// Analise da flag zero
if (ULA_OUT == 0) begin
zero = 1;
end else begin
zero = 0;
end
// Analise da flag carry
if (A[TAM-1]==B[TAM-1]) begin
carrymais=amaisb[TAM-1];
end else begin
carrymais=~(amaisb[TAM-1]);
end
if (B==0)begin
carrymenos=0;
end else if(A[TAM-1]==B[TAM-1]) begin
carrymenos=~(amenosb[TAM-1]);
end else begin
carrymenos=(amenosb[TAM-1]);
end
// Tirar modulo de um numero para analisar a flag minus
if (A[TAM-1]==1'b1) begin
Am = ~A + 1;
end else begin
Am = A;
end
if (B[TAM-1] ==1'b1)begin
Bm = ~B + 1;
end else begin
Bm = B;
end
// Analize da flag minus
if (Am[TAM-1:0] > Bm[TAM-1:0]) begin
negmais = A[TAM-1];
end else if (Bm[TAM-1:0] > Am[TAM-1:0])begin
negmais = B[TAM-1];
end else if (A==B)begin
negmais = A[TAM-1];
end else if (A != B) begin
negmais = 0 ;
end
if (Am[TAM-1:0] > Bm[TAM-1:0]) begin
negmenos = A[TAM-1];
end else if (Bm[TAM-1:0] > Am[TAM-1:0]) begin
negmenos = ~B[TAM-1];
end else if ($signed(A) < $signed(B)) begin
negmenos = 1;
end else if ($signed(A) > $signed(B)) begin
negmenos = 0;
end else begin // se A = B
negmenos = 0;
end
// Agrupamento das flags minus,zero,carry conforme comando
flag0 = {negmais,zero,carrymais}; //soma
flag1 = {negmenos,zero,carrymenos}; //subtração
flag2 = {1'b0,zero,1'b0}; //and
flag3 = {1'b0,zero,1'b0}; //or
flag4 = {1'b0,zero,1'b0}; //xor
flag5 = {1'b0,zero,ULA_A[0]}; //shr
flag6 = {1'b0,zero,1'b0}; //rtr
flag7 = {1'b0,zero,ULA_A[TAM-1]}; //shl
flag8 = {1'b0,zero,1'b0}; //rtl
flag9 = {1'b0,zero,1'b0}; //not
end
// Analise da saída da ULA comparando a saída recebida com saída esperada
always @ ( posedge clk ) begin
#1;
case (ULA_ctrl)
4'b0000: begin // Soma
if (ULA_OUT==amaisb[TAM-1:0])begin
if (flag0==ULA_flags)begin
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n ADD FLAG ERROR \n resultado esperado %b",flag0," \n resultado recebido %b ", ULA_flags);
end
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n ADD ERROR \n resultado esperado %b",amaisb," \n resultado recebido %b ", ULA_OUT);
end
end
4'b0001: begin //subtração
if (ULA_OUT==amenosb[TAM-1:0])begin
if (flag1==ULA_flags)begin
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n SUB FLAG ERROR \n resultado esperado %b",flag1," \n resultado recebido %b ", ULA_flags);
end
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n SUB ERROR \n resultado esperado %b",amenosb," \n resultado recebido %b ", ULA_OUT);
end
end
4'b0010: begin //and
if (ULA_OUT==aandb)begin
if (flag2==ULA_flags)begin
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n AND FLAG ERROR \n resultado esperado %b",flag2," \n resultado recebido %b ", ULA_flags);
end
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n AND ERROR \n resultado esperado %b",aandb," \n resultado recebido %b ", ULA_OUT);
end
end
4'b0011: begin //or
if (ULA_OUT==aorb)begin
if (flag3==ULA_flags)begin
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n OR FLAG ERROR \n resultado esperado %b",flag3," \n resultado recebido %b ", ULA_flags);
end
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n OR ERROR \n resultado esperado %b",aorb," \n resultado recebido %b ", ULA_OUT);
end
end
4'b0100: begin //xor
if (ULA_OUT==axorb)begin
if (flag4==ULA_flags)begin
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n XOR FLAG ERROR \n resultado esperado %b",flag4," \n resultado recebido %b ", ULA_flags);
end
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n XOR ERROR \n resultado esperado %b",axorb," \n resultado recebido %b ", ULA_OUT);
end
end
4'b0101: begin //shr
if (ULA_OUT==ashr)begin
if (flag5==ULA_flags)begin
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n SHR FLAG ERROR \n resultado esperado %b",flag5," \n resultado recebido %b ", ULA_flags);
end
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n SHR ERROR \n resultado esperado %b",ashr," \n resultado recebido %b ", ULA_OUT);
end
end
4'b1101: begin //rtr
if (ULA_OUT==artr)begin
if (flag6==ULA_flags)begin
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n RTR FLAG ERROR \n resultado esperado %b",flag6," \n resultado recebido %b ", ULA_flags);
end
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n RTR ERROR \n resultado esperado %b",artr," \n resultado recebido %b ", ULA_OUT);
end
end
4'b0110: begin //shl
if (ULA_OUT==ashl)begin
if (flag7==ULA_flags)begin
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n SHL FLAG ERROR \n resultado esperado %b",flag7," \n resultado recebido %b ", ULA_flags);
end
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n SHL ERROR \n resultado esperado %b",ashl," \n resultado recebido %b ", ULA_OUT);
end
end
4'b1110: begin //rtl
if (ULA_OUT==artl)begin
if (flag8==ULA_flags)begin
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n RTL FLAG ERROR \n resultado esperado %b",flag8," \n resultado recebido %b ", ULA_flags);
end
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n RTL ERROR \n resultado esperado %b",artl," \n resultado recebido %b ", ULA_OUT);
end
end
4'b0111: begin //not
if (ULA_OUT==anot)begin
if (flag9==ULA_flags)begin
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n NOT FLAG ERROR \n resultado esperado %b",flag9," \n resultado recebido %b ", ULA_flags);
end
end else begin
$display("\n \n", $time,"\n NOT ERROR \n resultado esperado %b",anot," \n resultado recebido %b ", ULA_OUT);
end
end
endcase
end
endmodule