| // `default_nettype none |
| // SPDX-FileCopyrightText: 2020 Efabless Corporation |
| // |
| // Licensed under the Apache License, Version 2.0 (the "License"); |
| // you may not use this file except in compliance with the License. |
| // You may obtain a copy of the License at |
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| // http://www.apache.org/licenses/LICENSE-2.0 |
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| // Unless required by applicable law or agreed to in writing, software |
| // distributed under the License is distributed on an "AS IS" BASIS, |
| // WITHOUT WARRANTIES OR CONDITIONS OF ANY KIND, either express or implied. |
| // See the License for the specific language governing permissions and |
| // limitations under the License. |
| // SPDX-License-Identifier: Apache-2.0 |
| /*--------------------------------------------------------------*/ |
| /* caravel, a project harness for the Google/SkyWater sky130 */ |
| /* fabrication process and open source PDK */ |
| /* */ |
| /* Copyright 2020 efabless, Inc. */ |
| /* Written by Tim Edwards, December 2019 */ |
| /* and Mohamed Shalan, August 2020 */ |
| /* This file is open source hardware released under the */ |
| /* Apache 2.0 license. See file LICENSE. */ |
| /* */ |
| /*--------------------------------------------------------------*/ |
| |
| module caravel ( |
| inout vddio, // Common 3.3V padframe/ESD power |
| inout vddio_2, // Common 3.3V padframe/ESD power |
| inout vssio, // Common padframe/ESD ground |
| inout vssio_2, // Common padframe/ESD ground |
| inout vdda, // Management 3.3V power |
| inout vssa, // Common analog ground |
| inout vccd, // Management/Common 1.8V power |
| inout vssd, // Common digital ground |
| inout vdda1, // User area 1 3.3V power |
| inout vdda1_2, // User area 1 3.3V power |
| inout vdda2, // User area 2 3.3V power |
| inout vssa1, // User area 1 analog ground |
| inout vssa1_2, // User area 1 analog ground |
| inout vssa2, // User area 2 analog ground |
| inout vccd1, // User area 1 1.8V power |
| inout vccd2, // User area 2 1.8V power |
| inout vssd1, // User area 1 digital ground |
| inout vssd2, // User area 2 digital ground |
| |
| inout gpio, // Used for external LDO control |
| inout [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mprj_io, |
| output [`MPRJ_PWR_PADS-1:0] pwr_ctrl_out, |
| input clock, // CMOS core clock input, not a crystal |
| input resetb, |
| |
| // Note that only two pins are available on the flash so dual and |
| // quad flash modes are not available. |
| |
| output flash_csb, |
| output flash_clk, |
| output flash_io0, |
| output flash_io1 |
| ); |
| |
| //------------------------------------------------------------ |
| // This value is uniquely defined for each user project. |
| //------------------------------------------------------------ |
| parameter USER_PROJECT_ID = 32'h00020023; |
| |
| // These pins are overlaid on mprj_io space. They have the function |
| // below when the management processor is in reset, or in the default |
| // configuration. They are assigned to uses in the user space by the |
| // configuration program running off of the SPI flash. Note that even |
| // when the user has taken control of these pins, they can be restored |
| // to the original use by setting the resetb pin low. The SPI pins and |
| // UART pins can be connected directly to an FTDI chip as long as the |
| // FTDI chip sets these lines to high impedence (input function) at |
| // all times except when holding the chip in reset. |
| |
| // JTAG = mprj_io[0] (inout) |
| // SDO = mprj_io[1] (output) |
| // SDI = mprj_io[2] (input) |
| // CSB = mprj_io[3] (input) |
| // SCK = mprj_io[4] (input) |
| // ser_rx = mprj_io[5] (input) |
| // ser_tx = mprj_io[6] (output) |
| // irq = mprj_io[7] (input) |
| |
| // These pins are reserved for any project that wants to incorporate |
| // its own processor and flash controller. While a user project can |
| // technically use any available I/O pins for the purpose, these |
| // four pins connect to a pass-through mode from the SPI slave (pins |
| // 1-4 above) so that any SPI flash connected to these specific pins |
| // can be accessed through the SPI slave even when the processor is in |
| // reset. |
| |
| // user_flash_csb = mprj_io[8] |
| // user_flash_sck = mprj_io[9] |
| // user_flash_io0 = mprj_io[10] |
| // user_flash_io1 = mprj_io[11] |
| |
| // One-bit GPIO dedicated to management SoC (outside of user control) |
| wire gpio_out_core; |
| wire gpio_in_core; |
| wire gpio_mode0_core; |
| wire gpio_mode1_core; |
| wire gpio_outenb_core; |
| wire gpio_inenb_core; |
| |
| // User Project Control (pad-facing) |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mprj_io_inp_dis; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mprj_io_oeb; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mprj_io_ib_mode_sel; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mprj_io_vtrip_sel; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mprj_io_slow_sel; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mprj_io_holdover; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mprj_io_analog_en; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mprj_io_analog_sel; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mprj_io_analog_pol; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS*3-1:0] mprj_io_dm; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mprj_io_in; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mprj_io_out; |
| |
| // User Project Control (user-facing) |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] user_io_oeb; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] user_io_in; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] user_io_out; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-10:0] user_analog_io; |
| |
| /* Padframe control signals */ |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_1-1:0] gpio_serial_link_1; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_2-1:0] gpio_serial_link_2; |
| wire mprj_io_loader_resetn; |
| wire mprj_io_loader_clock; |
| wire mprj_io_loader_data_1; /* user1 side serial loader */ |
| wire mprj_io_loader_data_2; /* user2 side serial loader */ |
| |
| // User Project Control management I/O |
| // There are two types of GPIO connections: |
| // (1) Full Bidirectional: Management connects to in, out, and oeb |
| // Uses: JTAG and SDO |
| // (2) Selectable bidirectional: Management connects to in and out, |
| // which are tied together. oeb is grounded (oeb from the |
| // configuration is used) |
| |
| // SDI = mprj_io[2] (input) |
| // CSB = mprj_io[3] (input) |
| // SCK = mprj_io[4] (input) |
| // ser_rx = mprj_io[5] (input) |
| // ser_tx = mprj_io[6] (output) |
| // irq = mprj_io[7] (input) |
| |
| wire [`MPRJ_IO_PADS-1:0] mgmt_io_in; |
| wire jtag_out, sdo_out; |
| wire jtag_outenb, sdo_outenb; |
| wire gpio_flash_io2_out, gpio_flash_io3_out; |
| |
| wire [1:0] mgmt_io_nc; /* no-connects */ |
| |
| wire clock_core; |
| |
| // Power-on-reset signal. The reset pad generates the sense-inverted |
| // reset at 3.3V. The 1.8V signal and the inverted 1.8V signal are |
| // derived. |
| |
| wire porb_h; |
| wire porb_l; |
| wire por_l; |
| |
| wire rstb_h; |
| wire rstb_l; |
| |
| wire flash_clk_core, flash_csb_core; |
| wire flash_clk_oeb_core, flash_csb_oeb_core; |
| wire flash_clk_ieb_core, flash_csb_ieb_core; |
| wire flash_io0_oeb_core, flash_io1_oeb_core; |
| wire flash_io2_oeb_core, flash_io3_oeb_core; |
| wire flash_io0_ieb_core, flash_io1_ieb_core; |
| wire flash_io0_do_core, flash_io1_do_core; |
| wire flash_io0_di_core, flash_io1_di_core; |
| |
| chip_io padframe( |
| `ifndef TOP_ROUTING |
| // Package Pins |
| .vddio_pad (vddio), // Common padframe/ESD supply |
| .vddio_pad2 (vddio_2), |
| .vssio_pad (vssio), // Common padframe/ESD ground |
| .vssio_pad2 (vssio_2), |
| .vccd_pad (vccd), // Common 1.8V supply |
| .vssd_pad (vssd), // Common digital ground |
| .vdda_pad (vdda), // Management analog 3.3V supply |
| .vssa_pad (vssa), // Management analog ground |
| .vdda1_pad (vdda1), // User area 1 3.3V supply |
| .vdda1_pad2 (vdda1_2), |
| .vdda2_pad (vdda2), // User area 2 3.3V supply |
| .vssa1_pad (vssa1), // User area 1 analog ground |
| .vssa1_pad2 (vssa1_2), |
| .vssa2_pad (vssa2), // User area 2 analog ground |
| .vccd1_pad (vccd1), // User area 1 1.8V supply |
| .vccd2_pad (vccd2), // User area 2 1.8V supply |
| .vssd1_pad (vssd1), // User area 1 digital ground |
| .vssd2_pad (vssd2), // User area 2 digital ground |
| `endif |
| // Core Side Pins |
| .vddio (vddio_core), |
| .vssio (vssio_core), |
| .vdda (vdda_core), |
| .vssa (vssa_core), |
| .vccd (vccd_core), |
| .vssd (vssd_core), |
| .vdda1 (vdda1_core), |
| .vdda2 (vdda2_core), |
| .vssa1 (vssa1_core), |
| .vssa2 (vssa2_core), |
| .vccd1 (vccd1_core), |
| .vccd2 (vccd2_core), |
| .vssd1 (vssd1_core), |
| .vssd2 (vssd2_core), |
| |
| .gpio(gpio), |
| .mprj_io(mprj_io), |
| .clock(clock), |
| .resetb(resetb), |
| .flash_csb(flash_csb), |
| .flash_clk(flash_clk), |
| .flash_io0(flash_io0), |
| .flash_io1(flash_io1), |
| // SoC Core Interface |
| .porb_h(porb_h), |
| .por(por_l), |
| .resetb_core_h(rstb_h), |
| .clock_core(clock_core), |
| .gpio_out_core(gpio_out_core), |
| .gpio_in_core(gpio_in_core), |
| .gpio_mode0_core(gpio_mode0_core), |
| .gpio_mode1_core(gpio_mode1_core), |
| .gpio_outenb_core(gpio_outenb_core), |
| .gpio_inenb_core(gpio_inenb_core), |
| .flash_csb_core(flash_csb_core), |
| .flash_clk_core(flash_clk_core), |
| .flash_csb_oeb_core(flash_csb_oeb_core), |
| .flash_clk_oeb_core(flash_clk_oeb_core), |
| .flash_io0_oeb_core(flash_io0_oeb_core), |
| .flash_io1_oeb_core(flash_io1_oeb_core), |
| .flash_csb_ieb_core(flash_csb_ieb_core), |
| .flash_clk_ieb_core(flash_clk_ieb_core), |
| .flash_io0_ieb_core(flash_io0_ieb_core), |
| .flash_io1_ieb_core(flash_io1_ieb_core), |
| .flash_io0_do_core(flash_io0_do_core), |
| .flash_io1_do_core(flash_io1_do_core), |
| .flash_io0_di_core(flash_io0_di_core), |
| .flash_io1_di_core(flash_io1_di_core), |
| .mprj_io_in(mprj_io_in), |
| .mprj_io_out(mprj_io_out), |
| .mprj_io_oeb(mprj_io_oeb), |
| .mprj_io_inp_dis(mprj_io_inp_dis), |
| .mprj_io_ib_mode_sel(mprj_io_ib_mode_sel), |
| .mprj_io_vtrip_sel(mprj_io_vtrip_sel), |
| .mprj_io_slow_sel(mprj_io_slow_sel), |
| .mprj_io_holdover(mprj_io_holdover), |
| .mprj_io_analog_en(mprj_io_analog_en), |
| .mprj_io_analog_sel(mprj_io_analog_sel), |
| .mprj_io_analog_pol(mprj_io_analog_pol), |
| .mprj_io_dm(mprj_io_dm), |
| .mprj_analog_io(user_analog_io) |
| ); |
| |
| // SoC core |
| wire caravel_clk; |
| wire caravel_clk2; |
| wire caravel_rstn; |
| |
| wire [7:0] spi_ro_config_core; |
| |
| // LA signals |
| wire [127:0] la_data_in_user; // From CPU to MPRJ |
| wire [127:0] la_data_in_mprj; // From MPRJ to CPU |
| wire [127:0] la_data_out_mprj; // From CPU to MPRJ |
| wire [127:0] la_data_out_user; // From MPRJ to CPU |
| wire [127:0] la_oenb_user; // From CPU to MPRJ |
| wire [127:0] la_oenb_mprj; // From CPU to MPRJ |
| wire [127:0] la_iena_mprj; // From CPU only |
| wire [2:0] user_irq; // From MRPJ to CPU |
| wire [2:0] user_irq_core; |
| wire [2:0] user_irq_ena; |
| |
| // WB MI A (User Project) |
| wire mprj_cyc_o_core; |
| wire mprj_stb_o_core; |
| wire mprj_we_o_core; |
| wire [3:0] mprj_sel_o_core; |
| wire [31:0] mprj_adr_o_core; |
| wire [31:0] mprj_dat_o_core; |
| wire mprj_ack_i_core; |
| wire [31:0] mprj_dat_i_core; |
| |
| // WB MI B (xbar) |
| wire xbar_cyc_o_core; |
| wire xbar_stb_o_core; |
| wire xbar_we_o_core; |
| wire [3:0] xbar_sel_o_core; |
| wire [31:0] xbar_adr_o_core; |
| wire [31:0] xbar_dat_o_core; |
| wire xbar_ack_i_core; |
| wire [31:0] xbar_dat_i_core; |
| |
| // Mask revision |
| wire [31:0] mask_rev; |
| |
| wire mprj_clock; |
| wire mprj_clock2; |
| wire mprj_reset; |
| wire mprj_cyc_o_user; |
| wire mprj_stb_o_user; |
| wire mprj_we_o_user; |
| wire [3:0] mprj_sel_o_user; |
| wire [31:0] mprj_adr_o_user; |
| wire [31:0] mprj_dat_o_user; |
| wire mprj_vcc_pwrgood; |
| wire mprj2_vcc_pwrgood; |
| wire mprj_vdd_pwrgood; |
| wire mprj2_vdd_pwrgood; |
| |
| // Storage area |
| // Management R/W interface |
| wire [`RAM_BLOCKS-1:0] mgmt_ena; |
| wire [`RAM_BLOCKS-1:0] mgmt_wen; |
| wire [(`RAM_BLOCKS*4)-1:0] mgmt_wen_mask; |
| wire [7:0] mgmt_addr; |
| wire [31:0] mgmt_wdata; |
| wire [(`RAM_BLOCKS*32)-1:0] mgmt_rdata; |
| // Management RO interface |
| wire mgmt_ena_ro; |
| wire [7:0] mgmt_addr_ro; |
| wire [31:0] mgmt_rdata_ro; |
| |
| mgmt_core soc ( |
| `ifdef USE_POWER_PINS |
| .VPWR(vccd_core), |
| .VGND(vssd_core), |
| `endif |
| // GPIO (1 pin) |
| .gpio_out_pad(gpio_out_core), |
| .gpio_in_pad(gpio_in_core), |
| .gpio_mode0_pad(gpio_mode0_core), |
| .gpio_mode1_pad(gpio_mode1_core), |
| .gpio_outenb_pad(gpio_outenb_core), |
| .gpio_inenb_pad(gpio_inenb_core), |
| // Primary SPI flash controller |
| .flash_csb(flash_csb_core), |
| .flash_clk(flash_clk_core), |
| .flash_csb_oeb(flash_csb_oeb_core), |
| .flash_clk_oeb(flash_clk_oeb_core), |
| .flash_io0_oeb(flash_io0_oeb_core), |
| .flash_io1_oeb(flash_io1_oeb_core), |
| .flash_csb_ieb(flash_csb_ieb_core), |
| .flash_clk_ieb(flash_clk_ieb_core), |
| .flash_io0_ieb(flash_io0_ieb_core), |
| .flash_io1_ieb(flash_io1_ieb_core), |
| .flash_io0_do(flash_io0_do_core), |
| .flash_io1_do(flash_io1_do_core), |
| .flash_io0_di(flash_io0_di_core), |
| .flash_io1_di(flash_io1_di_core), |
| // Master Reset |
| .resetb(rstb_l), |
| .porb(porb_l), |
| // Clocks and reset |
| .clock(clock_core), |
| .core_clk(caravel_clk), |
| .user_clk(caravel_clk2), |
| .core_rstn(caravel_rstn), |
| // IRQ |
| .user_irq(user_irq), |
| .user_irq_ena(user_irq_ena), |
| // Logic Analyzer |
| .la_input(la_data_in_mprj), |
| .la_output(la_data_out_mprj), |
| .la_oenb(la_oenb_mprj), |
| .la_iena(la_iena_mprj), |
| // User Project IO Control |
| .mprj_vcc_pwrgood(mprj_vcc_pwrgood), |
| .mprj2_vcc_pwrgood(mprj2_vcc_pwrgood), |
| .mprj_vdd_pwrgood(mprj_vdd_pwrgood), |
| .mprj2_vdd_pwrgood(mprj2_vdd_pwrgood), |
| .mprj_io_loader_resetn(mprj_io_loader_resetn), |
| .mprj_io_loader_clock(mprj_io_loader_clock), |
| .mprj_io_loader_data_1(mprj_io_loader_data_1), |
| .mprj_io_loader_data_2(mprj_io_loader_data_2), |
| .mgmt_in_data(mgmt_io_in), |
| .mgmt_out_data({gpio_flash_io3_out, gpio_flash_io2_out, |
| mgmt_io_in[(`MPRJ_IO_PADS-3):2], mgmt_io_nc}), |
| .pwr_ctrl_out(pwr_ctrl_out), |
| .sdo_out(sdo_out), |
| .sdo_outenb(sdo_outenb), |
| .jtag_out(jtag_out), |
| .jtag_outenb(jtag_outenb), |
| .flash_io2_oeb(flash_io2_oeb_core), |
| .flash_io3_oeb(flash_io3_oeb_core), |
| // User Project Slave ports (WB MI A) |
| .mprj_cyc_o(mprj_cyc_o_core), |
| .mprj_stb_o(mprj_stb_o_core), |
| .mprj_we_o(mprj_we_o_core), |
| .mprj_sel_o(mprj_sel_o_core), |
| .mprj_adr_o(mprj_adr_o_core), |
| .mprj_dat_o(mprj_dat_o_core), |
| .mprj_ack_i(mprj_ack_i_core), |
| .mprj_dat_i(mprj_dat_i_core), |
| // mask data |
| .mask_rev(mask_rev), |
| // MGMT area R/W interface |
| .mgmt_ena(mgmt_ena), |
| .mgmt_wen_mask(mgmt_wen_mask), |
| .mgmt_wen(mgmt_wen), |
| .mgmt_addr(mgmt_addr), |
| .mgmt_wdata(mgmt_wdata), |
| .mgmt_rdata(mgmt_rdata), |
| // MGMT area RO interface |
| .mgmt_ena_ro(mgmt_ena_ro), |
| .mgmt_addr_ro(mgmt_addr_ro), |
| .mgmt_rdata_ro(mgmt_rdata_ro) |
| ); |
| |
| /* Clock and reset to user space are passed through a tristate */ |
| /* buffer like the above, but since they are intended to be */ |
| /* always active, connect the enable to the logic-1 output from */ |
| /* the vccd1 domain. */ |
| |
| mgmt_protect mgmt_buffers ( |
| `ifdef USE_POWER_PINS |
| .vccd(vccd_core), |
| .vssd(vssd_core), |
| .vccd1(vccd1_core), |
| .vssd1(vssd1_core), |
| .vccd2(vccd2_core), |
| .vssd2(vssd2_core), |
| .vdda1(vdda1_core), |
| .vssa1(vssa1_core), |
| .vdda2(vdda2_core), |
| .vssa2(vssa2_core), |
| `endif |
| .caravel_clk(caravel_clk), |
| .caravel_clk2(caravel_clk2), |
| .caravel_rstn(caravel_rstn), |
| .mprj_cyc_o_core(mprj_cyc_o_core), |
| .mprj_stb_o_core(mprj_stb_o_core), |
| .mprj_we_o_core(mprj_we_o_core), |
| .mprj_sel_o_core(mprj_sel_o_core), |
| .mprj_adr_o_core(mprj_adr_o_core), |
| .mprj_dat_o_core(mprj_dat_o_core), |
| .user_irq_core(user_irq_core), |
| .la_data_out_core(la_data_out_user), |
| .la_data_out_mprj(la_data_out_mprj), |
| .la_data_in_core(la_data_in_user), |
| .la_data_in_mprj(la_data_in_mprj), |
| .la_oenb_mprj(la_oenb_mprj), |
| .la_oenb_core(la_oenb_user), |
| .la_iena_mprj(la_iena_mprj), |
| .user_irq_ena(user_irq_ena), |
| |
| .user_clock(mprj_clock), |
| .user_clock2(mprj_clock2), |
| .user_reset(mprj_reset), |
| .mprj_cyc_o_user(mprj_cyc_o_user), |
| .mprj_stb_o_user(mprj_stb_o_user), |
| .mprj_we_o_user(mprj_we_o_user), |
| .mprj_sel_o_user(mprj_sel_o_user), |
| .mprj_adr_o_user(mprj_adr_o_user), |
| .mprj_dat_o_user(mprj_dat_o_user), |
| .user_irq(user_irq), |
| .user1_vcc_powergood(mprj_vcc_pwrgood), |
| .user2_vcc_powergood(mprj2_vcc_pwrgood), |
| .user1_vdd_powergood(mprj_vdd_pwrgood), |
| .user2_vdd_powergood(mprj2_vdd_pwrgood) |
| ); |
| |
| |
| /*----------------------------------------------*/ |
| /* Wrapper module around the user project */ |
| /*----------------------------------------------*/ |
| |
| user_project_wrapper mprj ( |
| `ifdef USE_POWER_PINS |
| .vdda1(vdda1_core), // User area 1 3.3V power |
| .vdda2(vdda2_core), // User area 2 3.3V power |
| .vssa1(vssa1_core), // User area 1 analog ground |
| .vssa2(vssa2_core), // User area 2 analog ground |
| .vccd1(vccd1_core), // User area 1 1.8V power |
| .vccd2(vccd2_core), // User area 2 1.8V power |
| .vssd1(vssd1_core), // User area 1 digital ground |
| .vssd2(vssd2_core), // User area 2 digital ground |
| `endif |
| |
| .wb_clk_i(mprj_clock), |
| .wb_rst_i(mprj_reset), |
| // MGMT SoC Wishbone Slave |
| .wbs_cyc_i(mprj_cyc_o_user), |
| .wbs_stb_i(mprj_stb_o_user), |
| .wbs_we_i(mprj_we_o_user), |
| .wbs_sel_i(mprj_sel_o_user), |
| .wbs_adr_i(mprj_adr_o_user), |
| .wbs_dat_i(mprj_dat_o_user), |
| .wbs_ack_o(mprj_ack_i_core), |
| .wbs_dat_o(mprj_dat_i_core), |
| // Logic Analyzer |
| .la_data_in(la_data_in_user), |
| .la_data_out(la_data_out_user), |
| .la_oenb(la_oenb_user), |
| // IO Pads |
| .io_in (user_io_in), |
| .io_out(user_io_out), |
| .io_oeb(user_io_oeb), |
| .analog_io(user_analog_io), |
| // Independent clock |
| .user_clock2(mprj_clock2), |
| // IRQ |
| .user_irq(user_irq_core) |
| ); |
| |
| /*--------------------------------------*/ |
| /* End user project instantiation */ |
| /*--------------------------------------*/ |
| |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_1-1:0] gpio_serial_link_1_shifted; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_2-1:0] gpio_serial_link_2_shifted; |
| |
| assign gpio_serial_link_1_shifted = {gpio_serial_link_1[`MPRJ_IO_PADS_1-2:0], |
| mprj_io_loader_data_1}; |
| // Note that serial_link_2 is backwards compared to serial_link_1, so it |
| // shifts in the other direction. |
| assign gpio_serial_link_2_shifted = {mprj_io_loader_data_2, |
| gpio_serial_link_2[`MPRJ_IO_PADS_2-1:1]}; |
| |
| // Propagating clock and reset to mitigate timing and fanout issues |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_1-1:0] gpio_clock_1; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_2-1:0] gpio_clock_2; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_1-1:0] gpio_resetn_1; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_2-1:0] gpio_resetn_2; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_1-1:0] gpio_clock_1_shifted; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_2-1:0] gpio_clock_2_shifted; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_1-1:0] gpio_resetn_1_shifted; |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_2-1:0] gpio_resetn_2_shifted; |
| |
| assign gpio_clock_1_shifted = {gpio_clock_1[`MPRJ_IO_PADS_1-2:0], |
| mprj_io_loader_clock}; |
| assign gpio_clock_2_shifted = {mprj_io_loader_clock, |
| gpio_clock_2[`MPRJ_IO_PADS_2-1:1]}; |
| assign gpio_resetn_1_shifted = {gpio_resetn_1[`MPRJ_IO_PADS_1-2:0], |
| mprj_io_loader_resetn}; |
| assign gpio_resetn_2_shifted = {mprj_io_loader_resetn, |
| gpio_resetn_2[`MPRJ_IO_PADS_2-1:1]}; |
| |
| // Each control block sits next to an I/O pad in the user area. |
| // It gets input through a serial chain from the previous control |
| // block and passes it to the next control block. Due to the nature |
| // of the shift register, bits are presented in reverse, as the first |
| // bit in ends up as the last bit of the last I/O pad control block. |
| |
| // There are two types of block; the first two and the last two |
| // are configured to be full bidirectional under control of the |
| // management Soc (JTAG and SDO for the first two; flash_io2 and |
| // flash_io3 for the last two). The rest are configured to be default |
| // (input). Note that the first two and last two are the ones closest |
| // to the management SoC on either side, which minimizes the wire length |
| // of the extra signals those pads need. |
| |
| /* First two GPIOs (JTAG and SDO) */ |
| gpio_control_block #( |
| .DM_INIT(`DM_INIT), // Mode = output, strong up/down |
| .OENB_INIT(`OENB_INIT) // Enable output signaling from wire |
| ) gpio_control_bidir_1 [1:0] ( |
| `ifdef USE_POWER_PINS |
| .vccd(vccd_core), |
| .vssd(vssd_core), |
| .vccd1(vccd1_core), |
| .vssd1(vssd1_core), |
| `endif |
| |
| // Management Soc-facing signals |
| |
| .resetn(gpio_resetn_1_shifted[1:0]), |
| .serial_clock(gpio_clock_1_shifted[1:0]), |
| |
| .resetn_out(gpio_resetn_1[1:0]), |
| .serial_clock_out(gpio_clock_1[1:0]), |
| |
| .mgmt_gpio_in(mgmt_io_in[1:0]), |
| .mgmt_gpio_out({sdo_out, jtag_out}), |
| .mgmt_gpio_oeb({sdo_outenb, jtag_outenb}), |
| |
| .one(), |
| .zero(), |
| |
| // Serial data chain for pad configuration |
| .serial_data_in(gpio_serial_link_1_shifted[1:0]), |
| .serial_data_out(gpio_serial_link_1[1:0]), |
| |
| // User-facing signals |
| .user_gpio_out(user_io_out[1:0]), |
| .user_gpio_oeb(user_io_oeb[1:0]), |
| .user_gpio_in(user_io_in[1:0]), |
| |
| // Pad-facing signals (Pad GPIOv2) |
| .pad_gpio_inenb(mprj_io_inp_dis[1:0]), |
| .pad_gpio_ib_mode_sel(mprj_io_ib_mode_sel[1:0]), |
| .pad_gpio_vtrip_sel(mprj_io_vtrip_sel[1:0]), |
| .pad_gpio_slow_sel(mprj_io_slow_sel[1:0]), |
| .pad_gpio_holdover(mprj_io_holdover[1:0]), |
| .pad_gpio_ana_en(mprj_io_analog_en[1:0]), |
| .pad_gpio_ana_sel(mprj_io_analog_sel[1:0]), |
| .pad_gpio_ana_pol(mprj_io_analog_pol[1:0]), |
| .pad_gpio_dm(mprj_io_dm[5:0]), |
| .pad_gpio_outenb(mprj_io_oeb[1:0]), |
| .pad_gpio_out(mprj_io_out[1:0]), |
| .pad_gpio_in(mprj_io_in[1:0]) |
| ); |
| |
| /* Section 1 GPIOs (GPIO 0 to 18) */ |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_1-1:2] one_loop1; |
| gpio_control_block gpio_control_in_1 [`MPRJ_IO_PADS_1-3:0] ( |
| `ifdef USE_POWER_PINS |
| .vccd(vccd_core), |
| .vssd(vssd_core), |
| .vccd1(vccd1_core), |
| .vssd1(vssd1_core), |
| `endif |
| |
| // Management Soc-facing signals |
| |
| .resetn(gpio_resetn_1_shifted[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .serial_clock(gpio_clock_1_shifted[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| |
| .resetn_out(gpio_resetn_1[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .serial_clock_out(gpio_clock_1[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| |
| .mgmt_gpio_in(mgmt_io_in[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .mgmt_gpio_out(mgmt_io_in[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .mgmt_gpio_oeb(one_loop1), |
| |
| .one(one_loop1), |
| .zero(), |
| |
| // Serial data chain for pad configuration |
| .serial_data_in(gpio_serial_link_1_shifted[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .serial_data_out(gpio_serial_link_1[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| |
| // User-facing signals |
| .user_gpio_out(user_io_out[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .user_gpio_oeb(user_io_oeb[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .user_gpio_in(user_io_in[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| |
| // Pad-facing signals (Pad GPIOv2) |
| .pad_gpio_inenb(mprj_io_inp_dis[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .pad_gpio_ib_mode_sel(mprj_io_ib_mode_sel[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .pad_gpio_vtrip_sel(mprj_io_vtrip_sel[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .pad_gpio_slow_sel(mprj_io_slow_sel[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .pad_gpio_holdover(mprj_io_holdover[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .pad_gpio_ana_en(mprj_io_analog_en[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .pad_gpio_ana_sel(mprj_io_analog_sel[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .pad_gpio_ana_pol(mprj_io_analog_pol[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .pad_gpio_dm(mprj_io_dm[(`MPRJ_IO_PADS_1*3-1):6]), |
| .pad_gpio_outenb(mprj_io_oeb[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .pad_gpio_out(mprj_io_out[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]), |
| .pad_gpio_in(mprj_io_in[(`MPRJ_IO_PADS_1-1):2]) |
| ); |
| |
| /* Last two GPIOs (flash_io2 and flash_io3) */ |
| gpio_control_block #( |
| .DM_INIT(`DM_INIT), // Mode = output, strong up/down |
| .OENB_INIT(`OENB_INIT) // Enable output signaling from wire |
| ) gpio_control_bidir_2 [1:0] ( |
| `ifdef USE_POWER_PINS |
| .vccd(vccd_core), |
| .vssd(vssd_core), |
| .vccd1(vccd1_core), |
| .vssd1(vssd1_core), |
| `endif |
| |
| // Management Soc-facing signals |
| |
| .resetn(gpio_resetn_1_shifted[(`MPRJ_IO_PADS_2-1):(`MPRJ_IO_PADS_2-2)]), |
| .serial_clock(gpio_clock_1_shifted[(`MPRJ_IO_PADS_2-1):(`MPRJ_IO_PADS_2-2)]), |
| |
| .resetn_out(gpio_resetn_1[(`MPRJ_IO_PADS_2-1):(`MPRJ_IO_PADS_2-2)]), |
| .serial_clock_out(gpio_clock_1[(`MPRJ_IO_PADS_2-1):(`MPRJ_IO_PADS_2-2)]), |
| |
| .mgmt_gpio_in(mgmt_io_in[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .mgmt_gpio_out({gpio_flash_io3_out, gpio_flash_io2_out}), |
| .mgmt_gpio_oeb({flash_io3_oeb_core, flash_io2_oeb_core}), |
| |
| .one(), |
| .zero(), |
| |
| // Serial data chain for pad configuration |
| .serial_data_in(gpio_serial_link_2_shifted[(`MPRJ_IO_PADS_2-1):(`MPRJ_IO_PADS_2-2)]), |
| .serial_data_out(gpio_serial_link_2[(`MPRJ_IO_PADS_2-1):(`MPRJ_IO_PADS_2-2)]), |
| |
| // User-facing signals |
| .user_gpio_out(user_io_out[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .user_gpio_oeb(user_io_oeb[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .user_gpio_in(user_io_in[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| |
| // Pad-facing signals (Pad GPIOv2) |
| .pad_gpio_inenb(mprj_io_inp_dis[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .pad_gpio_ib_mode_sel(mprj_io_ib_mode_sel[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .pad_gpio_vtrip_sel(mprj_io_vtrip_sel[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .pad_gpio_slow_sel(mprj_io_slow_sel[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .pad_gpio_holdover(mprj_io_holdover[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .pad_gpio_ana_en(mprj_io_analog_en[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .pad_gpio_ana_sel(mprj_io_analog_sel[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .pad_gpio_ana_pol(mprj_io_analog_pol[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .pad_gpio_dm(mprj_io_dm[(`MPRJ_IO_PADS*3-1):(`MPRJ_IO_PADS*3-6)]), |
| .pad_gpio_outenb(mprj_io_oeb[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .pad_gpio_out(mprj_io_out[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]), |
| .pad_gpio_in(mprj_io_in[(`MPRJ_IO_PADS-1):(`MPRJ_IO_PADS-2)]) |
| ); |
| |
| /* Section 2 GPIOs (GPIO 19 to 37) */ |
| wire [`MPRJ_IO_PADS_2-3:0] one_loop2; |
| gpio_control_block gpio_control_in_2 [`MPRJ_IO_PADS_2-3:0] ( |
| `ifdef USE_POWER_PINS |
| .vccd(vccd_core), |
| .vssd(vssd_core), |
| .vccd1(vccd1_core), |
| .vssd1(vssd1_core), |
| `endif |
| |
| // Management Soc-facing signals |
| |
| .resetn(gpio_resetn_1_shifted[(`MPRJ_IO_PADS_2-3):0]), |
| .serial_clock(gpio_clock_1_shifted[(`MPRJ_IO_PADS_2-3):0]), |
| |
| .resetn_out(gpio_resetn_1[(`MPRJ_IO_PADS_2-3):0]), |
| .serial_clock_out(gpio_clock_1[(`MPRJ_IO_PADS_2-3):0]), |
| |
| .mgmt_gpio_in(mgmt_io_in[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .mgmt_gpio_out(mgmt_io_in[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .mgmt_gpio_oeb(one_loop2), |
| |
| .one(one_loop2), |
| .zero(), |
| |
| // Serial data chain for pad configuration |
| .serial_data_in(gpio_serial_link_2_shifted[(`MPRJ_IO_PADS_2-3):0]), |
| .serial_data_out(gpio_serial_link_2[(`MPRJ_IO_PADS_2-3):0]), |
| |
| // User-facing signals |
| .user_gpio_out(user_io_out[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .user_gpio_oeb(user_io_oeb[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .user_gpio_in(user_io_in[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| |
| // Pad-facing signals (Pad GPIOv2) |
| .pad_gpio_inenb(mprj_io_inp_dis[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .pad_gpio_ib_mode_sel(mprj_io_ib_mode_sel[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .pad_gpio_vtrip_sel(mprj_io_vtrip_sel[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .pad_gpio_slow_sel(mprj_io_slow_sel[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .pad_gpio_holdover(mprj_io_holdover[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .pad_gpio_ana_en(mprj_io_analog_en[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .pad_gpio_ana_sel(mprj_io_analog_sel[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .pad_gpio_ana_pol(mprj_io_analog_pol[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .pad_gpio_dm(mprj_io_dm[(`MPRJ_IO_PADS*3-7):(`MPRJ_IO_PADS_1*3)]), |
| .pad_gpio_outenb(mprj_io_oeb[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .pad_gpio_out(mprj_io_out[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]), |
| .pad_gpio_in(mprj_io_in[(`MPRJ_IO_PADS-3):(`MPRJ_IO_PADS_1)]) |
| ); |
| |
| user_id_programming #( |
| .USER_PROJECT_ID(USER_PROJECT_ID) |
| ) user_id_value ( |
| `ifdef USE_POWER_PINS |
| .VPWR(vccd_core), |
| .VGND(vssd_core), |
| `endif |
| .mask_rev(mask_rev) |
| ); |
| |
| // Power-on-reset circuit |
| simple_por por ( |
| `ifdef USE_POWER_PINS |
| .vdd3v3(vddio_core), |
| .vdd1v8(vccd_core), |
| .vss(vssio_core), |
| `endif |
| .porb_h(porb_h), |
| .porb_l(porb_l), |
| .por_l(por_l) |
| ); |
| |
| // XRES (chip input pin reset) reset level converter |
| sky130_fd_sc_hvl__lsbufhv2lv_1_wrapped rstb_level ( |
| `ifdef USE_POWER_PINS |
| .VPWR(vddio_core), |
| .LVPWR(vccd_core), |
| .VGND(vssio_core), |
| `endif |
| .A(rstb_h), |
| .X(rstb_l) |
| ); |
| |
| // Storage area |
| storage storage( |
| `ifdef USE_POWER_PINS |
| .VPWR(vccd_core), |
| .VGND(vssd_core), |
| `endif |
| .mgmt_clk(caravel_clk), |
| .mgmt_ena(mgmt_ena), |
| .mgmt_wen(mgmt_wen), |
| .mgmt_wen_mask(mgmt_wen_mask), |
| .mgmt_addr(mgmt_addr), |
| .mgmt_wdata(mgmt_wdata), |
| .mgmt_rdata(mgmt_rdata), |
| // Management RO interface |
| .mgmt_ena_ro(mgmt_ena_ro), |
| .mgmt_addr_ro(mgmt_addr_ro), |
| .mgmt_rdata_ro(mgmt_rdata_ro) |
| ); |
| |
| endmodule |
| // `default_nettype wire |