Testbench for Verification of Carrier Generation
diff --git a/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/README.md b/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/README.md
new file mode 100644
index 0000000..40eda2e
--- /dev/null
+++ b/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/README.md
@@ -0,0 +1,45 @@
+## Testbench for verification of digital logic
+
+The design files reside in `GPS_Baseband/verilog/rtl/gps_engine` and are listed below.
+
+1. `accumulator.v` - 20 bit accumulator
+2. `adc2to3bit.v` - Two to three bit mapping of the input data
+3. `clk_gen_gps_new.v` - Module containing NCO for Carrier Generation and code clock generation
+4. `codectrllogic.v`- Topmost module for generation of three versions of Goldcodes (Early,Late,Prompt)
+5. `codegen.v` - Goldcode instantiation module
+6. `goldcode.v`- Goldcode generation module based on the Satellite ID
+7. `gps_multichannel.v` - Topmost Module containing 8 single channels and address decoding
+8. `gps_single_channel.v` - Single channel module containing all module instantiations and Wishbone Interface
+9. `signmag_twocomp_vv.v` - Sign Magnitude to Two's complement Conversion
+10. `signmul.v` - 3 bit Sign Magnitude Number multiplier
+11. `thresh_control.v` - Threshold check block to generate Carrier change pulse to invoke Doppler
+12. `threshold.v` - Threshold check block to check whether the satellite is acquired or not
+13. `track_intganddump.v` - Gold code multiplication with Integrate and dumping of 6 signals(3 - i and 3 - q)
+14. `wb_interface.v` - Wishbone Interface containing Registers and flag declarations
+
+Further explanation on the operation given in.
+
+## Requirements
+
+The testbench given here requires two programs.
+
+1. [Icarus Iverilog](https://github.com/steveicarus/iverilog) - Please take a look at iverilog's github repository (link given above) for installation instructions.
+
+2. [GTKWave Analyser](http://gtkwave.sourceforge.net/) - GTKWave can be installed easily on Ubuntu using `apt`, the package manager.
+
+```
+sudo apt-get install gtkwave
+```
+
+Once these programs are installed, you can open your terminal in this folder (`/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test`) and run the following commands.
+
+```
+chmod +x verify_carrier.sh
+./verify_carrier.sh
+```
+
+In the window opened by GTKWave, please click on `gps_engine_tb` that appears on the left pane.
+It will list internal instantiations. Go through the hierarchy and select any signal which you want to view and click insert which will be present at the bottom.
+
+Go Inside `gps_engine_i` --> `ch1` --> `tid` --> Click on it to list the waveforms in that module --> Click on `dip_track` and `dqp_track` and give insert --> Right Click on the Wavename in the waveform window and click `Data Format` --> `Click `Analog` --> Click `Interpolated` and you can see the Analog Waveform with correct frequency
+
diff --git a/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/gps_engine_tb_carrier.v b/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/gps_engine_tb_carrier.v
new file mode 100644
index 0000000..18e3957
--- /dev/null
+++ b/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/gps_engine_tb_carrier.v
@@ -0,0 +1,221 @@
+`timescale 1ns / 1ps
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+// Company:
+// Engineer:
+//
+// Create Date: 10.10.2021 22:37:56
+// Design Name:
+// Module Name: gps_engine_tb
+// Project Name:
+// Target Devices:
+// Tool Versions:
+// Description:
+//
+// Dependencies:
+//
+// Revision:
+// Revision 0.01 - File Created
+// Additional Comments:
+//
+//////////////////////////////////////////////////////////////////////////////////
+`timescale 1ns / 1ps
+
+module gps_engine_tb( );
+
+ parameter aw = 32 ;
+ parameter dw = 32 ;
+ parameter CH1_BASE_ADDR = 32'h00000A00;
+ parameter CH2_BASE_ADDR = 32'h00000B00;
+ parameter CODE_FREQUENCY_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h00 ;
+ parameter CARR_FREQUENCY_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h04 ;
+ parameter CODE_FREQUENCY_OFFSET_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h08 ;
+ parameter CARR_FREQUENCY_OFFSET_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h0C ;
+ parameter ACQ_THRESHOLD_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h10;
+ parameter CONFG_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h14;
+ parameter PROMPT_IDATA_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h18;
+ parameter PROMPT_QDATA_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h1C;
+ parameter LATE_IDATA_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h20;
+ parameter LATE_QDATA_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h24;
+ parameter EARLY_IDATA_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h28;
+ parameter EARLY_QDATA_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h2C;
+ parameter STATUS_REG_ADDR = CH1_BASE_ADDR + 8'h30;
+
+
+ integer outfile0, count ; //file descriptors
+ reg [1:0] gps_data_i ;
+ reg [1:0] gps_data_q ;
+ reg gps_clk ;
+
+ // wishbone signals
+ reg wb_clk_i ;
+ reg wb_rst_i ;
+ wire [aw-1:0] wb_adr_o ;
+ wire [dw-1:0] wb_dat_o ;
+ wire [dw/8-1:0] wb_sel_o ;
+ wire wb_we_o ;
+ wire wb_cyc_o ;
+ wire wb_stb_o ;
+ wire [2:0] wb_cti_o ;
+ wire [1:0] wb_bte_o ;
+ wire [dw-1:0] wb_dat_i ;
+ wire wb_ack_i ;
+ wire wb_err_i ;
+ wire wb_rty_i ;
+
+ //Accumulator outputs
+ reg [31:0] dip;
+ reg [31:0] dqp;
+ reg [31:0] die;
+ reg [31:0] dqe;
+ reg [31:0] dil;
+ reg [31:0] dql;
+ reg [31:0] rs_reg;
+
+ reg select_qmaxim;
+ reg dll_sel;
+ wire epochrx;
+ wire codeout;
+ reg mclr;
+
+
+
+
+
+ initial begin
+ $dumpfile("gps_test_sine.vcd");
+ $dumpvars(0, gps_engine_tb);
+ outfile0=$fopen ("sine.txt","r");
+ // outfile0 = $fopenr ("input.txt");
+ while (! $feof(outfile0)) begin
+ @ (posedge gps_clk);
+ count = $fscanf(outfile0,"%b\n",gps_data_i);
+ //#10;
+ end
+ $fclose(outfile0);
+ #100;
+ $stop;
+ end
+
+ initial begin
+ gps_clk = 1'b0 ;
+ end
+
+ always
+ #87.5 gps_clk = ! gps_clk ; // Clock of 5.714 MHz
+
+ always
+ #5 wb_clk_i = ! wb_clk_i ;
+
+
+ wb_master_model #(32,32) u0 (
+
+ .clk(wb_clk_i),
+ .rst(wb_rst_i),
+ .adr(wb_adr_o),
+ .din(wb_dat_i),
+ .dout(wb_dat_o),
+ .cyc(wb_cyc_o),
+ .stb(wb_stb_o),
+ .we(wb_we_o),
+ .sel(wb_sel_o),
+ .ack(wb_ack_i),
+ .err(1'b0),
+ .rty(1'b0)
+ );
+
+ gps_multichannel gps_engine_i (
+
+ .mclr (mclr),
+ .mclk (gps_clk ),
+ .adc2bit_i (gps_data_i),
+ .adc2bit_q (gps_data_q),
+ .codeout(codeout),
+ .epochrx(epochrx),
+ .dll_sel(dll_sel),
+ .select_qmaxim(select_qmaxim),
+ .wb_clk_i (wb_clk_i),
+ .wb_rst_i (wb_rst_i),
+ .wb_adr_i (wb_adr_o),
+ .wb_dat_i (wb_dat_o),
+ .wb_dat_o (wb_dat_i),
+ .wb_we_i (wb_we_o),
+ .wb_stb_i (wb_stb_o),
+ .wb_cyc_i (wb_cyc_o),
+ .wb_ack_o (wb_ack_i)
+
+ );
+
+ initial begin
+ $display("\nstatus: %t Testbench started\n\n", $time);
+ // initially values
+ wb_clk_i = 0;
+ dll_sel = 1'b0;
+ select_qmaxim = 1'b0;
+ gps_data_i = 2'b00;
+ gps_data_q = 2'b00;
+ mclr = 1'b0;
+ force gps_engine_i.ch1.tid.pne1 = ({1'b1});
+ force gps_engine_i.ch1.tid.pnp1 = ({1'b1});
+ force gps_engine_i.ch1.tid.pnl1 = ({1'b1});
+ // reset system
+ wb_rst_i = 1'b0; // negate reset
+
+ repeat(4) @(posedge wb_clk_i);
+ wb_rst_i = 1'b1; // negate reset
+ $display("status: %t done reset", $time);
+ mclr = 1'b1;
+
+ @(posedge wb_clk_i);
+
+ //
+ // program core
+ //
+
+ // program internal registers
+ u0.wb_write(0,CARR_FREQUENCY_REG_ADDR,32'h0FBC2118); // load prescaler lo-byte 1.405MHz-100Hz
+ u0.wb_write(0,CODE_FREQUENCY_REG_ADDR,32'h16EA4A8C); // load prescaler lo-byte 2.046MHz
+ u0.wb_write(0,ACQ_THRESHOLD_REG_ADDR,32'h000003E8); //Threshold value given
+ u0.wb_write(0,CONFG_REG_ADDR,32'h1409A1BE); //Satellite ID 20 & Sine LUT
+ u0.wb_write(0,CARR_FREQUENCY_OFFSET_REG_ADDR,32'h00000000); //Offset words are set to zero
+ u0.wb_write(0,CODE_FREQUENCY_OFFSET_REG_ADDR,32'h00000000);
+ u0.wb_read(0,STATUS_REG_ADDR,rs_reg);
+ repeat(4) @(posedge wb_clk_i);
+ #100 mclr = 1'b0;
+ #100 mclr = 1'b1;
+ // check the bit
+ while(!rs_reg[0]) begin
+ u0.wb_read(0,STATUS_REG_ADDR,rs_reg); // poll it until it is zero
+ repeat(4) @(posedge wb_clk_i);
+ end
+ u0.wb_read(0,PROMPT_IDATA_REG_ADDR,dip);
+ repeat(4) @(posedge wb_clk_i);
+ u0.wb_read(0,PROMPT_QDATA_REG_ADDR,dqp);
+ repeat(4) @(posedge wb_clk_i);
+ u0.wb_read(0,EARLY_IDATA_REG_ADDR,die);
+ repeat(4) @(posedge wb_clk_i);
+ u0.wb_read(0,EARLY_QDATA_REG_ADDR,dqe);
+ repeat(4) @(posedge wb_clk_i);
+ u0.wb_read(0,LATE_IDATA_REG_ADDR,dil);
+ repeat(4) @(posedge wb_clk_i);
+ u0.wb_read(0,LATE_QDATA_REG_ADDR,dql);
+ repeat(4) @(posedge wb_clk_i);
+ rs_reg[0] = ~rs_reg[0];
+ u0.wb_write(0,STATUS_REG_ADDR,rs_reg);
+ $display("WB_READ @ %t : dip = 0x%h ", $time,dip);
+ $display("WB_READ @ %t : dqp = 0x%h ", $time,dqp);
+ $display("WB_READ @ %t : die = 0x%h ", $time,die);
+ $display("WB_READ @ %t : dqe = 0x%h ", $time,dqe);
+ $display("WB_READ @ %t : dil = 0x%h ", $time,dil);
+ $display("WB_READ @ %t : dql = 0x%h ", $time,dql);
+
+ #100000000;
+ $finish;
+ end
+
+
+
+
+
+
+
+endmodule
diff --git a/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/sine.txt b/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/sine.txt
new file mode 100644
index 0000000..5b4ad51
--- /dev/null
+++ b/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/sine.txt
@@ -0,0 +1,571428 @@
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diff --git a/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/verify_carrier.sh b/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/verify_carrier.sh
new file mode 100644
index 0000000..1e1e2bf
--- /dev/null
+++ b/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/verify_carrier.sh
@@ -0,0 +1,8 @@
+# Designs in ../rtl folder
+# Testbench in this folder
+# Requires iverilog and gtkwave as binary executables.
+
+iverilog -o carrier_test.vvp ../../rtl/gps_engine/accumulator.v ../../rtl/gps_engine/adc2to3bit.v ../../rtl/gps_engine/clk_gen_gps_new.v ../../rtl/gps_engine/codectrllogic.v ../../rtl/gps_engine/codegen.v ../../rtl/gps_engine/goldcode.v ../../rtl/gps_engine/gps_multichannel.v ../../rtl/gps_engine/gps_single_channel.v ../../rtl/gps_engine/signmag_twocomp_vv.v ../../rtl/gps_engine/signmul.v ../../rtl/gps_engine/thresh_control.v ../../rtl/gps_engine/threshold.v ../../rtl/gps_engine/track_intganddump.v ../../rtl/gps_engine/wb_interface.v gps_engine_tb_carrier.v wb_master_model.v
+vvp carrier_test.vvp
+gtkwave gps_test_sine.vcd
+
diff --git a/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/wb_master_model.v b/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/wb_master_model.v
new file mode 100644
index 0000000..ac1d0ce
--- /dev/null
+++ b/verilog/dv/wb_bfm_carrier_part_test/wb_master_model.v
@@ -0,0 +1,206 @@
+///////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//// ////
+//// WISHBONE rev.B2 Wishbone Master model ////
+//// ////
+//// ////
+//// Author: Richard Herveille ////
+//// richard@asics.ws ////
+//// www.asics.ws ////
+//// ////
+//// Downloaded from: http://www.opencores.org/projects/mem_ctrl ////
+//// ////
+///////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//// ////
+//// Copyright (C) 2001 Richard Herveille ////
+//// richard@asics.ws ////
+//// ////
+//// This source file may be used and distributed without ////
+//// restriction provided that this copyright statement is not ////
+//// removed from the file and that any derivative work contains ////
+//// the original copyright notice and the associated disclaimer. ////
+//// ////
+//// THIS SOFTWARE IS PROVIDED ``AS IS'' AND WITHOUT ANY ////
+//// EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED ////
+//// TO, THE IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS ////
+//// FOR A PARTICULAR PURPOSE. IN NO EVENT SHALL THE AUTHOR ////
+//// OR CONTRIBUTORS BE LIABLE FOR ANY DIRECT, INDIRECT, ////
+//// INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL DAMAGES ////
+//// (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE ////
+//// GOODS OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR ////
+//// BUSINESS INTERRUPTION) HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF ////
+//// LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT LIABILITY, OR TORT ////
+//// (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY OUT ////
+//// OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE ////
+//// POSSIBILITY OF SUCH DAMAGE. ////
+//// ////
+///////////////////////////////////////////////////////////////////////
+
+// CVS Log
+//
+// $Id: wb_master_model.v,v 1.4 2004-02-28 15:40:42 rherveille Exp $
+//
+// $Date: 2004-02-28 15:40:42 $
+// $Revision: 1.4 $
+// $Author: rherveille $
+// $Locker: $
+// $State: Exp $
+//
+// Change History:
+//
+//`include "timescale.v"
+`timescale 1ns / 1ps
+
+module wb_master_model(clk, rst, adr, din, dout, cyc, stb, we, sel, ack, err, rty);
+
+parameter dwidth = 32;
+parameter awidth = 32;
+
+input clk, rst;
+output [awidth -1:0] adr;
+input [dwidth -1:0] din;
+output [dwidth -1:0] dout;
+output cyc, stb;
+output we;
+output [dwidth/8 -1:0] sel;
+input ack, err, rty;
+
+////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//
+// Local Wires
+//
+
+reg [awidth -1:0] adr;
+reg [dwidth -1:0] dout;
+reg cyc, stb;
+reg we;
+reg [dwidth/8 -1:0] sel;
+
+reg [dwidth -1:0] q;
+
+////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//
+// Memory Logic
+//
+
+initial
+ begin
+ //adr = 32'hxxxx_xxxx;
+ //adr = 0;
+ adr = {awidth{1'bx}};
+ dout = {dwidth{1'bx}};
+ cyc = 1'b0;
+ stb = 1'bx;
+ we = 1'hx;
+ sel = {dwidth/8{1'bx}};
+ #1;
+ $display("\nINFO: WISHBONE MASTER MODEL INSTANTIATED (%m)\n");
+ end
+
+////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//
+// Wishbone write cycle
+//
+
+task wb_write;
+ input delay;
+ integer delay;
+
+ input [awidth -1:0] a;
+ input [dwidth -1:0] d;
+
+ begin
+
+ // wait initial delay
+ repeat(delay) @(posedge clk);
+
+ // assert wishbone signal
+ #1;
+ adr = a;
+ dout = d;
+ cyc = 1'b1;
+ stb = 1'b1;
+ we = 1'b1;
+ sel = {dwidth/8{1'b1}};
+ @(posedge clk);
+
+ // wait for acknowledge from slave
+ while(~ack) @(posedge clk);
+
+ // negate wishbone signals
+ #1;
+ cyc = 1'b0;
+ stb = 1'bx;
+ adr = {awidth{1'bx}};
+ dout = {dwidth{1'bx}};
+ we = 1'hx;
+ sel = {dwidth/8{1'bx}};
+
+ end
+endtask
+
+////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//
+// Wishbone read cycle
+//
+
+task wb_read;
+ input delay;
+ integer delay;
+
+ input [awidth -1:0] a;
+ output [dwidth -1:0] d;
+
+ begin
+
+ // wait initial delay
+ repeat(delay) @(posedge clk);
+
+ // assert wishbone signals
+ #1;
+ adr = a;
+ dout = {dwidth{1'bx}};
+ cyc = 1'b1;
+ stb = 1'b1;
+ we = 1'b0;
+ sel = {dwidth/8{1'b1}};
+ @(posedge clk);
+
+ // wait for acknowledge from slave
+ while(~ack) @(posedge clk);
+
+ // negate wishbone signals
+ #1;
+ cyc = 1'b0;
+ stb = 1'bx;
+ adr = {awidth{1'bx}};
+ dout = {dwidth{1'bx}};
+ we = 1'hx;
+ sel = {dwidth/8{1'bx}};
+ d = din;
+
+ end
+endtask
+
+////////////////////////////////////////////////////////////////////
+//
+// Wishbone compare cycle (read data from location and compare with expected data)
+//
+
+task wb_cmp;
+ input delay;
+ integer delay;
+
+ input [awidth -1:0] a;
+ input [dwidth -1:0] d_exp;
+
+ begin
+ wb_read (delay, a, q);
+
+ if (d_exp !== q)
+ $display("Data compare error. Received %h, expected %h at time %t", q, d_exp, $time);
+ end
+endtask
+
+endmodule
+
+
