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Add verilog file for TRNG simulation
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a330aa15ec
160
hw/application_fpga/tb/trng_sim.v
Normal file
160
hw/application_fpga/tb/trng_sim.v
Normal file
@ -0,0 +1,160 @@
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// trng_sim.v
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// TRNG simulation of the application_fpga.
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// Copyright (C) 2022 - Tillitis AB
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// SPDX-License-Identifier: GPL-2.0-only
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`default_nettype none
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module trng_sim (
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input wire clk,
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input wire reset_n,
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input wire cs,
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input wire we,
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input wire [ 7 : 0] address,
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/* verilator lint_off UNUSED */
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input wire [31 : 0] write_data,
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/* verilator lint_on UNUSED */
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output wire [31 : 0] read_data,
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output wire ready
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);
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// Internal constant and parameter definitions.
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//----------------------------------------------------------------
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// API
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localparam ADDR_STATUS = 8'h09;
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localparam ADDR_ENTROPY = 8'h20;
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// Total number of ROSCs will be 2 x NUM_ROSC.
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localparam SAMPLE_CYCLES = 16'h1000;
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localparam NUM_ROSC = 16;
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localparam SKIP_BITS = 32;
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localparam CTRL_SAMPLE1 = 0;
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localparam CTRL_SAMPLE2 = 1;
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localparam CTRL_DATA_READY = 2;
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//----------------------------------------------------------------
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// Registers with associated wires.
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//----------------------------------------------------------------
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reg [15 : 0] cycle_ctr_reg;
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reg [15 : 0] cycle_ctr_new;
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reg cycle_ctr_done;
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reg cycle_ctr_rst;
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reg [7 : 0] bit_ctr_reg;
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reg [7 : 0] bit_ctr_new;
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reg bit_ctr_inc;
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reg bit_ctr_rst;
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reg bit_ctr_we;
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reg [31 : 0] entropy_reg;
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reg [31 : 0] entropy_new;
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reg entropy_we;
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reg [1 : 0] sample1_reg;
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reg [1 : 0] sample1_new;
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reg sample1_we;
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reg [1 : 0] sample2_reg;
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reg [1 : 0] sample2_new;
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reg sample2_we;
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reg data_ready_reg;
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reg data_ready_new;
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reg data_ready_we;
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reg [1 : 0] trng_ctrl_reg;
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reg [1 : 0] trng_ctrl_new;
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reg trng_ctrl_we;
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//----------------------------------------------------------------
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// Wires.
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//----------------------------------------------------------------
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reg [31 : 0] tmp_read_data;
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reg tmp_ready;
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/* verilator lint_off UNOPTFLAT */
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wire [(NUM_ROSC - 1) : 0] f;
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/* verilator lint_on UNOPTFLAT */
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/* verilator lint_off UNOPTFLAT */
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wire [(NUM_ROSC - 1) : 0] g;
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|
/* verilator lint_on UNOPTFLAT */
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|
// Simulation of TRNG with 32-bit LFSR with polynomial: x^32 + x^22 + x^2 + x + 1
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wire feedback = entropy_reg[31] ^ entropy_reg[21] ^ entropy_reg[1] ^ entropy_reg[0];
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//----------------------------------------------------------------
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// Concurrent connectivity for ports etc.
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//----------------------------------------------------------------
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assign read_data = tmp_read_data;
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assign ready = tmp_ready;
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//---------------------------------------------------------------
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// reg_update
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//---------------------------------------------------------------
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always @(posedge clk) begin : reg_update
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if (!reset_n) begin
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cycle_ctr_reg <= 16'h0;
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bit_ctr_reg <= 8'h0;
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sample1_reg <= 2'h0;
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sample2_reg <= 2'h0;
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entropy_reg <= 32'hDEADBEEF; // Reset LFSR to a non-zero seed
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data_ready_reg <= 1'h1;
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|
trng_ctrl_reg <= CTRL_SAMPLE1;
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end
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else begin
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if (cs) begin
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if (!we) begin
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if (address == ADDR_ENTROPY) begin
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entropy_reg <= {entropy_reg[30:0], feedback}; // Shift left with feedback
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end
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|
end
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end
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|
end
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|
end
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//----------------------------------------------------------------
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// api
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//
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// The interface command decoding logic.
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//----------------------------------------------------------------
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always @* begin : api
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bit_ctr_rst = 1'h0;
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tmp_read_data = 32'h0;
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tmp_ready = 1'h0;
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if (cs) begin
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tmp_ready = 1'h1;
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if (!we) begin
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|
if (address == ADDR_STATUS) begin
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tmp_read_data = {31'h0, data_ready_reg};
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|
end
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|
if (address == ADDR_ENTROPY) begin
|
||||||
|
tmp_read_data = entropy_reg;
|
||||||
|
bit_ctr_rst = 1'h1;
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||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
||||||
|
end
|
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|
end // api
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endmodule // trng
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// EOF trng_sim.v
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