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-- Light8080 simulation test bench 0 : Kelly Smith test
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-- Light8080 simulation test bench 0 : Kelly Smith test
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--------------------------------------------------------------------------------
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-- This test executes the 'Kelly Smith test' which tests most instructions
|
-- This test executes the 'Kelly Smith test' which tests most instructions
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-- and flags. At the end of the test, A will contain 0x55 on success or 0x0aa
|
-- and flags. At the end of the test, A will contain 0x33 on success or 0x0aa
|
-- on failure, and the cpu will halt.
|
-- on failure, and the cpu will halt.
|
-- Interrupts and i/o instructions are not tested.
|
-- Interrupts and i/o instructions are not tested.
|
--------------------------------------------------------------------------------
|
--------------------------------------------------------------------------------
|
|
|
LIBRARY ieee;
|
LIBRARY ieee;
|
USE ieee.std_logic_1164.ALL;
|
USE ieee.std_logic_1164.ALL;
|
USE ieee.std_logic_unsigned.all;
|
USE ieee.std_logic_unsigned.all;
|
USE ieee.numeric_std.ALL;
|
USE ieee.numeric_std.ALL;
|
|
|
ENTITY light8080_tb0 IS
|
ENTITY light8080_tb0 IS
|
END light8080_tb0;
|
END light8080_tb0;
|
|
|
ARCHITECTURE behavior OF light8080_tb0 IS
|
ARCHITECTURE behavior OF light8080_tb0 IS
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|
|
--------------------------------------------------------------------------------
|
--------------------------------------------------------------------------------
|
-- Simulation parameters
|
-- Simulation parameters
|
|
|
-- sim_length: total simulation time
|
-- sim_length: total simulation time
|
constant sim_length : time := 700000 ns;
|
constant sim_length : time := 700000 ns;
|
|
|
-- T: simulation clock period
|
-- T: simulation clock period
|
constant T : time := 100 ns;
|
constant T : time := 100 ns;
|
|
|
--------------------------------------------------------------------------------
|
--------------------------------------------------------------------------------
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|
|
-- Component Declaration for the Unit Under Test (UUT)
|
-- Component Declaration for the Unit Under Test (UUT)
|
COMPONENT light8080
|
COMPONENT light8080
|
PORT (
|
PORT (
|
addr_out : out std_logic_vector(15 downto 0);
|
addr_out : out std_logic_vector(15 downto 0);
|
|
|
inta : out std_logic;
|
inta : out std_logic;
|
inte : out std_logic;
|
inte : out std_logic;
|
halt : out std_logic;
|
halt : out std_logic;
|
intr : in std_logic;
|
intr : in std_logic;
|
|
|
vma : out std_logic;
|
vma : out std_logic;
|
io : out std_logic;
|
io : out std_logic;
|
rd : out std_logic;
|
rd : out std_logic;
|
wr : out std_logic;
|
wr : out std_logic;
|
data_in : in std_logic_vector(7 downto 0);
|
data_in : in std_logic_vector(7 downto 0);
|
data_out : out std_logic_vector(7 downto 0);
|
data_out : out std_logic_vector(7 downto 0);
|
|
|
clk : in std_logic;
|
clk : in std_logic;
|
reset : in std_logic );
|
reset : in std_logic );
|
END COMPONENT;
|
END COMPONENT;
|
|
|
--Inputs
|
--Inputs
|
SIGNAL intr_o : std_logic := '0';
|
SIGNAL intr_o : std_logic := '0';
|
SIGNAL data_i : std_logic_vector(7 downto 0) := (others=>'0');
|
SIGNAL data_i : std_logic_vector(7 downto 0) := (others=>'0');
|
|
|
--Outputs
|
--Outputs
|
SIGNAL vma_o : std_logic;
|
SIGNAL vma_o : std_logic;
|
SIGNAL rd_o : std_logic;
|
SIGNAL rd_o : std_logic;
|
SIGNAL wr_o : std_logic;
|
SIGNAL wr_o : std_logic;
|
SIGNAL io_o : std_logic;
|
SIGNAL io_o : std_logic;
|
SIGNAL data_o : std_logic_vector(7 downto 0);
|
SIGNAL data_o : std_logic_vector(7 downto 0);
|
SIGNAL addr_o : std_logic_vector(15 downto 0);
|
SIGNAL addr_o : std_logic_vector(15 downto 0);
|
|
|
signal inta_o : std_logic;
|
signal inta_o : std_logic;
|
signal inte_o : std_logic;
|
signal inte_o : std_logic;
|
signal intr_i : std_logic := '0';
|
signal intr_i : std_logic := '0';
|
signal halt_o : std_logic;
|
signal halt_o : std_logic;
|
|
|
signal reset : std_logic := '0';
|
signal reset : std_logic := '0';
|
signal clk : std_logic := '1';
|
signal clk : std_logic := '1';
|
signal done : std_logic := '0';
|
signal done : std_logic := '0';
|
|
|
type t_rom is array(0 to 2047) of std_logic_vector(7 downto 0);
|
type t_rom is array(0 to 2047) of std_logic_vector(7 downto 0);
|
|
|
signal rom : t_rom := (
|
signal rom : t_rom := (
|
X"31",X"f5",X"05",X"3e",X"77",X"e6",X"00",X"ca",
|
X"31",X"ef",X"05",X"3e",X"77",X"e6",X"00",X"ca",
|
X"0d",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"d2",X"13",X"00",
|
X"0d",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"d2",X"13",X"00",
|
X"cd",X"e0",X"04",X"ea",X"19",X"00",X"cd",X"e0",
|
X"cd",X"e0",X"04",X"ea",X"19",X"00",X"cd",X"e0",
|
X"04",X"f2",X"1f",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"c2",
|
X"04",X"f2",X"1f",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"c2",
|
X"2e",X"00",X"da",X"2e",X"00",X"e2",X"2e",X"00",
|
X"2e",X"00",X"da",X"2e",X"00",X"e2",X"2e",X"00",
|
X"fa",X"2e",X"00",X"c3",X"31",X"00",X"cd",X"e0",
|
X"fa",X"2e",X"00",X"c3",X"31",X"00",X"cd",X"e0",
|
X"04",X"c6",X"06",X"c2",X"39",X"00",X"cd",X"e0",
|
X"04",X"c6",X"06",X"c2",X"39",X"00",X"cd",X"e0",
|
X"04",X"da",X"42",X"00",X"e2",X"42",X"00",X"f2",
|
X"04",X"da",X"42",X"00",X"e2",X"42",X"00",X"f2",
|
X"45",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"c6",X"70",X"e2",
|
X"45",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"c6",X"70",X"e2",
|
X"4d",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"fa",X"56",X"00",
|
X"4d",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"fa",X"56",X"00",
|
X"ca",X"56",X"00",X"d2",X"59",X"00",X"cd",X"e0",
|
X"ca",X"56",X"00",X"d2",X"59",X"00",X"cd",X"e0",
|
X"04",X"c6",X"81",X"fa",X"61",X"00",X"cd",X"e0",
|
X"04",X"c6",X"81",X"fa",X"61",X"00",X"cd",X"e0",
|
X"04",X"ca",X"6a",X"00",X"da",X"6a",X"00",X"e2",
|
X"04",X"ca",X"6a",X"00",X"da",X"6a",X"00",X"e2",
|
X"6d",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"c6",X"fe",X"da",
|
X"6d",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"c6",X"fe",X"da",
|
X"75",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"ca",X"7e",X"00",
|
X"75",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"ca",X"7e",X"00",
|
X"e2",X"7e",X"00",X"fa",X"81",X"00",X"cd",X"e0",
|
X"e2",X"7e",X"00",X"fa",X"81",X"00",X"cd",X"e0",
|
X"04",X"fe",X"00",X"da",X"99",X"00",X"ca",X"99",
|
X"04",X"fe",X"00",X"da",X"99",X"00",X"ca",X"99",
|
X"00",X"fe",X"f5",X"da",X"99",X"00",X"c2",X"99",
|
X"00",X"fe",X"f5",X"da",X"99",X"00",X"c2",X"99",
|
X"00",X"fe",X"ff",X"ca",X"99",X"00",X"da",X"9c",
|
X"00",X"fe",X"ff",X"ca",X"99",X"00",X"da",X"9c",
|
X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"ce",X"0a",X"ce",X"0a",
|
X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"ce",X"0a",X"ce",X"0a",
|
X"fe",X"0b",X"ca",X"a8",X"00",X"cd",X"e0",X"04",
|
X"fe",X"0b",X"ca",X"a8",X"00",X"cd",X"e0",X"04",
|
X"d6",X"0c",X"d6",X"0f",X"fe",X"f0",X"ca",X"b4",
|
X"d6",X"0c",X"d6",X"0f",X"fe",X"f0",X"ca",X"b4",
|
X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"de",X"f1",X"de",X"0e",
|
X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"de",X"f1",X"de",X"0e",
|
X"fe",X"f0",X"ca",X"c0",X"00",X"cd",X"e0",X"04",
|
X"fe",X"f0",X"ca",X"c0",X"00",X"cd",X"e0",X"04",
|
X"e6",X"55",X"fe",X"50",X"ca",X"ca",X"00",X"cd",
|
X"e6",X"55",X"fe",X"50",X"ca",X"ca",X"00",X"cd",
|
X"e0",X"04",X"f6",X"3a",X"fe",X"7a",X"ca",X"d4",
|
X"e0",X"04",X"f6",X"3a",X"fe",X"7a",X"ca",X"d4",
|
X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"ee",X"0f",X"fe",X"75",
|
X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"ee",X"0f",X"fe",X"75",
|
X"ca",X"de",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"e6",X"00",
|
X"ca",X"de",X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"e6",X"00",
|
X"dc",X"e0",X"04",X"e4",X"e0",X"04",X"fc",X"e0",
|
X"dc",X"e0",X"04",X"e4",X"e0",X"04",X"fc",X"e0",
|
X"04",X"c4",X"e0",X"04",X"fe",X"00",X"ca",X"f4",
|
X"04",X"c4",X"e0",X"04",X"fe",X"00",X"ca",X"f4",
|
X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"d6",X"77",X"d4",X"e0",
|
X"00",X"cd",X"e0",X"04",X"d6",X"77",X"d4",X"e0",
|
X"04",X"ec",X"e0",X"04",X"f4",X"e0",X"04",X"cc",
|
X"04",X"ec",X"e0",X"04",X"f4",X"e0",X"04",X"cc",
|
X"e0",X"04",X"fe",X"89",X"ca",X"0a",X"01",X"cd",
|
X"e0",X"04",X"fe",X"89",X"ca",X"0a",X"01",X"cd",
|
X"e0",X"04",X"e6",X"ff",X"e4",X"17",X"01",X"fe",
|
X"e0",X"04",X"e6",X"ff",X"e4",X"17",X"01",X"fe",
|
X"d9",X"ca",X"74",X"01",X"cd",X"e0",X"04",X"e8",
|
X"d9",X"ca",X"74",X"01",X"cd",X"e0",X"04",X"e8",
|
X"c6",X"10",X"ec",X"23",X"01",X"c6",X"02",X"e0",
|
X"c6",X"10",X"ec",X"23",X"01",X"c6",X"02",X"e0",
|
X"cd",X"e0",X"04",X"e0",X"c6",X"20",X"fc",X"2f",
|
X"cd",X"e0",X"04",X"e0",X"c6",X"20",X"fc",X"2f",
|
X"01",X"c6",X"04",X"e8",X"cd",X"e0",X"04",X"f0",
|
X"01",X"c6",X"04",X"e8",X"cd",X"e0",X"04",X"f0",
|
X"c6",X"80",X"f4",X"3b",X"01",X"c6",X"80",X"f8",
|
X"c6",X"80",X"f4",X"3b",X"01",X"c6",X"80",X"f8",
|
X"cd",X"e0",X"04",X"f8",X"c6",X"40",X"d4",X"47",
|
X"cd",X"e0",X"04",X"f8",X"c6",X"40",X"d4",X"47",
|
X"01",X"c6",X"40",X"f0",X"cd",X"e0",X"04",X"d8",
|
X"01",X"c6",X"40",X"f0",X"cd",X"e0",X"04",X"d8",
|
X"c6",X"8f",X"dc",X"53",X"01",X"d6",X"02",X"d0",
|
X"c6",X"8f",X"dc",X"53",X"01",X"d6",X"02",X"d0",
|
X"cd",X"e0",X"04",X"d0",X"c6",X"f7",X"c4",X"5f",
|
X"cd",X"e0",X"04",X"d0",X"c6",X"f7",X"c4",X"5f",
|
X"01",X"c6",X"fe",X"d8",X"cd",X"e0",X"04",X"c8",
|
X"01",X"c6",X"fe",X"d8",X"cd",X"e0",X"04",X"c8",
|
X"c6",X"01",X"cc",X"6b",X"01",X"c6",X"d0",X"c0",
|
X"c6",X"01",X"cc",X"6b",X"01",X"c6",X"d0",X"c0",
|
X"cd",X"e0",X"04",X"c0",X"c6",X"47",X"fe",X"47",
|
X"cd",X"e0",X"04",X"c0",X"c6",X"47",X"fe",X"47",
|
X"c8",X"cd",X"e0",X"04",X"3e",X"77",X"3c",X"47",
|
X"c8",X"cd",X"e0",X"04",X"3e",X"77",X"3c",X"47",
|
X"04",X"48",X"0d",X"51",X"5a",X"63",X"6c",X"7d",
|
X"04",X"48",X"0d",X"51",X"5a",X"63",X"6c",X"7d",
|
X"3d",X"4f",X"59",X"6b",X"45",X"50",X"62",X"7c",
|
X"3d",X"4f",X"59",X"6b",X"45",X"50",X"62",X"7c",
|
X"57",X"14",X"6a",X"4d",X"0c",X"61",X"44",X"05",
|
X"57",X"14",X"6a",X"4d",X"0c",X"61",X"44",X"05",
|
X"58",X"7b",X"5f",X"1c",X"43",X"60",X"24",X"4c",
|
X"58",X"7b",X"5f",X"1c",X"43",X"60",X"24",X"4c",
|
X"69",X"55",X"15",X"7a",X"67",X"25",X"54",X"42",
|
X"69",X"55",X"15",X"7a",X"67",X"25",X"54",X"42",
|
X"68",X"2c",X"5d",X"1d",X"4b",X"79",X"6f",X"2d",
|
X"68",X"2c",X"5d",X"1d",X"4b",X"79",X"6f",X"2d",
|
X"65",X"5c",X"53",X"4a",X"41",X"78",X"fe",X"77",
|
X"65",X"5c",X"53",X"4a",X"41",X"78",X"fe",X"77",
|
X"c4",X"e0",X"04",X"af",X"06",X"01",X"0e",X"03",
|
X"c4",X"e0",X"04",X"af",X"06",X"01",X"0e",X"03",
|
X"16",X"07",X"1e",X"0f",X"26",X"1f",X"2e",X"3f",
|
X"16",X"07",X"1e",X"0f",X"26",X"1f",X"2e",X"3f",
|
X"80",X"81",X"82",X"83",X"84",X"85",X"87",X"fe",
|
X"80",X"81",X"82",X"83",X"84",X"85",X"87",X"fe",
|
X"f0",X"c4",X"e0",X"04",X"90",X"91",X"92",X"93",
|
X"f0",X"c4",X"e0",X"04",X"90",X"91",X"92",X"93",
|
X"94",X"95",X"fe",X"78",X"c4",X"e0",X"04",X"97",
|
X"94",X"95",X"fe",X"78",X"c4",X"e0",X"04",X"97",
|
X"c4",X"e0",X"04",X"3e",X"80",X"87",X"06",X"01",
|
X"c4",X"e0",X"04",X"3e",X"80",X"87",X"06",X"01",
|
X"0e",X"02",X"16",X"03",X"1e",X"04",X"26",X"05",
|
X"0e",X"02",X"16",X"03",X"1e",X"04",X"26",X"05",
|
X"2e",X"06",X"88",X"06",X"80",X"80",X"80",X"89",
|
X"2e",X"06",X"88",X"06",X"80",X"80",X"80",X"89",
|
X"80",X"80",X"8a",X"80",X"80",X"8b",X"80",X"80",
|
X"80",X"80",X"8a",X"80",X"80",X"8b",X"80",X"80",
|
X"8c",X"80",X"80",X"8d",X"80",X"80",X"8f",X"fe",
|
X"8c",X"80",X"80",X"8d",X"80",X"80",X"8f",X"fe",
|
X"37",X"c4",X"e0",X"04",X"3e",X"80",X"87",X"06",
|
X"37",X"c4",X"e0",X"04",X"3e",X"80",X"87",X"06",
|
X"01",X"98",X"06",X"ff",X"80",X"99",X"80",X"9a",
|
X"01",X"98",X"06",X"ff",X"80",X"99",X"80",X"9a",
|
X"80",X"9b",X"80",X"9c",X"80",X"9d",X"fe",X"e0",
|
X"80",X"9b",X"80",X"9c",X"80",X"9d",X"fe",X"e0",
|
X"c4",X"e0",X"04",X"3e",X"80",X"87",X"9f",X"fe",
|
X"c4",X"e0",X"04",X"3e",X"80",X"87",X"9f",X"fe",
|
X"ff",X"c4",X"e0",X"04",X"3e",X"ff",X"06",X"fe",
|
X"ff",X"c4",X"e0",X"04",X"3e",X"ff",X"06",X"fe",
|
X"0e",X"fc",X"16",X"ef",X"1e",X"7f",X"26",X"f4",
|
X"0e",X"fc",X"16",X"ef",X"1e",X"7f",X"26",X"f4",
|
X"2e",X"bf",X"a7",X"a1",X"a2",X"a3",X"a4",X"a5",
|
X"2e",X"bf",X"a7",X"a1",X"a2",X"a3",X"a4",X"a5",
|
X"a7",X"fe",X"24",X"c4",X"e0",X"04",X"af",X"06",
|
X"a7",X"fe",X"24",X"c4",X"e0",X"04",X"af",X"06",
|
X"01",X"0e",X"02",X"16",X"04",X"1e",X"08",X"26",
|
X"01",X"0e",X"02",X"16",X"04",X"1e",X"08",X"26",
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|
X"10",X"2e",X"20",X"b0",X"b1",X"b2",X"b3",X"b4",
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|
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|
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|
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|
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|
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|
X"84",X"85",X"c4",X"e0",X"04",X"3e",X"cc",X"12",
|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
X"04",X"37",X"3e",X"42",X"07",X"dc",X"e0",X"04",
|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
X"34",X"12",X"11",X"aa",X"aa",X"21",X"55",X"55",
|
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|
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|
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|
X"11",X"00",X"00",X"21",X"00",X"00",X"3e",X"c0",
|
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|
X"c6",X"f0",X"f1",X"e1",X"d1",X"c1",X"dc",X"e0",
|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
X"fe",X"33",X"c4",X"e0",X"04",X"3e",X"55",X"bd",
|
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|
X"c4",X"e0",X"04",X"2f",X"bc",X"c4",X"e0",X"04",
|
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|
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|
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|
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|
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|
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|
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X"00",X"00",X"00",X"00",X"00",X"00",X"00",X"00"
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);
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);
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BEGIN
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BEGIN
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-- Instantiate the Unit Under Test (UUT)
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-- Instantiate the Unit Under Test (UUT)
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uut: light8080 PORT MAP(
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uut: light8080 PORT MAP(
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clk => clk,
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clk => clk,
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reset => reset,
|
reset => reset,
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vma => vma_o,
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vma => vma_o,
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rd => rd_o,
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rd => rd_o,
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wr => wr_o,
|
wr => wr_o,
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io => io_o,
|
io => io_o,
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addr_out => addr_o,
|
addr_out => addr_o,
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data_in => data_i,
|
data_in => data_i,
|
data_out => data_o,
|
data_out => data_o,
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|
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intr => intr_i,
|
intr => intr_i,
|
inte => inte_o,
|
inte => inte_o,
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inta => inta_o,
|
inta => inta_o,
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halt => halt_o
|
halt => halt_o
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);
|
);
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---------------------------------------------------------------------------
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---------------------------------------------------------------------------
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-- clock: Clocking process.
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-- clock: Clocking process.
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clock:
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clock:
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process(done, clk)
|
process(done, clk)
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begin
|
begin
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if done = '0' then
|
if done = '0' then
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clk <= not clk after T/2;
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clk <= not clk after T/2;
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end if;
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end if;
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end process clock;
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end process clock;
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main_test:
|
main_test:
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process
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process
|
begin
|
begin
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-- Assert reset for at least one full clk period
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-- Assert reset for at least one full clk period
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reset <= '1';
|
reset <= '1';
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wait until clk = '1';
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wait until clk = '1';
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wait for T/2;
|
wait for T/2;
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reset <= '0';
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reset <= '0';
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-- Remember to 'cut away' the preceding 3 clk semiperiods from
|
-- Remember to 'cut away' the preceding 3 clk semiperiods from
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-- the wait statement...
|
-- the wait statement...
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wait for (sim_length - T*1.5);
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wait for (sim_length - T*1.5);
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-- Stop the clk process asserting 'done'
|
-- Stop the clk process asserting 'done'
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done <= '1';
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done <= '1';
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wait;
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wait;
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end process main_test;
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end process main_test;
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process(clk)
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process(clk)
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begin
|
begin
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if (clk'event and clk='1') then
|
if (clk'event and clk='1') then
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data_i <= rom(conv_integer(addr_o(10 downto 0)));
|
data_i <= rom(conv_integer(addr_o(10 downto 0)));
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if wr_o = '1' then
|
if wr_o = '1' then
|
rom(conv_integer(addr_o(10 downto 0))) <= data_o;
|
rom(conv_integer(addr_o(10 downto 0))) <= data_o;
|
end if;
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end if;
|
end if;
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end if;
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end process;
|
end process;
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END;
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END;
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