upd:

fast fix of sampler OTR.
fix debug.xdc
Major add of full automated testing for TB.

designs/adc_dac_synchoronizer/debug.xdc

@@ -1,3 +1,3 @@
 # Primary clocks
-create_clock -name eth_clk -period 8.000  [get_ports dac_clk_in]
+create_clock -name geneartor_clk -period 8.000  [get_ports clk_dac]
-create_clock -name acc_clk -period 15.385  [get_ports adc_clk_in]
+create_clock -name sampler_clk -period 15.385  [get_ports clk_adc]

designs/adc_dac_synchoronizer/tb_sync_top.sv

@@ -19,7 +19,7 @@ module tb_top;
     localparam VOLTAGE_ZERO_LEVEL   = 2**(DAC_DATA_WIDTH-1); // DAC 0V for logic zero
     localparam ZERO_LEVEL           = (ZERO_LEVEL_PARAM == "logic") ? LOGIC_ZERO_LEVEL : VOLTAGE_ZERO_LEVEL;
 
-    localparam CLOCK_DEVIATION      = 1; // Maximum clock deviation of pulse stats
+    localparam CLOCK_DEVIATION      = 2; // Maximum clock deviation of pulse stats
 
     //------------------------------------------------------------
     // Тактовые сигналы и сброс
@@ -88,6 +88,8 @@ module tb_top;
         return (val < 0.0) ? -val : val;
     endfunction
 
+    `define MIN(x, y) (((x) < (y)) ? (x) : (y))
+
     // Таска сброса DAC DUT
     task automatic reset_dut_dac(
         input int rst_duration    // сколько тактов держать сброс
@@ -151,6 +153,10 @@ module tb_top;
 
         out_of_range = out_of_range_val;
 
+        if (VERBOSE >= 2) begin
+            $display("[TB] -run_test_case- Starting test case");
+        end
+
         if (randomize_out_of_range)
             fork
                 begin : randomize_out_of_range_proc
@@ -186,60 +192,96 @@ module tb_top;
             end
         join_none
 
+        if (VERBOSE >= 2) begin
+            $display("[TB] -run_test_case- Starting pulse generation");
+        end
+
         for (int i = 0; i < pulse_num; i++) begin
+            if (VERBOSE >= 3) begin
+                $display("[TB] -run_test_case- Start sync for pulse #%d", i);
+            end
             @(posedge m_axis_tvalid);
+            if (VERBOSE >= 3) begin
+                $display("[TB] -run_test_case- Found valid pulse response data positive front");
+            end
             // Старт цикла. Завершение синхронизации
             sync_time_stats.push_back($realtime - sync_start_time);
             pulse_start_time = $realtime;
             
+            fork
+                // Поток будет запущен для ненулевых импульсов и гарантированно завершится как только зафиксирует статистику импульса
                 // Начало импульса
-            if (pulse_height != ZERO_LEVEL) begin
+                if (pulse_height != ZERO_LEVEL && pulse_width != 0) begin
+                    if (VERBOSE >= 4) begin
+                        $display("[TB] -run_test_case- Wait until pulse become high");
+                    end
                     wait(m_axis_tdata != ZERO_LEVEL);
-                if (m_axis_tdata != pulse_height) begin
+                    // Проверим что высота импульса совпала с заданной. Т.к. OTR != 0 влияет на выходные данные сэмплера, то не будем проверять такие случаи.
+                    // Будем считать что из-за OTR данные изменились (по условию OTR + MSB), проверка пропускается, т.к. сложно понять точное значение OTR в момент обработки данных от tdata
+                    if (m_axis_tdata != pulse_height && (randomize_out_of_range || out_of_range_val)) begin
                         $display("[ERROR] -run_test_case- Wrong pulse height: %d. Must be: %d", m_axis_tdata, pulse_height);
                         $finish;
                     end
                     // Фактическое начало импульса. Поступление высокого уровня
                     pulse_update_val_time = $realtime;
                     pulse_delay_time_stats.push_back(pulse_update_val_time - pulse_start_time);
+                    if (VERBOSE >= 4) begin
+                        $display("[TB] -run_test_case- Wait until pulse become low");
+                    end
                     wait(m_axis_tdata == ZERO_LEVEL);
                     pulse_width_time_stats.push_back($realtime - pulse_update_val_time);
                 end
                 // Конец импульса
+            join_none
             
             @(negedge m_axis_tvalid);
+            if (VERBOSE >= 3) begin
+                $display("[TB] -run_test_case- Found valid pulse response data negative front");
+            end
             // Завершение цикла. Старт синхронизации
             pulse_period_time_stats.push_back($realtime - pulse_start_time);
             sync_start_time = $realtime;
         end
 
+        if (VERBOSE >= 2) begin
+            $display("[TB] -run_test_case- Stop pulse generation");
+        end
+
         fork    //  Проверка с таймаутом на лишние циклы
             @(posedge m_axis_tvalid);
-            repeat(20) @(posedge clk_adc);
+            repeat(30) @(posedge clk_adc);
         join_any
         if (m_axis_tvalid == 1) begin
             $display("[ERROR] -run_test_case- Extra pulse cycle num. More than must be.");
             $finish;
         end
 
-        if (randomize_out_of_range)
+        if (VERBOSE >= 2) begin
+            $display("[TB] -run_test_case- Exit waiting via timeout");
+        end
+
+        if (randomize_out_of_range) begin
             disable randomize_out_of_range_proc;
+            if (VERBOSE >= 2) begin
+                $display("[TB] -run_test_case- Stop randomize_out_of_range_proc");
+            end
+        end
 
         // Проверка по статистике. Подсчет средних значений
-        if (pulse_delay_time_stats.size() != pulse_num) begin
+        if (pulse_delay_time_stats.size() != pulse_num && pulse_height != ZERO_LEVEL && pulse_width != 0) begin //  Detected with pulse level. Skip if pulse level undetectable
-            $display("[ERROR] -run_test_case- Size of pulse_delay_time_stats samples not equal to pulse_num");
+            $display("[ERROR] -run_test_case- Size of pulse_delay_time_stats samples not equal to pulse_num: %d VS %d", pulse_delay_time_stats.size(), pulse_num);
             $finish;
         end
-        if (pulse_width_time_stats.size() != pulse_num) begin
+        if (pulse_width_time_stats.size() != pulse_num && pulse_height != ZERO_LEVEL && pulse_width != 0) begin //  Detected with pulse level. Skip if pulse level undetectable
-            $display("[ERROR] -run_test_case- Size of pulse_width_time_stats samples not equal to pulse_num");
+            $display("[ERROR] -run_test_case- Size of pulse_width_time_stats samples not equal to pulse_num: %d VS %d", pulse_width_time_stats.size(), pulse_num);
             $finish;
         end
         if (pulse_period_time_stats.size() != pulse_num) begin
-            $display("[ERROR] -run_test_case- Size of pulse_period_time_stats samples not equal to pulse_num");
+            $display("[ERROR] -run_test_case- Size of pulse_period_time_stats samples not equal to pulse_num: %d VS %d", pulse_period_time_stats.size(), pulse_num);
             $finish;
         end
         if (sync_time_stats.size() != pulse_num) begin
-            $display("[ERROR] -run_test_case- Size of sync_time_stats samples not equal to pulse_num");
+            $display("[ERROR] -run_test_case- Size of sync_time_stats samples not equal to pulse_num: %d VS %d", sync_time_stats.size(), pulse_num);
             $finish;
         end
 
@@ -271,7 +313,7 @@ module tb_top;
             $display("[ERROR] -run_test_case- avearge_pulse_delay too big: %0.3f", avearge_pulse_delay);
             error_flag = 1;
         end
-        if (fabs(average_pulse_width - pulse_width * CLK_DAC_PERIOD) > CLOCK_DEVIATION * CLK_ADC_PERIOD) begin
+        if (fabs(average_pulse_width - pulse_width * CLK_DAC_PERIOD * (pulse_height != ZERO_LEVEL)) > CLOCK_DEVIATION * CLK_ADC_PERIOD && sample_num * CLK_ADC_PERIOD >= pulse_width * CLK_DAC_PERIOD) begin
             $display("[ERROR] -run_test_case- average_pulse_width deviates from choosen pulse_width. Deviation: %0.3f > %0.3f ns", fabs(average_pulse_width - pulse_width * CLK_DAC_PERIOD), CLOCK_DEVIATION * CLK_ADC_PERIOD);
             error_flag = 1;
         end
@@ -279,8 +321,17 @@ module tb_top;
             $display("[ERROR] -run_test_case- average_pulse_period deviates from choosen pulse_width. Deviation: %0.3f > %0.3f ns", fabs(average_pulse_period - sample_num * CLK_ADC_PERIOD), CLOCK_DEVIATION * CLK_ADC_PERIOD);
             error_flag = 1;
         end
+
+        if (VERBOSE >= 2) begin
+            $display("[TB] -run_test_case- Pass error processing");
+        end
+
         if (error_flag)
             $finish;
+
+        if (VERBOSE >= 2) begin
+            $display("[TB] -run_test_case- Passed checks");
+        end
     endtask
     // Таска 
 
@@ -299,7 +350,7 @@ module tb_top;
         rst_adc      = 0;
         rst_dac      = 0;
 
-        $display("[TB] Test 1. Simple test. (1/2)");
+        $display("[TB] Test 1. Simple test. (1/3)");
         run_test_case(
             .pulse_width(50),
             .pulse_period(125),
@@ -307,26 +358,182 @@ module tb_top;
             .pulse_num(5),
             .sample_num(65),
             .skip_reset(0),
-            .randomize_start_timing(0),
+            .randomize_start_timing(1),
             .out_of_range_val(0),
             .randomize_out_of_range(0)
         );
-        $display("[TB] Test 1. Simple test. (2/2)");
+        $display("[TB] Test 1. Simple test. (2/3)");
         run_test_case(
             .pulse_width(25),
             .pulse_period(125),
             .pulse_height(2**(ADC_DATA_WIDTH-1)),
             .pulse_num(10),
             .sample_num(65),
-            .skip_reset(0),
+            .skip_reset(1),
-            .randomize_start_timing(0),
+            .randomize_start_timing(1),
+            .out_of_range_val(0),
+            .randomize_out_of_range(0)
+        );
+        $display("[TB] Test 1. Simple test. (3/3)");
+        run_test_case(
+            .pulse_width(10),
+            .pulse_period(50),
+            .pulse_height(ZERO_LEVEL),
+            .pulse_num(4),
+            .sample_num(25),
+            .skip_reset(1),
+            .randomize_start_timing(1),
             .out_of_range_val(0),
             .randomize_out_of_range(0)
         );
         $display("[TB] Test 1 complete");
         
+        $display("[TB] Test 2. Edge cases. Pulse width 0%%. (1/7)");
+        run_test_case(
+            .pulse_width(0),
+            .pulse_period(125),
+            .pulse_height(2**(ADC_DATA_WIDTH-1)),
+            .pulse_num(5),
+            .sample_num(65),
+            .skip_reset(1),
+            .randomize_start_timing(1),
+            .out_of_range_val(0),
+            .randomize_out_of_range(0)
+        );
+        $display("[TB] Test 2. Edge cases. Pulse width 100%%. (2/7)");
+        run_test_case(
+            .pulse_width(10),
+            .pulse_period(10),
+            .pulse_height(2**(ADC_DATA_WIDTH-1)),
+            .pulse_num(5),
+            .sample_num(65),
+            .skip_reset(1),
+            .randomize_start_timing(1),
+            .out_of_range_val(0),
+            .randomize_out_of_range(0)
+        );
+        $display("[TB] Test 2. Edge cases. Pulse height == ZERO_LEVEL. (3/7)");
+        run_test_case(
+            .pulse_width(10),
+            .pulse_period(125),
+            .pulse_height(ZERO_LEVEL),
+            .pulse_num(5),
+            .sample_num(65),
+            .skip_reset(1),
+            .randomize_start_timing(1),
+            .out_of_range_val(0),
+            .randomize_out_of_range(0)
+        );
+        $display("[TB] Test 2. Edge cases. Pulse num == 0. (4/7)");
+        run_test_case(
+            .pulse_width(10),
+            .pulse_period(125),
+            .pulse_height(2**(ADC_DATA_WIDTH-3)),
+            .pulse_num(0),
+            .sample_num(65),
+            .skip_reset(1),
+            .randomize_start_timing(1),
+            .out_of_range_val(0),
+            .randomize_out_of_range(0)
+        );
+
+        $display("[TB] Test 2. Edge cases. Sample num time << Pulse width time. (5/7)");
+        run_test_case(
+            .pulse_width(10),
+            .pulse_period(125),
+            .pulse_height(2**(ADC_DATA_WIDTH-1)),
+            .pulse_num(5),
+            .sample_num(2),
+            .skip_reset(1),
+            .randomize_start_timing(1),
+            .out_of_range_val(0),
+            .randomize_out_of_range(0)
+        );
+
+        // Ожидание окончания работы генератора. Т.к. конец работы определяется по tvalid сэмплера, а он завершается сильно раньше. Чтобы не пропустить start следующей таски, ждем
+        wait(dut.generator_inst.enable == 0);
+        #50;
+
+        $display("[TB] Test 2. Edge cases. Sample num == 0. (6/7)");
+        // Запустим в работу вручную, т.к. run_test_case обязательно ждет pulse num циклов. Детекция цикла производится по активности сэплера. Ее не должно быть при sample num = 0
+        set_config(
+            .w(10),
+            .p(125),
+            .h(2**(ADC_DATA_WIDTH-1)),
+            .n(5),
+            .sn(0)
+        );
+        start_dut(3);
+        fork
+            begin : wait_sampler_active_proc
+                @(posedge m_axis_tvalid);
+                $display("[ERROR] Sampler active with sample num == 0");
+                $finish;
+            end
+            begin
+                @(negedge dut.generator_inst.enable);
+            end
+        join_any
+        disable wait_sampler_active_proc;
+        repeat(30) @(posedge clk_adc);
+        
+        // Данный тест должен приводить к тому, что сэмплер будет давать крайние значения вместо заданного pulse height из-за OTR=1
+        // TODO известно что при таких настройках OTR = 1 постоянно. Легко предсказать уровень
+        // Дописать авто тест
+        $display("[TB] Test 2. Edge cases. OTR == 1. (7/7)");
+        run_test_case(
+            .pulse_width(10),
+            .pulse_period(125),
+            .pulse_height(10),
+            .pulse_num(5),
+            .sample_num(65),
+            .skip_reset(1),
+            .randomize_start_timing(1),
+            .out_of_range_val(1),
+            .randomize_out_of_range(0)
+        );
+        $display("[TB] Test 2 complete");
+
+        // $finish; // TODO remove
+
+        $display("[TB] Test 3. Random tests");
+        for (int i = 0; i < 100; i++) begin
+            int r_w, r_p, r_n, r_h, r_sn;
+            bit r_skip, r_otr, r_otr_rand;
+
+            // Генерируем параметры
+            r_p    = $urandom_range(50, 150);          // Период от 5 до 50
+            r_w    = $urandom_range(10, r_p);         // Ширина не больше периода
+            r_n    = $urandom_range(1, 10);          // Количество импульсов
+            r_h    = $urandom_range(0, 2**(`MIN(ADC_DATA_WIDTH, DAC_DATA_WIDTH))-1);       // Высота импульса
+            r_sn   = $urandom_range(1, 40);          // Число сэмплов
+            r_skip = $urandom_range(0, 1);           // Случайный сброс (0 - сброс, 1 - пропуск)
+            r_otr  = $urandom_range(0, 1);           // Out Of Range стартовое значение
+            r_otr_rand = $urandom_range(0, 1);       // Сделать OTR случайным
+
+            if (VERBOSE >= 1)
+                $display("[TB] --- Test #%0d (Config: W=%0d, P=%0d, N=%0d, H=%0d, SN=%0d, SkipReset=%0b) ---", 
+                        i+1, r_w, r_p, r_n, r_h, r_sn, r_skip);
+                
+            run_test_case(
+                .pulse_width(r_w),
+                .pulse_period(r_p),
+                .pulse_height(r_h),
+                .pulse_num(r_n),
+                .sample_num(r_sn),
+                .skip_reset(r_skip),
+                .randomize_start_timing(0),
+                .out_of_range_val(r_otr),
+                .randomize_out_of_range(r_otr_rand)
+            );
+
+            wait(dut.generator_inst.enable == 0);   //  Проверка на завершение работы
+            #50;
+        end
+        $display("[TB] Test 3 complete");
         
         $display("[TB] ALL PASSED");
+        $display("[TB] Maximum clock deviation of stats %0.2f", CLOCK_DEVIATION);
         $finish;
     end
 

rtl/sampler/src/sampler.sv

@@ -83,9 +83,9 @@ module sampler
                         if (cnt_smp_num != smp_num_reg) begin
                             cnt_smp_num <= cnt_smp_num +1;
                             buffer_ready <= 1;
-                            if (!out_of_range_reg) begin
+                            // if (!out_of_range_reg) begin
                                 buffer       <= data_converted;
-                            end 
+                            // end 
                         end else begin
                             cnt_smp_num <= '0;
                             buffer_ready <= 0;
@@ -120,7 +120,7 @@ module sampler
                         if (cnt_smp_num != smp_num_reg) begin
                             cnt_smp_num <= cnt_smp_num +1;
                             buffer_ready <= 1;
-                            if (!out_of_range_reg) begin
+                            // if (!out_of_range_reg) begin
                                 buffer <= {buffer[DATA_WIDTH*(PACK_FACTOR-1)-1:0], data_converted};
                                 if (cnt == PACK_FACTOR-1) begin
                                     cnt <= 0;
@@ -129,7 +129,7 @@ module sampler
                                 else begin
                                     cnt <= cnt + 1;
                                 end
-                        end 
+                            // end 
                         end else begin
                             cnt_smp_num <= '0;
                             buffer_ready <= 0;