rtl: sampler validation changes

designs/adc_dac_synchoronizer/debug.xdc

@@ -1,10 +1,3 @@
 # Primary clocks
 create_clock -name eth_clk -period 8.000  [get_ports dac_clk_in]
-create_clock -name acc_clk -period 15.385  [get_ports adc_clk_in]
-
-
-# Asynchronous clock groups
-
-set_clock_groups -name ASYNC_ETH_ACC -asynchronous \
-    -group [get_clocks eth_clk] \
-    -group [get_clocks acc_clk]
+create_clock -name acc_clk -period 15.385  [get_ports adc_clk_in]

designs/adc_dac_synchoronizer/sync_top.sv

@@ -2,113 +2,104 @@
 
 module sync_top
 #(
-    parameter int unsigned DAC_DATA_WIDTH = 14,
-    parameter int unsigned ADC_DATA_WIDTH = 12,
-    parameter int unsigned PACK_FACTOR    = 1,
-    parameter int unsigned PROCESS_MODE   = 0
+    parameter int unsigned DAC_DATA_WIDTH = 14, // DAC bit-width
+    parameter int unsigned ADC_DATA_WIDTH = 12, // ADC bit-width
+    parameter int unsigned PACK_FACTOR    = 1,  // number of ADC readings per transaction
+    parameter int unsigned PROCESS_MODE   = 0,  // representation format of ADC readings (0 - direct code, 1 - 2's completment)
+    parameter int unsigned ZERO_LEVEL     = 0
 )
 (
-    input  adc_clk_in,
-    input  adc_rst,
-
-    input  dac_clk_in,
-    input  dac_rst,
-
-    input  dac_start,
-
+    input  clk_adc,
+    input  rst_adc,
+    input  clk_dac,
+    input  rst_dac,
+    input  start,
+    input  out_of_range,
     input  [31:0]                 pulse_width,
     input  [31:0]                 pulse_period,
     input  [DAC_DATA_WIDTH-1:0]   pulse_height,
-    input  [15:0]                 pulse_num,
-    input  [31:0]                 smp_num,
-
-    output logic [ADC_DATA_WIDTH*PACK_FACTOR-1:0] m_axis_tdata,
-    output logic                                  m_axis_tvalid
+    input  [15:0]                 pulse_num,    // DAC counter limit
+    input  [31:0]                 smp_num,      // ADC counter limit
+    output [ADC_DATA_WIDTH*PACK_FACTOR-1:0] m_axis_tdata,
+    output                                  m_axis_tvalid
 );
 
     //------------------------------------------------------------
     // Internal signals
     //------------------------------------------------------------
-
-   (* MARK_DEBUG="true" *) logic sample_req;
-   (* MARK_DEBUG="true" *) logic sample_req_sync1;
-   (* MARK_DEBUG="true" *) logic sample_req_sync2;
-   (* MARK_DEBUG="true" *) logic sample_req_sync3;
-
-   (* MARK_DEBUG="true" *) logic sample_done;
-   (* MARK_DEBUG="true" *) logic sample_done_sync1;
-   (* MARK_DEBUG="true" *) logic sample_done_sync2;
-   (* MARK_DEBUG="true" *) logic sample_done_sync3;
-
-   (* MARK_DEBUG="true" *) logic pulse;
-   (* MARK_DEBUG="true" *) logic [DAC_DATA_WIDTH-1:0] pulse_height_out;
-
-    //------------------------------------------------------------
-    // Simple DAC -> ADC test source
-    //
-    // generator output is directly connected to sampler input
-    // with width truncation:
-    //
-    // pulse_height_out[13:0] -> data_in[11:0]
-    //------------------------------------------------------------
-  (* MARK_DEBUG="true" *)  logic [ADC_DATA_WIDTH-1:0] data_in;
-  (* MARK_DEBUG="true" *)  logic out_of_range;
-
-    assign data_in      = pulse_height_out[ADC_DATA_WIDTH-1:0];
-    assign out_of_range = 1'b0;
+    wire dac_done, dac_request, adc_done, adc_request;
+    wire [DAC_DATA_WIDTH-1:0] dac_signal;
+    wire [ADC_DATA_WIDTH-1:0] adc_singnal;
+    generate
+        if (ADC_DATA_WIDTH > DAC_DATA_WIDTH) begin : g_pad_zeros
+            assign adc_singnal = { {(ADC_DATA_WIDTH - DAC_DATA_WIDTH){1'b0}}, dac_signal };
+        end 
+        else begin : g_truncate
+            assign adc_singnal = dac_signal[ADC_DATA_WIDTH-1:0];
+        end
+    endgenerate
 
     //------------------------------------------------------------
     // DAC -> ADC CDC
     //------------------------------------------------------------
-    always_ff @(posedge adc_clk_in or posedge adc_rst) begin
-        if (adc_rst) begin
-            sample_req <= 1'b0;
-            sample_req_sync2  <= 1'b0;
-            sample_req_sync3 <= 1'b0;
-        end
+    logic [2:0] stretch;    // 125/65~=2. Чтобы поймать единичный импульс, растянем его во времени
+    logic [1:0] sync_DA;
+    wire        dac_done_stretched;
+    
+    always_ff @(posedge clk_dac or posedge rst_dac)
+    begin
+        if (rst_dac)
+            stretch <= 0;
         else begin
-            sample_req_sync2 <= sample_req_sync1;
-            sample_req_sync3  <= sample_req_sync2;
-            sample_req <= sample_req_sync3;
+            stretch[0] <= dac_done;
+            stretch[1] <= stretch[0];
+            stretch[2] <= stretch[1];
         end
     end
+    assign dac_done_stretched = |stretch;
+
+    always_ff @(posedge clk_adc or posedge rst_adc) begin
+        if (rst_adc)
+            sync_DA <= 0;
+        else begin
+            sync_DA[0] <= dac_done_stretched;
+            sync_DA[1] <= sync_DA[0];
+        end
+    end
+    assign adc_request = sync_DA[1];
 
     //------------------------------------------------------------
     // ADC -> DAC CDC
     //------------------------------------------------------------
-    always_ff @(posedge dac_clk_in or posedge dac_rst) begin
-        if (dac_rst) begin
-            sample_done <= 1'b0;
-            sample_done_sync2 <= 1'b0;
-            sample_done_sync3 <= 1'b0;
-        end
+    logic [1:0] sync_AD;
+
+    always_ff @(posedge clk_dac or posedge rst_dac) begin
+        if (rst_dac)
+            sync_AD <= 0;
         else begin
-            sample_done_sync2 <= sample_done_sync1;
-            sample_done_sync3 <= sample_done_sync2;
-            sample_done <= sample_done_sync3;
+            sync_AD[0] <= adc_done;
+            sync_AD[1] <= sync_AD[0];
         end
     end
+    assign dac_request = sync_AD[1];
 
     //------------------------------------------------------------
     // Generator
     //------------------------------------------------------------
     generator #(
-        .DATA_WIDTH(DAC_DATA_WIDTH)
+        .DATA_WIDTH(DAC_DATA_WIDTH),
+        .ZERO_LEVEL(ZERO_LEVEL)
     ) generator_inst (
-        .clk_in(dac_clk_in),
-        .rst(dac_rst),
-        .start(dac_start),
-
+        .clk_dac(clk_dac),
+        .rst(rst_dac),
+        .start(start),
         .pulse_width(pulse_width),
         .pulse_period(pulse_period),
         .pulse_height(pulse_height),
         .pulse_num(pulse_num),
-
-        .sample_done(sample_done),
-
-        .pulse(pulse),
-        .pulse_height_out(pulse_height_out),
-        .sample_req(sample_req_sync1)
+        .dac_out(dac_signal),
+        .request(dac_request),
+        .done(dac_done)
     );
 
     //------------------------------------------------------------
@@ -119,18 +110,15 @@ module sync_top
         .PACK_FACTOR(PACK_FACTOR),
         .PROCESS_MODE(PROCESS_MODE)
     ) sampler_inst (
-        .clk_in(adc_clk_in),
-        .rst(adc_rst),
-
-        .data_in(data_in),
+        .clk_in(clk_adc),
+        .rst(rst_adc),
+        .data_in(adc_singnal),
         .out_of_range(out_of_range),
-
         .smp_num(smp_num),
-        .sample_req(sample_req),
-
         .m_axis_tdata(m_axis_tdata),
         .m_axis_tvalid(m_axis_tvalid),
-        .sample_done(sample_done_sync1)
+        .request(adc_request),
+        .done(adc_done)
     );
 
 endmodule

designs/adc_dac_synchoronizer/tb_sync_top.sv

@@ -2,39 +2,45 @@
 
 module tb_top;
 
-    localparam DAC_DATA_WIDTH = 14;
-    localparam ADC_DATA_WIDTH = 12;
-    localparam PACK_FACTOR    = 1;
-    localparam PROCESS_MODE   = 0;
+    //------------------------------------------------------------
+    // Параметры
+    //------------------------------------------------------------
+    localparam DAC_DATA_WIDTH       = 14;
+    localparam ADC_DATA_WIDTH       = 12;
+    localparam PACK_FACTOR          = 1;
+    localparam PROCESS_MODE         = 0;
+    localparam LOGIC_ZERO_LEVEL     = 0; // DAC -5V for logic zero
+    localparam VOLTAGE_ZERO_LEVEL   = 2**(DAC_DATA_WIDTH-1); // DAC 0V for logic zero
+    localparam CLK_DAC_PERIOD       = 8;
+    localparam CLK_ADC_PERIOD       = 15.385;
+
+    localparam ZERO_LEVEL           = LOGIC_ZERO_LEVEL; // "logic" VS "true"
 
     //------------------------------------------------------------
-    // clocks / reset
+    // Тактовые сигналы и сброс
     //------------------------------------------------------------
-    logic adc_clk_in;
-    logic adc_rst;
-
-    logic dac_clk_in;
-    logic dac_rst;
-
+    logic clk_dac;
+    logic rst_dac;
+    logic clk_adc;
+    logic rst_adc;
     //------------------------------------------------------------
-    // control
+    // Управление и конфиг
     //------------------------------------------------------------
     logic dac_start;
-
-    logic [31:0] pulse_width;
-    logic [31:0] pulse_period;
-    logic [DAC_DATA_WIDTH-1:0] pulse_height;
-    logic [15:0] pulse_num;
-    logic [31:0] smp_num;
-
+    logic [31:0]                pulse_width;
+    logic [31:0]                pulse_period;
+    logic [DAC_DATA_WIDTH-1:0]  pulse_height;
+    logic [15:0]                pulse_num;
+    logic [31:0]                smp_num;
     //------------------------------------------------------------
-    // outputs
+    // Входы
     //------------------------------------------------------------
-    logic [ADC_DATA_WIDTH*PACK_FACTOR-1:0] m_axis_tdata;
-    logic                                  m_axis_tvalid;
-
-    integer valid_count;
-
+    reg out_of_range;
+    //------------------------------------------------------------
+    // Выходы
+    //------------------------------------------------------------
+    wire [ADC_DATA_WIDTH*PACK_FACTOR-1:0] m_axis_tdata;
+    wire                                  m_axis_tvalid;
     //------------------------------------------------------------
     // DUT
     //------------------------------------------------------------
@@ -42,127 +48,260 @@ module tb_top;
         .DAC_DATA_WIDTH(DAC_DATA_WIDTH),
         .ADC_DATA_WIDTH(ADC_DATA_WIDTH),
         .PACK_FACTOR(PACK_FACTOR),
-        .PROCESS_MODE(PROCESS_MODE)
+        .PROCESS_MODE(PROCESS_MODE),
+        .ZERO_LEVEL(ZERO_LEVEL)
     ) dut (
-        .adc_clk_in(adc_clk_in),
-        .adc_rst(adc_rst),
-
-        .dac_clk_in(dac_clk_in),
-        .dac_rst(dac_rst),
-
-        .dac_start(dac_start),
-
+        .clk_adc(clk_adc),
+        .clk_dac(clk_dac),
+        .rst_adc(rst_adc),
+        .rst_dac(rst_dac),
+        .start(dac_start),
         .pulse_width(pulse_width),
         .pulse_period(pulse_period),
         .pulse_height(pulse_height),
         .pulse_num(pulse_num),
         .smp_num(smp_num),
-
         .m_axis_tdata(m_axis_tdata),
-        .m_axis_tvalid(m_axis_tvalid)
+        .m_axis_tvalid(m_axis_tvalid),
+        .out_of_range(out_of_range)
     );
 
-    //------------------------------------------------------------
-    // ADC clock
-    //------------------------------------------------------------
+    // Тактовые сигналы
     initial begin
-        adc_clk_in = 1'b0;
-        forever #5 adc_clk_in = ~adc_clk_in;   // 100 MHz
+        clk_adc = 0;
+        forever #(CLK_ADC_PERIOD/2) clk_adc = ~clk_adc;
+    end
+    initial begin
+        clk_dac = 0;
+        forever #(CLK_DAC_PERIOD/2) clk_dac = ~clk_dac;
     end
 
-    //------------------------------------------------------------
-    // DAC clock
-    //------------------------------------------------------------
+    // === Таски для тестипрования ===
+    // Таска сброса DAC DUT
+    task automatic reset_dut_dac(
+        input int rst_duration    // сколько тактов держать сброс
+    );
+        rst_dac <= 1;
+        repeat(rst_duration) @(posedge clk_dac);
+        rst_dac <= 0;
+    endtask
+
+    // Таска сброса ADC DUT
+    task automatic reset_dut_adc(
+        input int rst_duration    // сколько тактов держать сброс
+    );
+        rst_adc <= 1;
+        repeat(rst_duration) @(posedge clk_adc);
+        rst_adc <= 0;
+    endtask
+
+    // Таска запуска DUT
+    task automatic start_dut(
+        input int start_duration    // сколько тактов держать импульс
+    );
+        dac_start <= 1;
+        repeat(start_duration) @(posedge clk_dac);
+        dac_start <= 0;
+    endtask
+
+    // Таска конфигурации DUT
+    task automatic set_config(
+        input logic [31:0]                  w,  // ширина импульса
+        input logic [31:0]                  p,  // период импульса
+        input logic [15:0]                  n,  // количество импульсов
+        input logic [DAC_DATA_WIDTH-1:0]    h,  // высота импульса
+        input logic [31:0]                  sn  // число сэмплов
+    );
+        // Задаем конфигурационные регистры
+        @(posedge clk_dac);
+        pulse_width  <= w;
+        pulse_period <= p;
+        pulse_num    <= n;
+        pulse_height <= h;
+        smp_num      <= sn;
+    endtask
+
+    // // Таска проверки устойчивости к долгим управляющим импульсам
+    // task automatic check_impulses;
+    //     // Локальные переменные для хранения случайных параметров
+    //     int rand_start_duration;
+    //     int rand_delay;
+    //     int rand_ack;
+    //     bit rand_first;
+    //     int total_impulse_cycles = 0;
+
+    //     int pulse_w = 11;
+    //     int pulse_p = 31;
+    //     int pulse_n = 5;
+    //     int pulse_h = 1024;
+
+    //     $display("[TB] -check_impulses- Check system stability under random latencies");
+
+    //     // Установка конфигурации
+    //     set_config(
+    //         .w(pulse_w), 
+    //         .p(pulse_p), 
+    //         .n(pulse_n), 
+    //         .h(pulse_h)
+    //     );
+
+    //     reset_dut(5);
+    //     repeat(2) @(posedge clk);
+
+    //     // Старт норме 1 такт. Сделаем случайным от 5 до 25 тактов.
+    //     rand_start_duration = $urandom_range(5, 25);
+    //     $display("[TB] Long start: %0d clocks", rand_start_duration);
+
+    //     // Фоновый процесс подсчета тактов импульса
+    //     fork 
+    //         begin : counter_proc
+    //             forever begin
+    //                 @(negedge clk); // 180 deg. phase shift for "DAC strobing signal"
+    //                 if (dac_out == pulse_h) begin
+    //                     total_impulse_cycles++;
+    //                 end
+    //             end
+    //         end
+    //     join_none
+        
+    //     // Параллельный запуск длинного старта и обработки синхронизации
+    //     fork
+    //         // Поток 1: Удерживаем старт аномально долго
+    //         begin
+    //             start_dut(rand_start_duration);
+    //         end
+    //         // Поток 2: Обслуживаем n=4 циклов синхронизации со случайными задержками
+    //         begin
+    //             repeat(pulse_n) begin
+    //                 // Рандомизируем параметры для каждого из 4-х рукопожатий
+    //                 rand_first = $urandom;               // Случайно: Самплер первый (1) или Генератор первый (0)
+    //                 rand_delay = $urandom_range(1, 8);   // Случайная задержка ожидания (1..8 тактов)
+    //                 rand_ack   = $urandom_range(5, 10); // Аномально долгий удерживаемый импульс sampler_done (10..30 тактов)
+
+    //                 synchronize(
+    //                     .sampler_first(rand_first),
+    //                     .delay_before_ack(rand_delay),
+    //                     .ack_duration(rand_ack)
+    //                 );
+    //             end
+    //         end
+    //     join
+    //     repeat(pulse_p+5) @(posedge clk);
+    //     disable counter_proc;
+    //     // Ожидание завершения переходных процессов
+    //     repeat(10) @(posedge clk);
+    //     if (total_impulse_cycles == pulse_w*pulse_n)
+    //         $display("[TB] -check_impulses- Pulse generation CORRECT");
+    //     else begin
+    //             $display("[ERROR] -check_impulses- Pulse generation INCORRECT. Total number of pulses: %d, must be: %d", total_impulse_cycles, pulse_w*pulse_n);
+    //             $finish;
+    //     end
+    //     $display("[TB] -check_impulses- Done");
+    // endtask
+
+    // task automatic run_test_case(
+    //     input int pulse_w,
+    //     input int pulse_p,
+    //     input int pulse_n,
+    //     input int pulse_h,
+    //     input bit skip_reset,   // skip reset sequence on demand
+    //     input bit count_level   // count ticks of amplitude == pulse_h or amplitude != pulse_h
+    // );
+    //     int total_impulse_cycles = 0;
+
+    //     if (!skip_reset) begin
+    //         reset_dut(1);
+    //         @(posedge clk);
+    //     end
+
+    //     set_config(
+    //         .w(pulse_w), 
+    //         .p(pulse_p), 
+    //         .n(pulse_n), 
+    //         .h(pulse_h)
+    //     );
+    //     @(posedge clk);
+
+    //     start_dut(1);
+        
+    //     // Фоновый процесс подсчета тактов импульса
+    //     fork
+    //         begin : counter_proc
+    //             forever begin
+    //                 @(negedge clk); // 180 deg. phase shift for "DAC strobing signal"
+    //                 if (count_level) begin
+    //                     if (dac_out == pulse_h) begin
+    //                         total_impulse_cycles++;
+    //                     end
+    //                 end
+    //                 else begin
+    //                     if (dac_out != current_zero_level) begin
+    //                         total_impulse_cycles++;
+    //                     end
+    //                 end
+    //             end
+    //         end
+    //     join_none
+
+    //     repeat(pulse_n) begin
+    //         synchronize(
+    //             .sampler_first(0),
+    //             .delay_before_ack(1),
+    //             .ack_duration(2)
+    //         );
+    //     end
+    //     repeat(pulse_p+5) @(posedge clk);
+    //     disable counter_proc;
+    //     repeat(10) @(posedge clk);
+
+    //     if (count_level) begin
+    //         if (total_impulse_cycles == pulse_w*pulse_n)
+    //             $display("[TB] -run_test_case- Pulse generation CORRECT");
+    //         else begin
+    //                 $display("[ERROR] -run_test_case- Pulse generation INCORRECT. Total number of pulses: %d, must be: %d", total_impulse_cycles, pulse_w*pulse_n);
+    //                 $finish;
+    //         end
+    //     end
+    //     else begin
+    //         if (total_impulse_cycles == 0)
+    //             $display("[TB] -run_test_case- Pulse generation CORRECT");
+    //         else begin
+    //                 $display("[ERROR] -run_test_case- Pulse generation INCORRECT. Total number of pulses: %d, must be: %d", total_impulse_cycles, 0);
+    //                 $finish;
+    //         end
+    //     end
+    // endtask
+
+    // --- ОСНОВНОЙ ПРОЦЕСС ТЕСТИРОВАНИЯ ---
     initial begin
-        dac_clk_in = 1'b0;
-        forever #8 dac_clk_in = ~dac_clk_in;   // slower domain
-    end
-
-    //------------------------------------------------------------
-    // monitor output stream
-    //------------------------------------------------------------
-    always @(posedge adc_clk_in) begin
-        if (m_axis_tvalid) begin
-            valid_count = valid_count + 1;
-
-            $display("[%0t] VALID: data=%0d",
-                     $time,
-                     m_axis_tdata);
-        end
-    end
-
-    //------------------------------------------------------------
-    // test
-    //------------------------------------------------------------
-    initial begin
-
-        adc_rst      = 1'b1;
-        dac_rst      = 1'b1;
-
-        dac_start    = 1'b0;
+        $display("[TB] Tests start");
 
+        // Инициализация
+        dac_start = 0;
         pulse_width  = 0;
         pulse_period = 0;
         pulse_height = 0;
         pulse_num    = 0;
         smp_num      = 0;
+        out_of_range = 0;
+        fork
+            reset_dut_adc(3);
+            reset_dut_dac(6);
+        join
+        @(posedge clk_dac);
+        @(posedge clk_adc);
+        set_config(
+            .w(50),
+            .p(125),
+            .n(5),
+            .h(1024),
+            .sn(65)
+        );
+        start_dut(1);
 
-        valid_count  = 0;
-
-        //--------------------------------------------------------
-        // reset
-        //--------------------------------------------------------
-        repeat (10) @(posedge adc_clk_in);
-        repeat (10) @(posedge dac_clk_in);
-
-        adc_rst = 1'b0;
-        dac_rst = 1'b0;
-
-        repeat (5) @(posedge dac_clk_in);
-
-        //--------------------------------------------------------
-        // config
-        //--------------------------------------------------------
-        pulse_width  = 32'd3;
-        pulse_period = 32'd8;
-        pulse_height = 14'd200;
-        pulse_num    = 16'd4;
-        smp_num      = 32'd8;
-
-        //--------------------------------------------------------
-        // start
-        //--------------------------------------------------------
-        @(posedge dac_clk_in);
-        dac_start = 1'b1;
-
-        @(posedge dac_clk_in);
-        dac_start = 1'b0;
-
-        $display("==================================");
-        $display("TEST START");
-        $display("==================================");
-
-        //--------------------------------------------------------
-        // wait
-        //--------------------------------------------------------
-        repeat (600) @(posedge adc_clk_in);
-
-        //--------------------------------------------------------
-        // check
-        //--------------------------------------------------------
-        if (valid_count > 0) begin
-            $display("==================================");
-            $display("TEST PASSED");
-            $display("valid_count = %0d", valid_count);
-            $display("==================================");
-        end
-        else begin
-            $display("==================================");
-            $display("TEST FAILED");
-            $display("No valid output detected");
-            $display("==================================");
-        end
+        
 
+        $display("[TB] ALL PASSED");
         $finish;
     end
 

designs/reflectometer_base/Makefile

@@ -17,6 +17,7 @@ RTL_DIR = ../../rtl
 include ../../scripts/vivado.mk
 
 SYN_FILES += reflectometer.sv
+SYN_FILES += tb_reflectometer.sv
 SYN_FILES += $(sort $(shell find ../../rtl -type f \( -name '*.v' -o -name '*.sv' \)))
 
 XCI_FILES = $(sort $(shell find ../../rtl/ethernet-udp/src -type f -name '*.xci'))

designs/reflectometer_base/tb_reflectometer.sv

@@ -0,0 +1,267 @@
+`timescale 1ns / 1ps
+
+module tb_reflectometer;
+
+    // parameters
+    localparam int unsigned DAC_DATA_WIDTH = 14;
+    localparam int unsigned ADC_DATA_WIDTH = 12;
+    localparam PACK_FACTOR = 1;     // not used in TB
+    localparam PROCESS_MODE = 0;    // 0 - uint, 1 - int
+    localparam ZERO_LEVEL = 8192;   // DAC zero voltage representation (2^14 / 2)
+    localparam ACCUM_WIDTH = 32;    // accumulator number bit witdth
+    localparam N_MAX = 4096;        // max value of windows to average by experiments
+    localparam WINDOW_SIZE = 65;    // fixed subwindow size to average by time
+    localparam PACKET_SIZE = 1024;  // bytes per UDP packet
+
+    localparam int unsigned ADC_CLK_MHZ = 65;
+    localparam int unsigned DAC_CLK_MHZ = 125;
+
+    // may be changed for test purposes
+    localparam int unsigned PULSE_WIDTH = 2**6;
+    localparam int unsigned PULSE_PERIOD = 2**8;
+    localparam int unsigned PULSE_NUM = 10;
+    localparam int unsigned PULSE_HEIGHT = 2**12;
+    localparam int unsigned PULSE_PERIOD_ADC = (int'(real'(ADC_CLK_MHZ) / real'(DAC_CLK_MHZ) * real'(PULSE_PERIOD)) / int'(WINDOW_SIZE)) * int'(WINDOW_SIZE);
+    
+    initial begin
+        if (PULSE_WIDTH <= 0)
+            $fatal(1, "PULSE_WIDTH should be positive");
+        if (PULSE_PERIOD <= 0)
+            $fatal(1, "PULSE_PERIOD should be positive");
+        if (PULSE_NUM <= 0)
+            $fatal(1, "PULSE_NUM should be positive");
+        if (PULSE_HEIGHT <= 0)
+            $fatal(1, "PULSE_HEIGHT should be positive");
+        if (PULSE_WIDTH >= 2**32-1)
+            $fatal(1, "PULSE_WIDTH too high");
+        if (PULSE_PERIOD >= 2**32-1)
+            $fatal(1, "PULSE_PERIOD too high");
+        if (PULSE_NUM >= 2**16-1)
+            $fatal(1, "PULSE_NUM too high");
+        if (PULSE_HEIGHT >= 2**DAC_DATA_WIDTH-1)
+            $fatal(1, "PULSE_HEIGHT too high");
+        if (PULSE_PERIOD_ADC % WINDOW_SIZE == 0)
+            $fatal(1, "PULSE_PERIOD_ADC isn't multiple of WINDOW_SIZE");
+    end
+
+    // DUT signals
+    logic clk200, clk_eth_phy_tx, clk_eth_phy_rx; // GMII clocks
+    logic rst_n;
+    wire [3:0] status_leds; // [ None, dac_start, m_axis_valid, clk_wiz_locked ]
+
+    wire dac_clk, dac_en;
+    wire [DAC_DATA_WIDTH-1:0] dac_data;
+    wire adc_clk;
+    logic adc_otr;
+    logic [ADC_DATA_WIDTH-1:0] adc_data;
+
+    wire [7:0]   s_axis_tx_tdata;
+    wire         s_axis_tx_tvalid;
+    logic        s_axis_tx_tready;
+    wire         s_axis_tx_tlast;
+    
+    logic        phy_ready;
+    wire         accum_tx_start;
+    logic [7:0]  m_axis_rx_tdata;
+    logic        m_axis_rx_tvalid;
+    logic        m_axis_rx_tlast;
+    logic        m_axis_rx_tready;
+
+    logic [127:0] dut_config = 0;
+
+    // DUT
+    reflectometer_top #(
+        .DAC_DATA_WIDTH(DAC_DATA_WIDTH),
+        .ADC_DATA_WIDTH(ADC_DATA_WIDTH),
+        .PACK_FACTOR(PACK_FACTOR),
+        .PROCESS_MODE(PROCESS_MODE),
+        .ZERO_LEVEL(ZERO_LEVEL),
+        .ACCUM_WIDTH(ACCUM_WIDTH),
+        .N_MAX(N_MAX),
+        .WINDOW_SIZE(WINDOW_SIZE),
+        .PACKET_SIZE(PACKET_SIZE)
+    ) DUT (
+        .sys_clk(clk200),                  // main clk 200 mhz
+        .rst_n(rst_n),                     // rst_n
+        .led(status_leds),                 // indication [3:0]
+        .gmii_rx_clk(clk_eth_phy_rx),      // ext. clk from PHY
+        .gmii_tx_clk(clk_eth_phy_tx),      // ext. clk from PHY
+        // accumulated data stream
+        .s_axis_tx_tdata(s_axis_tx_tdata),  
+        .s_axis_tx_tvalid(s_axis_tx_tvalid), 
+        .s_axis_tx_tready(s_axis_tx_tready), 
+        .s_axis_tx_tlast(s_axis_tx_tlast),  
+        // controller data stream
+        .m_axis_rx_tdata(m_axis_rx_tdata), 
+        .m_axis_rx_tvalid(m_axis_rx_tvalid), 
+        .m_axis_rx_tlast(m_axis_rx_tlast),  
+        .m_axis_rx_tready(m_axis_rx_tready), 
+        
+        .req_ready(phy_ready),        // AXI-stream requester ready
+        .send_req(accum_tx_start),         // AXI-stream start transmit
+        .p2_clk(dac_clk),           // DAC clk
+        .p2_data(dac_data),          // DAC [DAC_DATA_WIDTH-1:0] data
+        .p2_wrt(dac_en),           // DAC write enable
+        .ch2_clk(adc_clk),          // ADC clk
+        .ch2_data(adc_data),         // ADC [ADC_DATA_WIDTH-1:0] data
+        .ch2_otr(adc_otr)           // ADC signal out-of-range
+    );
+
+    // clocks
+    initial begin
+        // 200 MHz    
+        clk200 = 1'b0;
+        forever #2.5 clk200 = ~clk200;
+    end
+    initial begin
+        // 125 MHz
+        clk_eth_phy_tx = 1'b0;
+        forever #4 clk_eth_phy_tx = ~clk_eth_phy_tx;
+    end
+    initial begin
+        // 125 MHz
+        clk_eth_phy_rx = 1'b0;
+        forever #4 clk_eth_phy_rx = ~clk_eth_phy_rx;
+    end
+
+    // ADC input noise simulation
+    always @(posedge adc_clk or negedge rst_n) begin
+        if (!rst_n) begin
+            adc_data <= '0; 
+        end else begin
+            adc_data <= $urandom() & ((1 << ADC_DATA_WIDTH) - 1);
+        end
+    end
+    assign adc_otr = 1'b0;
+
+    // AXIS tasks
+    task automatic axis_send_byte(
+        ref  logic       clk,
+        input  logic [7:0] data,
+        input  logic       last,
+        ref    logic       tvalid,
+        ref    logic [7:0] tdata,
+        ref    logic       tlast,
+        input  logic       tready
+    );
+        @(posedge clk);
+        tdata  <= data;
+        tlast  <= last;
+        tvalid <= 1'b1;
+
+        // Ждем готовности приемника
+        wait(tready === 1'b1);
+
+        @(posedge clk);
+        tvalid <= 1'b0;
+        tlast  <= 1'b0;
+    endtask
+
+    task automatic dut_soft_reset();
+        axis_send_byte(
+            .clk(clk_eth_phy_rx),
+            .data(8'b00001111),
+            .last(1'b1),
+            .tvalid(m_axis_rx_tvalid),
+            .tdata(m_axis_rx_tdata),
+            .tlast(m_axis_rx_tlast),
+            .tready(m_axis_rx_tready)
+        );
+    endtask
+
+    task automatic dut_start();
+        axis_send_byte(
+            .clk(clk_eth_phy_rx),
+            .data(8'b11110000),
+            .last(1'b1),
+            .tvalid(m_axis_rx_tvalid),
+            .tdata(m_axis_rx_tdata),
+            .tlast(m_axis_rx_tlast),
+            .tready(m_axis_rx_tready)
+        );
+    endtask
+
+//    task automatic dut_send_config(
+//        input logic [127:0] ctrl_config
+//    );
+//        // команда set_data
+//        axis_send_byte(
+//            .clk(clk_eth_phy_rx),
+//            .data(8'b10001000),
+//            .last(1'b0),
+//            .tvalid(m_axis_rx_tvalid),
+//            .tdata(m_axis_rx_tdata),
+//            .tlast(m_axis_rx_tlast),
+//            .tready(m_axis_rx_tready)
+//        );
+//        // config burst
+//        for (int i = 0; i < 16; i++) begin
+//            logic [7:0] byte_to_send;
+//            logic       is_last;
+
+//            // get byte
+//            byte_to_send = ctrl_config[i*8 +: 8];
+//            // tlast for last byte
+//            is_last = (i == 15);
+
+//            axis_send_byte(
+//                .clk(clk_eth_phy_rx),
+//                .data(byte_to_send),
+//                .last(is_last),
+//                .tvalid(m_axis_rx_tvalid),
+//                .tdata(m_axis_rx_tdata),
+//                .tlast(m_axis_rx_tlast),
+//                .tready(m_axis_rx_tready)
+//            );
+//        end
+//    endtask
+
+
+
+    // some helpers for controller axis
+    
+    // GAME PLAN
+    // 1. setup reflectometer
+    // 2. create some reference signal with noise + virtual ADC
+    // 3. setup m_axis endpoint for controller to start reflectometer (create multiple tasks)
+    // 4. setup s_axis endpoint for data gathering and plotting
+    // 5. check standalone reflectometer
+    // 6. add reference signal averaging loop throw generator pulse posedge detection
+    // 7. visual comparision of reference VS reflectometer
+    // 8. add statistics for signal comparision (MSE/RMSE)  
+    
+    // main TB
+    initial begin
+        // setup
+        rst_n = 1'b0;
+        s_axis_tx_tready = 1'b0;
+        m_axis_rx_tdata = 1'b0;
+        m_axis_rx_tvalid = 1'b0;
+        m_axis_rx_tlast = 1'b0;
+        phy_ready = 1'b0;
+        
+        // startup
+        #100;
+        rst_n = 1'b1;
+        wait(DUT.clk_wiz_ctrl_inst.locked == 1'b1);
+        #20;
+        $display("=== clocks ready / wiz. locked ===");
+        #40;
+        // ready to work
+        
+        dut_config[31:0]                    = PULSE_WIDTH;
+        dut_config[63:32]                   = PULSE_PERIOD;
+        dut_config[79:64]                   = PULSE_NUM;
+        dut_config[79+DAC_DATA_WIDTH:80]    = PULSE_HEIGHT;
+        dut_config[127:96]                  = PULSE_PERIOD_ADC;
+        
+//       dut_send_config(dut_config);
+        dut_start();
+        // dut_start();
+        #1000;
+        // dut_soft_reset();
+
+        $display("=== ALL BASIC TESTS PASSED ===");
+        $finish;
+    end
+endmodule

rtl/generator/README.md

@@ -1,7 +1,7 @@
 # Генератор
 
 Модуль выполняет задачу формирования последовательности импульсов заданной амплитуды, длительности и периода.  
-Дополнительно реализован механизм синхронизации с модулем сэмплера через сигналы `sample_req` и `sample_done`, позволяющий запускать сбор данных для каждого импульса и ожидать подтверждения завершения выборки перед переходом к следующему импульсу.
+Дополнительно реализован механизм синхронизации с модулем сэмплера через сигналы `request` и `done`, позволяющий запускать сбор данных для каждого импульса и ожидать подтверждения завершения выборки перед переходом к следующему импульсу.
 
 ---
 
@@ -22,7 +22,7 @@
 
 ## Список входных портов
 
-### clk_in
+### clk_dac
 Сигнал тактирования модуля.
 
 ### rst
@@ -47,25 +47,25 @@
 ### [15:0] pulse_num
 Количество импульсов, которое необходимо сгенерировать.
 
-### sample_done
-Сигнал подтверждения от сэмплера о завершении выборки данных для текущего импульса.
+### request
+Сигнал запроса на синхронизацию от сэмплера для текущего импульса.
 
 ---
 
 ## Список выходных портов
 
-pulse
+### dac_wrt
 Выходной сигнал разрешения записи сигнала 
 
-[DATA_WIDTH-1:0] pulse_height_out
+### [DATA_WIDTH-1:0] dac_out
 Выходное значение амплитуды сигнала.
 
 Во время активной части импульса равно `pulse_height`, вне импульса — `ZERO_LEVEL`.
 
-sample_req
-Сигнал запроса на запуск выборки в модуле сэмплера.
+### done
+Сигнал запроса на запуск синхронизации с сэмплером для текущего импульса.
 
-Поднимается в начале каждого нового импульса и снимается после получения `sample_done`.
+Поднимается в начале каждого нового импульса и снимается после получения `request`.
 
 ---
 
@@ -74,11 +74,11 @@ sample_req
 После прихода сигнала `start` модуль:
 
 - фиксирует входные параметры генерации
-- сбрасывает внутренние счетчики
 - поднимает `enable = 1`
-- формирует первый `sample_req`
+- выполняет `pulse_num` циклов работы
+- - типичный цикл состоит в ожидании синхронизации (`synced`), после чего запуск генерации импульса
 
-После этого начинается последовательная генерация импульсов.
+Синхронизация представляет из себя простое рукопожатие с внешним модулем, имеющим сигналы `request`/`done` работающими в соответствии с этими сигналами генератора. Один из модулей, входит в ожидание и ставит на свой done активный уровень, после чего ждет, пока второй, запаздывающий модуль не войдет в свой режим ожидания, и не выставит для своего done активный уровень. Для каждого из модулей, на следующий такт после выставления активного уровня, производится проверка своего request. Так, при получении активного request (иными словами активного done от внешнего модуля), модуль незамедлительно опускает уровень своего done и начинает работать. Done подымается до активного уровня хотя-бы на один такт работы соответствующего модуля.
 
 ---
 

rtl/generator/src/generator.sv

@@ -1,105 +1,87 @@
 `timescale 1ns / 1ps
 
-
 module generator
 #(
     parameter DATA_WIDTH = 14,
     parameter ZERO_LEVEL = 8192 // 8192 or 0
-    )
+)
 (
-    input clk_in,
+    input clk_dac,
     input rst,
     input start,
     input [31:0]           pulse_width,
     input [31:0]           pulse_period,
     input [DATA_WIDTH-1:0] pulse_height,
     input [15:0]           pulse_num,
-    input sample_done,
+    input request,
     
-    output pulse,
-    output[DATA_WIDTH-1:0] pulse_height_out,
-    output logic sample_req
+    output logic [DATA_WIDTH-1:0] dac_out,
+    output logic done
+);
+    logic [DATA_WIDTH-1:0] pulse_height_reg;
+    logic [31:0] pulse_width_reg, pulse_period_reg;
+    logic [15:0] pulse_num_reg;
     
-    );
-    
-  (* MARK_DEBUG="true" *)  logic [DATA_WIDTH-1:0] pulse_height_reg, pulse_height_out_reg;
-    
-  (* MARK_DEBUG="true" *)  logic [31:0] pulse_width_reg, pulse_period_reg;
-  (* MARK_DEBUG="true" *)  logic [15:0] pulse_num_reg;
-    
-  (* MARK_DEBUG="true" *)  logic enable;
-  (* MARK_DEBUG="true" *)  logic [15:0] cnt_pulse_num;
-  (* MARK_DEBUG="true" *)  logic [31:0] cnt_period;
+    logic [15:0] cnt_pulse_num;
+    logic [31:0] cnt_pulse_period;
 
-    
-    always @(posedge clk_in) begin
+    logic enable, synced;
+
+    always @(posedge clk_dac) begin
         if (rst) begin
-            pulse_height_reg <= ZERO_LEVEL;
-            pulse_height_out_reg <= ZERO_LEVEL;
-            pulse_width_reg <= '0;
-            pulse_period_reg <= '0;
-            pulse_num_reg <= '0;
-            enable <= 0;
-            cnt_pulse_num <= '0;
-            cnt_period <= '0;
-            sample_req <= 0;
-        end else begin
+            pulse_height_reg   <=  ZERO_LEVEL;
+            pulse_width_reg    <=  0;
+            pulse_period_reg   <=  0;
+            pulse_num_reg      <=  0;
+            cnt_pulse_num      <=  0;
+            cnt_pulse_period   <=  0;
+            dac_out            <=  ZERO_LEVEL;
+            done               <=  0;
+            enable             <=  0;
+            synced             <=  0;
+        end 
+        else begin
+            // wait start for updating registers
             if (start & !enable) begin
-                enable <= 1'b1;
-                cnt_pulse_num <= '0;
-                cnt_period <= '0;
-
-                sample_req <= 1;
-                
-                pulse_width_reg <= pulse_width;
-                pulse_period_reg <= pulse_period;
-                pulse_num_reg <= pulse_num;
-                pulse_height_reg <= pulse_height;
-            end 
+                enable              <= 1;
+                pulse_width_reg     <= pulse_width;
+                pulse_period_reg    <= pulse_period;
+                pulse_num_reg       <= pulse_num;
+                pulse_height_reg    <= pulse_height;
+            end
+            // main work cycle
             if (enable) begin
-
-                if (!sample_req && (cnt_period == 0)) begin
-                    pulse_height_out_reg <= ZERO_LEVEL;
-                    if (sample_done) begin
-                        sample_req <= 1'b0;
-                    end
-                    
-                    if (!sample_done) begin
-                        if (cnt_pulse_num == pulse_num_reg - 1) begin
-                            enable <= 1'b0;
+                if (cnt_pulse_num != pulse_num_reg) begin
+                    // wait for synchronization with sampler
+                    if (!synced) begin
+                        if (request & done) begin
+                            synced  <= 1;
+                            done    <= 0;
                         end
-                        else begin
-                            cnt_pulse_num <= cnt_pulse_num + 1;
-                            sample_req <= 1'b1;
-                            cnt_period <= 1;
+                        else
+                            done <= 1;
+                    end
+                    else begin
+                        if (cnt_pulse_period != pulse_period_reg) begin
+                            if (cnt_pulse_period < pulse_width_reg)
+                                dac_out <= pulse_height_reg;
+                            else
+                                dac_out <= ZERO_LEVEL;
+                            cnt_pulse_period++;
+                        end
+                        else if (cnt_pulse_period == pulse_period_reg) begin
+                            cnt_pulse_num++;
+                            cnt_pulse_period    <=  0;
+                            synced              <=  0;
+                            dac_out             <=  ZERO_LEVEL;
                         end
                     end
                 end
-                 else begin
-                        
-                    if (cnt_period <= pulse_width_reg) begin
-                        pulse_height_out_reg <= pulse_height_reg;
-                    end else begin
-                        pulse_height_out_reg <= ZERO_LEVEL;
-                    end
-                    if (cnt_period == pulse_period_reg) begin
-                        cnt_period <= 0;
-                    end else begin
-                        cnt_period <= cnt_period + 1;
-                    end
-                    if (sample_req && sample_done) begin
-                        sample_req <= 0;
-                    end
+                else if (cnt_pulse_num == pulse_num_reg) begin
+                    cnt_pulse_num   <=  0;
+                    enable          <=  0;
                 end
             end
         end
     end
-
-     OBUF OBUF_pulse_clk (
-        .I(clk_in),
-        .O(pulse)
-    );
-    
-    assign pulse_height_out = pulse_height_out_reg;
-    
 endmodule

rtl/generator/tests/generator_tb.sv

@@ -1,114 +1,360 @@
 `timescale 1ns / 1ps
 
 module generator_tb;
+    // === Параметры ===
+    localparam DATA_WIDTH = 14;
+    localparam LOGIC_ZERO_LEVEL = 0; // DAC -5V for logic zero
+    localparam VOLTAGE_ZERO_LEVEL = 2**(DATA_WIDTH-1); // DAC 0V for logic zero
+    localparam CLK_PERIOD = 8;
+    parameter string ZERO_LEVEL = "logic"; // "logic" VS "true"
 
-    parameter DATA_WIDTH = 14;
-    parameter ZERO_LEVEL = 8192;
-    parameter CLK_PERIOD = 16;
-
+    // === Сигналы ===
+    // Системные сигналы
     logic clk;
     logic rst;
     logic start;
+    // Входные сигналы
+    logic [31:0]            pulse_width;    // config reg
+    logic [31:0]            pulse_period;   // config reg
+    logic [DATA_WIDTH-1:0]  pulse_height;   // config reg
+    logic [15:0]            pulse_num;      // config reg
+    logic sampler_done;             // sampler request for synchronization
+    // Выходные сигналы
+    wire [DATA_WIDTH-1:0] dac_out;  // DAC input logic signal
+    wire generator_done;            // generator request for synchronization
 
-    logic [31:0] pulse_width;
-    logic [31:0] pulse_period;
-    logic [DATA_WIDTH-1:0] pulse_height;
-    logic [15:0] pulse_num;
-
-    logic pulse;
-    logic [DATA_WIDTH-1:0] pulse_height_out;
+    // === Переменные ===
+    int current_zero_level;
+    initial begin
+        if (ZERO_LEVEL == "true")
+            current_zero_level = VOLTAGE_ZERO_LEVEL;
+        else
+            current_zero_level = LOGIC_ZERO_LEVEL;
+    end
 
     // DUT
-    generator #(
-        .DATA_WIDTH(DATA_WIDTH)
-    ) dut (
-        .clk_in(clk),
-        .rst(rst),
-        .start(start),
-        .pulse_width(pulse_width),
-        .pulse_period(pulse_period),
-        .pulse_height(pulse_height),
-        .pulse_num(pulse_num),
-        .pulse(pulse),
-        .pulse_height_out(pulse_height_out)
-    );
+    generate
+        if (ZERO_LEVEL == "true") begin : gen_dut_true
+            generator #(
+                .DATA_WIDTH(DATA_WIDTH),
+                .ZERO_LEVEL(VOLTAGE_ZERO_LEVEL)
+            ) dut (
+                .clk_dac(clk),
+                .rst(rst),
+                .start(start),
+                .pulse_width(pulse_width),
+                .pulse_period(pulse_period),
+                .pulse_height(pulse_height),
+                .pulse_num(pulse_num),
+                .dac_out(dac_out),
+                .done(generator_done),
+                .request(sampler_done)
+            );
+            initial $display("[TB] Generator compiled. ZERO_LEVEL: TRUE");
+        end 
+        else if (ZERO_LEVEL == "logic") begin : gen_dut_logic
+            generator #(
+                .DATA_WIDTH(DATA_WIDTH),
+                .ZERO_LEVEL(LOGIC_ZERO_LEVEL)
+            ) dut (
+                .clk_dac(clk),
+                .rst(rst),
+                .start(start),
+                .pulse_width(pulse_width),
+                .pulse_period(pulse_period),
+                .pulse_height(pulse_height),
+                .pulse_num(pulse_num),
+                .dac_out(dac_out),
+                .done(generator_done),
+                .request(sampler_done)
+            );
+            initial $display("[TB] Generator compiled. ZERO_LEVEL: LOGIC");
+        end
+        else begin : gen_dut_error
+            // Защита от дурака
+            initial begin
+                $display("[ERROR] Unknown value ZERO_LEVEL: %s", ZERO_LEVEL);
+                $finish;
+            end
+        end
+    endgenerate
 
-    // Clock
+    // Тактовые сигналы
     initial begin
         clk = 0;
         forever #(CLK_PERIOD/2) clk = ~clk;
     end
 
-    initial begin
-        $display("\n=== GENERATOR TEST ===\n");
+    // === Таски для тестипрования ===
+    // Таска синхронизации, одно рукопожатие
+    task automatic synchronize(
+        input bit sampler_first,      // 1 - выставить sampler_done ДО генератора, 0 - ПОСЛЕ
+        input int delay_before_ack,   // Если sampler_first=0: задержка ПОСЛЕ gen_done. Если 1: задержка от НАЧАЛА цикла.
+        input int ack_duration        // сколько тактов удерживать sampler_done после встречи сигналов
+    );
+        if (sampler_first) begin
+            // --- сэмплер готов до генератора ---
+            repeat(delay_before_ack) @(posedge clk);
+            sampler_done <= 1;
+            wait(generator_done == 1);
+            repeat(ack_duration) @(posedge clk);
+            sampler_done <= 0;
+        end 
+        else begin
+            // --- генератора готов до сэмплер ---
+            wait(generator_done == 1);
+            repeat(delay_before_ack) @(posedge clk);
+            sampler_done <= 1;
+            repeat(ack_duration) @(posedge clk);
+            sampler_done <= 0;
+        end
+    endtask
 
+    // Таска сброса DUT
+    task automatic reset_dut(
+        input int rst_duration    // сколько тактов держать сброс
+    );
+        rst <= 1;
+        repeat(rst_duration) @(posedge clk);
+        rst <= 0;
+    endtask
+
+    // Таска запуска DUT
+    task automatic start_dut(
+        input int start_duration    // сколько тактов держать импульс
+    );
+        start <= 1;
+        repeat(start_duration) @(posedge clk);
+        start <= 0;
+    endtask
+
+    // Таска конфигурации DUT
+    task automatic set_config(
+        input logic [31:0]              w,  // ширина импульса
+        input logic [31:0]              p,  // период импульса
+        input logic [15:0]              n,  // количество импульсов
+        input logic [DATA_WIDTH-1:0]    h   // высота импульса
+    );
+        // Задаем конфигурационные регистры
+        @(posedge clk);
+        pulse_width  <= w;
+        pulse_period <= p;
+        pulse_num    <= n;
+        pulse_height <= h;
+    endtask
+
+    // Таска проверки устойчивости к долгим управляющим импульсам
+    task automatic check_impulses;
+        // Локальные переменные для хранения случайных параметров
+        int rand_start_duration;
+        int rand_delay;
+        int rand_ack;
+        bit rand_first;
+        int total_impulse_cycles = 0;
+
+        int pulse_w = 11;
+        int pulse_p = 31;
+        int pulse_n = 5;
+        int pulse_h = 1024;
+
+        $display("[TB] -check_impulses- Check system stability under random latencies");
+
+        // Установка конфигурации
+        set_config(
+            .w(pulse_w), 
+            .p(pulse_p), 
+            .n(pulse_n), 
+            .h(pulse_h)
+        );
+
+        reset_dut(5);
+        repeat(2) @(posedge clk);
+
+        // Старт норме 1 такт. Сделаем случайным от 5 до 25 тактов.
+        rand_start_duration = $urandom_range(5, 25);
+        $display("[TB] Long start: %0d clocks", rand_start_duration);
+
+        // Фоновый процесс подсчета тактов импульса
+        fork 
+            begin : counter_proc
+                forever begin
+                    @(negedge clk); // 180 deg. phase shift for "DAC strobing signal"
+                    if (dac_out == pulse_h) begin
+                        total_impulse_cycles++;
+                    end
+                end
+            end
+        join_none
+        
+        // Параллельный запуск длинного старта и обработки синхронизации
+        fork
+            // Поток 1: Удерживаем старт аномально долго
+            begin
+                start_dut(rand_start_duration);
+            end
+            // Поток 2: Обслуживаем n=4 циклов синхронизации со случайными задержками
+            begin
+                repeat(pulse_n) begin
+                    // Рандомизируем параметры для каждого из 4-х рукопожатий
+                    rand_first = $urandom;               // Случайно: Самплер первый (1) или Генератор первый (0)
+                    rand_delay = $urandom_range(1, 8);   // Случайная задержка ожидания (1..8 тактов)
+                    rand_ack   = $urandom_range(5, 10); // Аномально долгий удерживаемый импульс sampler_done (10..30 тактов)
+
+                    synchronize(
+                        .sampler_first(rand_first),
+                        .delay_before_ack(rand_delay),
+                        .ack_duration(rand_ack)
+                    );
+                end
+            end
+        join
+        repeat(pulse_p+5) @(posedge clk);
+        disable counter_proc;
+        // Ожидание завершения переходных процессов
+        repeat(10) @(posedge clk);
+        if (total_impulse_cycles == pulse_w*pulse_n)
+            $display("[TB] -check_impulses- Pulse generation CORRECT");
+        else begin
+                $display("[ERROR] -check_impulses- Pulse generation INCORRECT. Total number of pulses: %d, must be: %d", total_impulse_cycles, pulse_w*pulse_n);
+                $finish;
+        end
+        $display("[TB] -check_impulses- Done");
+    endtask
+
+    task automatic run_test_case(
+        input int pulse_w,
+        input int pulse_p,
+        input int pulse_n,
+        input int pulse_h,
+        input bit skip_reset,   // skip reset sequence on demand
+        input bit count_level   // count ticks of amplitude == pulse_h or amplitude != pulse_h
+    );
+        int total_impulse_cycles = 0;
+
+        if (!skip_reset) begin
+            reset_dut(1);
+            @(posedge clk);
+        end
+
+        set_config(
+            .w(pulse_w), 
+            .p(pulse_p), 
+            .n(pulse_n), 
+            .h(pulse_h)
+        );
+        @(posedge clk);
+
+        start_dut(1);
+        
+        // Фоновый процесс подсчета тактов импульса
+        fork
+            begin : counter_proc
+                forever begin
+                    @(negedge clk); // 180 deg. phase shift for "DAC strobing signal"
+                    if (count_level) begin
+                        if (dac_out == pulse_h) begin
+                            total_impulse_cycles++;
+                        end
+                    end
+                    else begin
+                        if (dac_out != current_zero_level) begin
+                            total_impulse_cycles++;
+                        end
+                    end
+                end
+            end
+        join_none
+
+        repeat(pulse_n) begin
+            synchronize(
+                .sampler_first(0),
+                .delay_before_ack(1),
+                .ack_duration(2)
+            );
+        end
+        repeat(pulse_p+5) @(posedge clk);
+        disable counter_proc;
+        repeat(10) @(posedge clk);
+
+        if (count_level) begin
+            if (total_impulse_cycles == pulse_w*pulse_n)
+                $display("[TB] -run_test_case- Pulse generation CORRECT");
+            else begin
+                    $display("[ERROR] -run_test_case- Pulse generation INCORRECT. Total number of pulses: %d, must be: %d", total_impulse_cycles, pulse_w*pulse_n);
+                    $finish;
+            end
+        end
+        else begin
+            if (total_impulse_cycles == 0)
+                $display("[TB] -run_test_case- Pulse generation CORRECT");
+            else begin
+                    $display("[ERROR] -run_test_case- Pulse generation INCORRECT. Total number of pulses: %d, must be: %d", total_impulse_cycles, 0);
+                    $finish;
+            end
+        end
+    endtask
+
+    // --- ОСНОВНОЙ ПРОЦЕСС ТЕСТИРОВАНИЯ ---
+    initial begin
+        $display("[TB] Tests start");
+
+        // Инициализация
         rst = 1;
         start = 0;
-
         pulse_width  = 0;
         pulse_period = 0;
         pulse_height = 0;
         pulse_num    = 0;
+        sampler_done = 0;
 
-        repeat(5) @(posedge clk);
-        rst = 0;
+        $display("[TB] Test 1. Random latency for control signals");
+        check_impulses();
+        $display("[TB] Test 1 complete");
 
-        // --- Test 1 ---
-        // 3 clk 1, 5 clk 0,  4 pulses
-       repeat(2) @(posedge clk);
-        pulse_width  = 3;
-        pulse_period = 8;
-        pulse_num    = 4;
-        pulse_height = 14'h3FF;
-        start = 1;
+        $display("[TB] Test 2. Random configs");
+        for (int i = 0; i < 25; i++) begin
+            int r_w, r_p, r_n, r_h;
+            bit r_skip;
 
-       repeat(1) @(posedge clk);
-        start = 0;
+            // Генерируем параметры
+            r_p    = $urandom_range(5, 50);          // Период от 5 до 50
+            r_w    = $urandom_range(0, r_p);         // Ширина не больше периода
+            r_n    = $urandom_range(1, 10);          // Количество импульсов
+            r_h    = $urandom_range(1, 2**DATA_WIDTH-1);       // Высота (для 14 бит)
+            r_skip = $urandom_range(0, 1);           // Случайный сброс (0 - сброс, 1 - пропуск)
 
-        repeat(50) @(posedge clk);
+            // Защита от "нулевого" импульса. Невозможно проверить длительность.
+            if (r_h == current_zero_level) begin
+                r_h += $urandom_range(1, 10);
+            end
 
-        // --- Test 2 ---
-        $display("\n--- SECOND RUN ---\n");
+            $display("[TB] --- Test #%0d (Config: W=%0d, P=%0d, N=%0d, H=%0d, SkipReset=%0b) ---", 
+                      i+1, r_w, r_p, r_n, r_h, r_skip);
 
-        @(posedge clk);
-        pulse_width  = 2;
-        pulse_period = 5;
-        pulse_num    = 3;
-        pulse_height = 14'h155;
-        start = 1;
+            run_test_case(
+                .pulse_w(r_w), 
+                .pulse_p(r_p), 
+                .pulse_n(r_n), 
+                .pulse_h(r_h), 
+                .skip_reset(r_skip),
+                .count_level(1)
+            );
+        end
+        $display("[TB] Test 2 complete");
 
-        @(posedge clk);
-        start = 0;
+        $display("[TB] Test 3. Zero level of pulse height");
+        run_test_case(
+            .pulse_w(77), 
+            .pulse_p(131), 
+            .pulse_n(13), 
+            .pulse_h(current_zero_level), 
+            .skip_reset(0),
+            .count_level(0)
+        );
+        $display("[TB] Test 3 complete");
 
-        repeat(40) @(posedge clk);
-        
-        pulse_width  = 3;
-        pulse_period = 8;
-        pulse_num    = 4;
-        pulse_height = 14'h3FF;
-        start = 1;
-
-       repeat(1) @(posedge clk);
-        start = 0;
-        
-        repeat(5) @(posedge clk);
-        start = 1;
-        pulse_height = 14'h155;
-
-       repeat(1) @(posedge clk);
-        start = 0;
-        
-        repeat(50) @(posedge clk);
-
-
-        $display("\n=== TEST FINISHED ===");
+        $display("[TB] ALL PASSED");
         $finish;
     end
 
-    // Display
-    always @(posedge clk) begin
-        $display("t=%0t | pulse=%0b | height=%h",
-                  $time, pulse, pulse_height_out);
-    end
-
 endmodule

rtl/sampler/README.md

@@ -1,7 +1,7 @@
 # Сэмплер
 
 Модуль выполняет задачу сбора данных с выхода АЦП, их обработки, упаковки и передачи дальше с помощью AXI Stream интерфейса.  
-Дополнительно реализован механизм синхронизации с внешним генератором через сигналы `sample_req` и `sample_done`, позволяющий запускать сбор строго по запросу и подтверждать завершение выборки.
+Дополнительно реализован механизм синхронизации с внешним генератором через сигналы `request` и `done`, позволяющий запускать сбор строго по запросу и подтверждать завершение выборки.
 
 ---
 
@@ -41,9 +41,8 @@ out_of_range
 [31:0] smp_num
 Количество валидных отсчетов, которое необходимо собрать после получения запроса на выборку.
 
-sample_req
-Сигнал запроса на запуск выборки.  
-При его активации модуль начинает сбор данных и переходит в активное состояние (`enable = 1`).
+request
+Сигнал запроса на синхронизацию от генератора для текущего импульса.
 
 ---
 
@@ -57,9 +56,10 @@ m_axis_tvalid
 Урезанный AXI Stream формат, сигнал валидности выходных данных.  
 Формируется при готовности очередного пакета.
 
-sample_done
-Сигнал завершения выборки.  
-Поднимается после того, как модуль собрал количество валидных отсчетов, равное `smp_num`.
+done
+Сигнал запроса на запуск синхронизации с генератором для текущего импульса.
+
+Поднимается в начале каждого нового импульса и снимается после получения `request`.
 
 ---
 
@@ -86,7 +86,7 @@ sample_done
 
 ### Запуск выборки
 
-Сбор данных начинается только после прихода сигнала `sample_req`.
+Сбор данных начинается только после прихода сигнала `request`.
 
 При этом:
 
@@ -94,7 +94,9 @@ sample_done
 - внутренний счетчик собранных отсчетов обнуляется
 - модуль переходит в активное состояние (`enable = 1`)
 
-Пока `enable = 1`, модуль принимает только валидные отсчеты и считает их.
+Пока `enable = 1`, модуль принимает только валидные отсчеты.
+
+Синхронизация представляет из себя простое рукопожатие с внешним модулем, имеющим сигналы `request`/`done` работающими в соответствии с этими сигналами сэмплера. Один из модулей, входит в ожидание и ставит на свой done активный уровень, после чего ждет, пока второй, запаздывающий модуль не войдет в свой режим ожидания, и не выставит для своего done активный уровень. Для каждого из модулей, на следующий такт после выставления активного уровня, производится проверка своего request. Так, при получении активного request (иными словами активного done от внешнего модуля), модуль незамедлительно опускает уровень своего done и начинает работать. Done подымается до активного уровня хотя-бы на один такт работы соответствующего модуля.
 
 ---
 
@@ -126,7 +128,6 @@ sample_done
 
 Когда количество собранных валидных отсчетов достигает значения `smp_num`:
 
-- поднимается сигнал `sample_done`
 - внутренние счетчики сбрасываются
 - буфер очищается
 - `enable` сбрасывается в `0`
@@ -141,4 +142,3 @@ sample_done
 cd tests
 make sim
 ```
-При успешном завершении теста высвечивается "ALL PASSED".

rtl/sampler/src/sampler.sv

@@ -1,7 +1,5 @@
 `timescale 1ns / 1ps
 
-
-
 module sampler
 #(
     parameter DATA_WIDTH = 12,
@@ -14,16 +12,16 @@ module sampler
     input [DATA_WIDTH-1:0] data_in,
     input out_of_range,
     input [31:0] smp_num,
-    input sample_req,
+    input done,
 
     output logic [DATA_WIDTH*PACK_FACTOR-1:0]  m_axis_tdata,
     output logic                              m_axis_tvalid,
-    output logic sample_done
+    output logic request
     );
    (* MARK_DEBUG="true" *) logic [DATA_WIDTH-1:0] data_converted;
    (* MARK_DEBUG="true" *) logic out_of_range_reg;
     (* MARK_DEBUG="true" *) logic [31:0] smp_num_reg, cnt_smp_num;
-   (* MARK_DEBUG="true" *) logic enable;
+   (* MARK_DEBUG="true" *) logic enable, enable_d;
     
     generate
        if (PROCESS_MODE) begin 
@@ -68,37 +66,37 @@ module sampler
                 buffer_ready <= 0;
                 cnt_smp_num <= '0;
                 smp_num_reg <= '0;
-                enable <= '0;
-                sample_done <= 0;
+                enable <= 0;
+                request <= 0;
             end
             else begin
                 buffer_ready <= 0;
-                if (sample_done && !sample_req) begin
-                    sample_done <= 1'b0;
-                end
-                if (!enable && sample_req && !sample_done) begin
-                    enable      <= 1;
-                    cnt_smp_num <= 0;
-                    smp_num_reg <= smp_num;
-                end
-                if (enable) begin
-                    if (!out_of_range_reg) begin
-                        if (cnt_smp_num != smp_num_reg) begin
+                if (!enable) begin
+                    if (request && done) begin
+                        enable  <= 1;
+                        request <= 0;
+                        cnt_smp_num <= 0;
+                        smp_num_reg <= smp_num;
+                    end else begin
+                        request <= 1;
+                    end
+                end else begin
+                    if (cnt_smp_num != smp_num_reg) begin
+                        cnt_smp_num <= cnt_smp_num +1;
+                        buffer_ready <= 1;
+                        if (!out_of_range_reg) begin
                             buffer       <= data_converted;
-                            buffer_ready <= 1;
-                            cnt_smp_num <= cnt_smp_num +1;
                         end 
+                        end
                         else begin
                             cnt_smp_num <= '0;
-                            sample_done <= 1'b1;
                             buffer_ready <= 0;
-                            buffer <= '0;
                             enable <= 0;
+                            buffer <= '0;
                         end
                     end
                 end
             end
-        end
       end  else begin
         always @(posedge clk_in) begin
             if (rst) begin
@@ -108,42 +106,42 @@ module sampler
                 cnt_smp_num <= '0;
                 smp_num_reg <= '0;
                 enable <= 0;
-                sample_done <= 0;
+                request <= 0;
             end
             else begin
                 buffer_ready <= 0;
-                if (sample_done && !sample_req) begin
-                    sample_done <= 1'b0;
-                end
-                if (!enable && sample_req && !sample_done) begin
-                    enable      <= 1;
-                    cnt_smp_num <= 0;
-                    smp_num_reg <= smp_num;
-                end
-                if (enable) begin
-                    if (!out_of_range_reg) begin
-                        if (cnt_smp_num != smp_num_reg) begin
-                            cnt_smp_num <= cnt_smp_num +1;
+                 if (!enable) begin
+                    if (request && done) begin
+                        enable  <= 1;
+                        request <= 0;
+                        cnt_smp_num <= 0;
+                        smp_num_reg <= smp_num;
+                    end else begin
+                        request <= 1;
+                    end
+                end else begin
+                    if (cnt_smp_num != smp_num_reg) begin
+                        cnt_smp_num <= cnt_smp_num +1;
+                        buffer_ready <= 1;
+                        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;
-                                buffer_ready <= 1;
                                 buffer <= {buffer[DATA_WIDTH*(PACK_FACTOR-1)-1:0], data_converted};
                             end
                             else begin
                                 cnt <= cnt + 1;
                             end
                         end 
+                        end
                         else begin
-                            sample_done <= 1'b1;
                             cnt_smp_num <= '0;
                             buffer_ready <= 0;
-                            buffer <= '0;
                             enable <= 0;
+                            cnt <= 0;
                         end
                     end
                 end
-            end
         end
       end
     endgenerate

rtl/sampler/tests/Makefile

@@ -1,51 +0,0 @@
-# SPDX-License-Identifier: MIT
-#
-# Copyright (c) 2025 FPGA Ninja, LLC
-#
-# Authors:
-# - Alex Forencich
-#
-
-# FPGA settings
-FPGA_PART = xc7a35tfgg484-1
-FPGA_TOP = sampler
-FPGA_ARCH = artix7
-
-RTL_DIR = ../src
-
-
-include ../../../scripts/vivado.mk
-
-SYN_FILES += $(sort $(shell find ../src -type f \( -name '*.v' -o -name '*.sv' \)))
-
-XCI_FILES = $(sort $(shell find ../src -type f -name '*.xci'))
-
-XDC_FILES += ../../../constraints/ax7a035b.xdc
-
-SYN_FILES += sampler_main_tb.sv
-SIM_TOP = sampler_tb
-
-
-program: $(PROJECT).bit
-	echo "open_hw_manager" > program.tcl
-	echo "connect_hw_server" >> program.tcl
-	echo "open_hw_target" >> program.tcl
-	echo "current_hw_device [lindex [get_hw_devices] 0]" >> program.tcl
-	echo "refresh_hw_device -update_hw_probes false [current_hw_device]" >> program.tcl
-	echo "set_property PROGRAM.FILE {$(PROJECT).bit} [current_hw_device]" >> program.tcl
-	echo "program_hw_devices [current_hw_device]" >> program.tcl
-	echo "exit" >> program.tcl
-	vivado -nojournal -nolog -mode batch -source program.tcl
-
-$(PROJECT).mcs $(PROJECT).prm: $(PROJECT).bit
-	echo "write_cfgmem -force -format mcs -size 16 -interface SPIx4 -loadbit {up 0x0000000 $*.bit} -checksum -file $*.mcs" > generate_mcs.tcl
-	echo "exit" >> generate_mcs.tcl
-	vivado -nojournal -nolog -mode batch -source generate_mcs.tcl
-	mkdir -p rev
-	COUNT=100; \
-	while [ -e rev/$*_rev$$COUNT.bit ]; \
-	do COUNT=$$((COUNT+1)); done; \
-	COUNT=$$((COUNT-1)); \
-	for x in .mcs .prm; \
-	do cp $*$$x rev/$*_rev$$COUNT$$x; \
-	echo "Output: rev/$*_rev$$COUNT$$x"; done;

rtl/sampler/tests/sampler_main_tb.sv

@@ -1,132 +0,0 @@
-`timescale 1ns / 1ps
-
-module sampler_tb;
-
-    parameter DATA_WIDTH   = 12;
-    parameter PROCESS_MODE = 0;
-    parameter CLK_PERIOD   = 15.3846;
-    parameter TEST_NUM     = 1000;
-
-    logic clk;
-    logic rst;
-
-    logic [DATA_WIDTH-1:0] data_in;
-    logic out_of_range;
-
-    logic [DATA_WIDTH-1:0] m_axis_tdata;
-    logic m_axis_tvalid;
-
-    integer errors = 0;
-
-    sampler #(
-        .DATA_WIDTH(DATA_WIDTH),
-        .PROCESS_MODE(PROCESS_MODE)
-    ) dut (
-        .clk_in(clk),
-        .rst(rst),
-        .data_in(data_in),
-        .out_of_range(out_of_range),
-        .m_axis_tdata(m_axis_tdata),
-        .m_axis_tvalid(m_axis_tvalid)
-    );
-
-    initial begin
-        clk = 0;
-        forever #(CLK_PERIOD/2) clk = ~clk;
-    end
-
-    function automatic [DATA_WIDTH-1:0] ref_convert(input [DATA_WIDTH-1:0] din);
-        if (PROCESS_MODE == 0)
-            return din;
-        else if (din == {1'b1, {(DATA_WIDTH-1){1'b0}}})
-            return din;
-        else
-            return din[DATA_WIDTH-1] ?
-                   {1'b1, (~din[DATA_WIDTH-2:0] + 1'b1)} :
-                   din;
-    endfunction
-
-    task send(input [DATA_WIDTH-1:0] word, input bit oor);
-        @(posedge clk);
-        data_in      <= word;
-        out_of_range <= oor;
-    endtask
-
-    logic [DATA_WIDTH-1:0] exp_d0, exp_d1, exp_d2;
-    logic oor_d0, oor_d1, oor_d2;
-
-    initial begin
-        $display("\n=== RANDOM SAMPLER TEST===\n");
-
-        rst = 1;
-        data_in = 0;
-        out_of_range = 0;
-
-        exp_d0 = 0;
-        exp_d1 = 0;
-        exp_d2 = 0;
-
-        oor_d0 = 1;
-        oor_d1 = 1;
-        oor_d2 = 1;
-
-        repeat(5) @(posedge clk);
-        rst = 0;
-        repeat(2) @(posedge clk);
-
-        repeat (TEST_NUM) begin
-            logic [DATA_WIDTH-1:0] rand_data;
-            bit rand_oor;
-
-            rand_data = $urandom_range(0, (1 << DATA_WIDTH) - 1);
-            rand_oor  = ($urandom_range(0, 99) < 20);
-
-            @(negedge clk);
-
-            if (!oor_d2) begin
-                if (m_axis_tvalid !== 1) begin
-                    $display("ERROR: valid=0");
-                    errors++;
-                end
-
-                if (m_axis_tdata !== exp_d2) begin
-                    $display("ERROR: data mismatch");
-                    $display(" expected = %h", exp_d2);
-                    $display(" got      = %h", m_axis_tdata);
-                    errors++;
-                end
-            end
-
-            send(rand_data, rand_oor);
-
-            exp_d2 = exp_d1;
-            exp_d1 = exp_d0;
-            exp_d0 = ref_convert(rand_data);
-
-            oor_d2 = oor_d1;
-            oor_d1 = oor_d0;
-            oor_d0 = rand_oor;
-        end
-
-        @(posedge clk);
-
-
-        if (!oor_d2) begin
-        
-            if (m_axis_tdata !== exp_d2) begin
-                $display("ERROR: final mismatch");
-                $display(" expected = %h", exp_d2);
-                $display(" got      = %h", m_axis_tdata);
-                errors++;
-            end
-        end
-
-        if (errors == 0)
-            $display("\n========== ALL PASSED ==========\n");
-        else
-            $display("\n========== FAILED: %0d errors ==========\n", errors);
-
-        $finish;
-    end
-
-endmodule

rtl/sampler/tests/sampler_tb.sv

@@ -0,0 +1,194 @@
+`timescale 1ns / 1ps
+
+module sampler_tb;
+
+    localparam DATA_WIDTH   = 12;
+    localparam PACK_FACTOR  = 1;
+    localparam PROCESS_MODE = 0;
+    localparam CLK_PERIOD   = 15.3846;
+
+    logic clk;
+    logic rst;
+
+    logic [DATA_WIDTH-1:0] data_in;
+    logic out_of_range;
+
+    logic [31:0] smp_num;
+
+    logic done;
+    logic request;
+
+    logic [DATA_WIDTH*PACK_FACTOR-1:0] m_axis_tdata;
+    logic m_axis_tvalid;
+
+    int received_count;
+
+    sampler #(
+        .DATA_WIDTH  (DATA_WIDTH),
+        .PACK_FACTOR (PACK_FACTOR),
+        .PROCESS_MODE(PROCESS_MODE)
+    ) dut (
+        .clk_in       (clk),
+        .rst          (rst),
+
+        .data_in      (data_in),
+        .out_of_range (out_of_range),
+
+        .smp_num      (smp_num),
+        .done         (done),
+
+        .m_axis_tdata (m_axis_tdata),
+        .m_axis_tvalid(m_axis_tvalid),
+
+        .request      (request)
+    );
+
+    // =====================================================
+    // CLOCK
+    // =====================================================
+    initial begin
+        clk = 0;
+        forever #(CLK_PERIOD/2) clk = ~clk;
+    end
+
+    // =====================================================
+    // RESET
+    // =====================================================
+    initial begin
+        rst = 1;
+        data_in = 0;
+        out_of_range = 0;
+        done = 0;
+        smp_num = 0;
+
+        repeat(5) @(posedge clk);
+        rst = 0;
+    end
+
+    // =====================================================
+    // OUTPUT COUNTER
+    // =====================================================
+    always @(posedge clk) begin
+        if (m_axis_tvalid)
+            received_count++;
+    end
+
+    // =====================================================
+    // FEED DATA
+    // =====================================================
+    task automatic feed_data_stream(
+        input int num_words,
+        input bit random_data,
+        input bit random_out_of_range
+    );
+        logic [DATA_WIDTH-1:0] value;
+        bit oor;
+    begin
+        value = 1;
+
+        for (int i = 0; i < num_words; i++) begin
+
+            if (random_data)
+                value = $urandom_range(1, (1<<DATA_WIDTH)-1);
+            else
+                value = value + 1;
+
+            if (random_out_of_range)
+                oor = ($urandom_range(0,3) == 0);
+            else
+                oor = 0;
+
+            data_in      = value;
+            out_of_range = oor;
+
+            @(posedge clk);
+        end
+
+        out_of_range = 0;
+    end
+    endtask
+
+    // =====================================================
+    // TEST CASE
+    // =====================================================
+    task automatic run_test_case(
+        input int n,
+        input bit random_data,
+        input bit random_out_of_range
+    );
+    begin
+        received_count = 0;
+
+        data_in = 0;
+        out_of_range = 0;
+        done = 0;
+
+        smp_num = n;
+
+        // handshake
+        @(posedge clk);
+        done <= 1'b1;
+        wait(request == 1'b1);
+        @(posedge clk);
+        done <= 1'b0;
+
+        // wait enable
+        wait(dut.enable == 1'b1);
+
+        // feed data
+        feed_data_stream(n + 10, random_data, random_out_of_range);
+
+        // wait completion
+        wait(dut.enable == 1'b0);
+
+        $display("Expected smp_num=%0d Received=%0d", smp_num, received_count);
+
+        if (received_count == smp_num)
+            $display("[OK]");
+        else
+            $display("[ERROR]");
+
+        repeat(10) @(posedge clk);
+    end
+    endtask
+
+    // =====================================================
+    // RANDOM TESTS
+    // =====================================================
+    task automatic random_stress_test;
+        int n;
+    begin
+        for (int i = 0; i < 20; i++) begin
+            n = $urandom_range(5,20);
+
+            $display("\n--- TEST %0d --- n=%0d", i, n);
+
+            run_test_case(
+                n,
+                1,
+                1
+            );
+        end
+    end
+    endtask
+
+    // =====================================================
+    // MAIN
+    // =====================================================
+    initial begin
+
+        $display("\n=== BASIC TEST ===");
+        run_test_case(10, 0, 0);
+
+        $display("\n=== OUT_OF_RANGE TEST ===");
+        run_test_case(20, 1, 1);
+
+        $display("\n=== RANDOM STRESS TEST ===");
+        random_stress_test();
+
+        $display("\n=== TEST FINISHED ===");
+        $finish;
+
+    end
+
+endmodule