`timescale 1ns / 1ps
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// tb_ps2_mouse —— 单独验证 PS/2 鼠标接收逻辑（不跑 CPU，几秒出结果）
//
//   模拟 PS/2 鼠标发 3 字节包：
//     byte0 = 标志字节（bit3 必须为 1 才是有效的鼠标数据；bit0/1/2 = 左/右/中键）
//     byte1 = dx（有符号）    byte2 = dy（有符号）
//   检查 cpu21_ps2_mouse 是否给出正确的 ev_valid / ev_dx / ev_dy / ev_btn。
//
//   PS/2 时序：DUT 在 ps2_clk 的**下降沿**采样 ps2_data，所以这里先把数据摆好，
//   再拉低时钟。一帧 11 位 = 起始 0 + 8 位数据(LSB 先) + **奇校验** + 停止 1。
//   奇校验 = 校验位让 data + parity 共 9 位里 1 的个数为奇数（真设备就是这么发的）。
//
//   方向约定：PS/2 的 **dx 正 = 右、dy 正 = 上**（真鼠标往上推，byte2 是正数）；
//   而软件（saolei.c / cpu21_pointer）里 **dy 正 = 向下（行号增加）**，
//   所以 cpu21_ps2_mouse 上报前把 dy 取负 —— 本测试就是盯这个约定：
//   发“向上”的 dy，事件里必须得到负的 dy。
//
//   跑法（Vivado 的 xvlog/xelab/xsim 或其它仿真器都行）：
//     xvlog srcs/rtl/cpu21_ps2_mouse.v srcs/tb/tb_ps2_mouse.v
//     xelab -top tb_ps2_mouse -snapshot ps2sim
//     xsim ps2sim -R
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module tb_ps2_mouse;

    reg clk = 1'b0;
    reg reset = 1'b1;
    reg ps2_clk = 1'b1;
    reg ps2_data = 1'b1;

    wire        ev_valid;
    wire [7:0]  ev_dx;
    wire [7:0]  ev_dy;
    wire [4:0]  ev_btn;
    wire [15:0] rx_count;

    always #10 clk = ~clk;              // 50 MHz，和板上 CPU 主频一致

    cpu21_ps2_mouse dut (
        .clk          (clk),
        .reset        (reset),
        .ps2_clk_i    (ps2_clk),
        .ps2_clk_oe_o (),
        .ps2_data_i   (ps2_data),
        .ps2_data_oe_o(),
        .ev_valid_o   (ev_valid),
        .ev_dx_o      (ev_dx),
        .ev_dy_o      (ev_dy),
        .ev_btn_o     (ev_btn),
        .rx_count_o   (rx_count)
    );

    // 发一个 PS/2 位：先摆数据，稳定后再拉低时钟（DUT 在下降沿采样）
    task send_bit;
        input b;
        begin
            ps2_data = b;
            #(10_000);
            ps2_clk = 1'b0;
            #(20_000);
            ps2_clk = 1'b1;
            #(20_000);
        end
    endtask

    // 发一个字节：起始 0 + 8 位数据(LSB first) + 奇校验 + 停止 1
    task send_byte;
        input [7:0] d;
        integer i;
        reg p;
        begin
            p = ~^d;                    // 奇校验：data + parity 里 1 的个数为奇数
            send_bit(1'b0);
            for (i = 0; i < 8; i = i + 1)
                send_bit(d[i]);
            send_bit(p);
            send_bit(1'b1);
        end
    endtask

    // 故意发一个校验位错的字节（用于确认校验真的在起作用）
    task send_byte_bad_parity;
        input [7:0] d;
        integer i;
        begin
            send_bit(1'b0);
            for (i = 0; i < 8; i = i + 1)
                send_bit(d[i]);
            send_bit(^d);               // 错误的校验位
            send_bit(1'b1);
        end
    endtask

    integer n_ev = 0;
    integer ok = 1;

    always @(posedge clk) begin
        if (ev_valid) begin
            n_ev = n_ev + 1;
            $display("  [ps2] event #%0d: dx=%0d dy=%0d btn=%b", n_ev, $signed(ev_dx), $signed(ev_dy), ev_btn);
            if (n_ev == 1) begin
                if (($signed(ev_dx) != 8) || ($signed(ev_dy) != -8) || (ev_btn != 5'b00000)) begin
                    $display("  [ps2] FAIL: 第 1 包应为 dx=+8 dy=-8 btn=00000（鼠标向上 -> 事件 dy 为负）");
                    ok = 0;
                end
            end
            if (n_ev == 2) begin
                if (($signed(ev_dx) != -3) || ($signed(ev_dy) != 5) || (ev_btn[0] != 1'b1)) begin
                    $display("  [ps2] FAIL: 第 2 包应为 dx=-3 dy=+5 btn=xxxx1（鼠标向下 -> 事件 dy 为正）");
                    ok = 0;
                end
            end
        end
    end

    integer rx_after_bad;

    initial begin
        $display("[ps2] === PS/2 mouse receiver test ===");
        #2000;
        reset = 1'b0;
        #2000;

        $display("[ps2] 校验位错的字节应该被丢掉");
        send_byte_bad_parity(8'h08);
        #(100_000);
        if (rx_count != 16'd0) begin
            $display("  [ps2] FAIL: 校验错的帧不该被计数（rx_count=%0d）", rx_count);
            ok = 0;
        end
        rx_after_bad = rx_count;

        $display("[ps2] packet 1: flag=0x08(no button) dx=+8 dy=+8（鼠标向右上移）");
        send_byte(8'h08);
        send_byte(8'h08);
        send_byte(8'h08);
        #(100_000);

        $display("[ps2] packet 2: flag=0x09(left) dx=-3 dy=-5（向左下移）");
        send_byte(8'h09);
        send_byte(8'hFD);
        send_byte(8'hFB);
        #(100_000);

        $display("[ps2] rx_count=%0d events=%0d", rx_count, n_ev);
        if ((rx_count != rx_after_bad + 16'd6) || (n_ev != 2) || (ok == 0))
            $display("[ps2] === FAIL ===");
        else
            $display("[ps2] === ALL PASS ===");
        $finish;
    end

endmodule