`timescale 1ns / 1ps
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// tb_ps2_kbd —— 单独验证 PS/2 键盘解码（扫描码集 2）
//
//   发 → 键（E0 74）应产生 dx=+8；发 ↑（E0 75）应产生 dy=-8；
//   发 Enter（5A）应产生 btn=1（开格）；发 左Shift（12）应产生 btn=2（插旗）；
//   松开码（F0 xx）不应产生事件；校验位错的帧应被整帧丢掉。
//
//   PS/2 键盘发扫描码（集 2）：0xF0 前缀 = 下一个码是"松开"，0xE0 前缀 = 扩展键，
//   方向键是扩展键（↑ = E0 75、↓ = E0 72、← = E0 6B、→ = E0 74），
//   所以解码器只对"按下"产生事件。键盘自动重复 = 按住方向键时连续移动。
//
//   跑法：
//     xvlog srcs/rtl/cpu21_ps2_kbd.v srcs/tb/tb_ps2_kbd.v
//     xelab -top tb_ps2_kbd -snapshot kbdsim
//     xsim kbdsim -R
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module tb_ps2_kbd;

    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, ev_dy;
    wire [4:0]  ev_btn;
    wire [15:0] rx_count;

    always #10 clk = ~clk;                  // 50 MHz

    cpu21_ps2_kbd dut (
        .clk        (clk),
        .reset      (reset),
        .ps2_clk_i  (ps2_clk),
        .ps2_data_i (ps2_data),
        .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
            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

    // 校验位错的字节（应被整帧丢掉）
    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);
            send_bit(1'b1);
        end
    endtask

    integer n_ev = 0;
    integer ok = 1;
    integer exp_dx, exp_dy, exp_btn;

    always @(posedge clk) begin
        if (ev_valid) begin
            n_ev = n_ev + 1;
            $display("  [kbd] event #%0d: dx=%0d dy=%0d btn=%b", n_ev, $signed(ev_dx), $signed(ev_dy), ev_btn);
            if ((exp_dx != 999) && ($signed(ev_dx) != exp_dx)) begin
                $display("  [kbd] FAIL: 期望 dx=%0d", exp_dx);
                ok = 0;
            end
            if ((exp_dy != 999) && ($signed(ev_dy) != exp_dy)) begin
                $display("  [kbd] FAIL: 期望 dy=%0d", exp_dy);
                ok = 0;
            end
            if ((exp_btn != 999) && (ev_btn != exp_btn)) begin
                $display("  [kbd] FAIL: 期望 btn=%b", exp_btn);
                ok = 0;
            end
        end
    end

    initial begin
        $display("[kbd] === PS/2 keyboard decode test ===");
        #2000;
        reset = 1'b0;
        #2000;

        // 校验错的字节（0x74）不能被当成"→"键
        $display("[kbd] 校验位错的字节应该被丢掉");
        exp_dx = 999; exp_dy = 999; exp_btn = 999;
        send_byte_bad_parity(8'h74);
        #(100_000);
        if (n_ev != 0) begin
            $display("  [kbd] FAIL: 校验错的帧不该产生事件");
            ok = 0;
        end

        $display("[kbd] 只发松开码 F0 75（不该有事件）");
        send_byte(8'hF0);
        send_byte(8'h75);
        #(100_000);
        if (n_ev != 0) begin
            $display("  [kbd] FAIL: 松开码不该产生事件");
            ok = 0;
        end

        $display("[kbd] → 键（E0 74）期望 dx=+8");
        exp_dx = 8; exp_dy = 0; exp_btn = 0;
        send_byte(8'hE0);
        send_byte(8'h74);
        #(100_000);

        $display("[kbd] ↑ 键（E0 75）期望 dy=-8");
        exp_dx = 0; exp_dy = -8; exp_btn = 0;
        send_byte(8'hE0);
        send_byte(8'h75);
        #(100_000);

        $display("[kbd] Enter（5A）期望 btn=00001");
        exp_dx = 0; exp_dy = 0; exp_btn = 5'b00001;
        send_byte(8'h5A);
        #(100_000);

        $display("[kbd] 左 Shift（12）期望 btn=00010（软件里 = 插旗）");
        exp_dx = 0; exp_dy = 0; exp_btn = 5'b00010;
        send_byte(8'h12);
        #(100_000);

        $display("[kbd] rx_count=%0d events=%0d", rx_count, n_ev);
        if ((ok == 0) || (n_ev != 4))
            $display("[kbd] === FAIL ===");
        else
            $display("[kbd] === ALL PASS ===");
        $finish;
    end

endmodule