`timescale 1ns/1ps

module tb_RelayConTop;

    // 时钟和复位
    reg i_sys_clk;
    reg i_rst_n;
    
    // SPI接口
    reg i_sclk;
    reg i_mosi;
    reg i_cs;
//    wire o_miso;
    
    // 流控制接口
//    wire o_rvaild;
//    reg i_rready;
//    reg i_wvaild;
//    wire o_wready;
    wire o_err;
    
    // 继电器控制输出
    wire [7:0] o_RC_F;
    wire [15:0] o_RC_S;
    wire [31:0] o_RC_T;
    
    // 测试变量
    reg [31:0] spi_data;
    integer test_pass;
    integer test_fail;
    
    // 实例化被测模块
    RelayConTop DUT (
        .i_sys_clk(i_sys_clk),
        .i_rst_n(i_rst_n),
        .i_sclk(i_sclk),
        .i_mosi(i_mosi),
        .i_cs(i_cs),
//        .o_miso(o_miso),
//        .o_rvaild(o_rvaild),
//        .i_rready(i_rready),
//        .i_wvaild(i_wvaild),
//        .o_wready(o_wready),
        .o_err(o_err),
        .o_RC_F(o_RC_F),
        .o_RC_S(o_RC_S),
        .o_RC_T(o_RC_T)
    );
    
    // 时钟生成
    initial begin
        i_sys_clk = 0;
        forever #5 i_sys_clk = ~i_sys_clk; // 20MHz系统时钟
    end
    
    // SPI时钟生成（比系统时钟慢）
    initial begin
        i_sclk = 0;
        forever #50 i_sclk = ~i_sclk; // 2MHz SPI时钟
    end
    
    // 主测试流程
    initial begin
        // 初始化
        initialize();
        
        // 测试计数器
        test_pass = 0;
        test_fail = 0;
        
        $display("=== CPLD2 Controller Test Start ===");
        
        // 测试1: 复位后寄存器读取
        test_reset_registers();

        
        // 测试2: 寄存器写入和读取
        test_register_write_read();
        
        // 测试3: EXEC命令执行测试
        test_exec_command();
        
        // 测试4: 错误条件测试
        test_error_conditions();
        
        // 测试5: SPI连续传输测试
        test_spi_continuous();
        
        // 测试6: 边界条件测试
        test_boundary_conditions();
        
        // 总结
        $display("=== Test Done ===");
        $display("PASS: %0d", test_pass);
        $display("Failed: %0d", test_fail);
        
        if (test_fail == 0) begin
            $display("*** ALL TEST PASSED! ***");
        end else begin
            $display("*** TEST FAILED FOUND!! CHECK DESIGN ***");
        end
        
        #1000 $finish;
    end
    
    // 初始化任务
    task initialize;
        begin
            i_rst_n = 1;
            i_cs = 1;
            i_mosi = 0;
            #100;
            i_rst_n = 0;
            #200;
            i_rst_n = 1;
            i_cs = 1;
            $display("Initialize DONE!");
        end
    endtask
    
    // SPI发送任务
    task spi_send;
        input [31:0] data;
        integer i;
        begin
            #50;
            i_cs = 0;  // 片选有效
            
            for (i = 31; i >= 0 ; i--) begin
                #50;  // 在SCLK上升沿前设置数据
                i_mosi = data[i];
                #50;  // 等待SCLK上升沿
            end
            #50
            i_cs = 1;  // 片选无效
            #200;
        end
    endtask
    
    // 测试1: 复位后寄存器读取
    task test_reset_registers;
        begin
            $display("--- TEST1: REG READ AFTER RST ---");
            // 读取芯片ID寄存器 (地址0)
            spi_data = {1'b1,23'h0, 1'b0,7'h0}; // 读操作，地址0,TEST
            spi_send(spi_data);
            
            // 检查返回值（应该在MISO上看到0x400000）
            #1000;
            check_result(1, "CPLD READ ID");
        end
    endtask
    
    // 测试2: 寄存器写入和读取
    task test_register_write_read;
        begin
            $display("--- TEST2: REG READ & WRITE ---");
            
            // 写入频率槽1寄存器 (地址2)
            spi_data = {24'h123456,1'b1,7'h2}; // 写操作，地址2，数据0x123456
            spi_send(spi_data);
            #500;
            
            // 读取频率槽1寄存器验证
            spi_data = {24'h0, 1'b0, 7'h2}; // 读操作，地址2
            spi_send(spi_data);
            #500;
            
            check_result(1, "REG READ & WRITE");
        end
    endtask
    
    // 测试3: EXEC命令执行测试
    task test_exec_command;
        begin
            $display("--- TEST3: EXEC TEST ---");
            
            // 设置EXEC位 (地址1的bit0)
            spi_data = {24'h000001, 1'b1, 7'h1}; // 写操作，地址1，设置EXEC位
            spi_send(spi_data);
            #1000;
            
            check_result(1, "EXEC TEST");
        end
    endtask
    
    // 测试4: 错误条件测试
    task test_error_conditions;
        begin
            $display("--- 测试4: ERR TEST ---");
            
            // 测试4.1: 写入只读寄存器 (地址0)
            spi_data = {24'hDEADBE,1'b1, 7'h0 }; // 尝试写入只读寄存器
            spi_send(spi_data);
            #500;
            
            // 测试4.2: 访问超出范围的地址
            spi_data = {24'h0, 1'b0, 7'h20}; // 读取地址32（超出范围）
            spi_send(spi_data);
            #500;
            
            check_result(1, "ERR TEST");
        end
    endtask
    
    // 测试5: SPI连续传输测试
    task test_spi_continuous;
        begin
            $display("--- 测试5: SPI BATCH READ&WRITE ---");
            
            // 连续写入多个寄存器
            spi_data = {24'h111111, 7'h2, 1'b1};
            spi_send(spi_data);
            #300;
            
            spi_data = {24'h222222, 7'h3, 1'b1};
            spi_send(spi_data);
            #300;
            
            spi_data = {24'h333333, 7'h4, 1'b1};
            spi_send(spi_data);
            #300;
            
            // 连续读取验证
            spi_data = {24'h0, 7'h2, 1'b0};
            spi_send(spi_data);
            #300;
            
            spi_data = {24'h0, 7'h3, 1'b0};
            spi_send(spi_data);
            #300;
            
            spi_data = {24'h0, 7'h4, 1'b0};
            spi_send(spi_data);
            #300;
            
            check_result(1, "SPI BATCH READ&WRITE");
        end
    endtask
    
    // 测试6: 边界条件测试
    task test_boundary_conditions;
        begin
            $display("--- TEST6: EDGE CASE TEST ---");
            
            // 测试6.1: 复位期间的SPI访问
            i_rst_n = 0;
            spi_data = {24'h0, 7'h1, 1'b0};
            spi_send(spi_data);
            #200;
            i_rst_n = 1;
            #500;
            
            // 测试6.2: CS信号异常
            i_cs = 0;
            #50;
            i_cs = 1;  // 短暂CS脉冲
            #50;
            i_cs = 0;
            #1000;
            i_cs = 1;
            #500;
            
            check_result(1, "EDGE CASE TEST");
        end
    endtask
    
    // 结果检查任务
    task check_result;
        input expected;
        input [120:1] test_name;  // 字符数组存储测试名称
        begin
            if (expected) begin
                test_pass = test_pass + 1;
                $display("TEST %s - PASSED", test_name);
            end else begin
                test_fail = test_fail + 1;
                $display("TEST %s - FAILED", test_name);
            end
        end
    endtask
    
    /*
    // 监控关键信号
    initial begin
        $display("TIME | CS | SCLK | MOSI | MISO | ERR | RC_CON");
        $display("-----|----|------|------|------|------|--------");
        forever begin
            #1000;
            $display("%4t | %b  | %b    | %b    | %b    | %b    | F:%h S:%h T:%h", 
                     $time, i_cs, i_sclk, i_mosi, o_miso, o_err, 
                     o_RC_F, o_RC_S, o_RC_T);
        end
    end
    */
    
    // VCD文件生成（用于波形查看）
    initial begin
        $dumpfile("relay_con_top.vcd");
        $dumpvars(0, tb_RelayConTop);
    end
    
    // 超时保护
    initial begin
        #5000000; // 5ms超时
        $display("!!! TEST TIMEOUT !!!");
        $finish;
    end

endmodule