`timescale 1ns / 1ps

module TB_top();

    // ==========================================
    // 参数与信号定义
    // ==========================================
    parameter CLK_PERIOD = 20;     // 50MHz
    parameter BAUD       = 115200; 
    localparam BIT_TIME  = 1_000_000_000 / BAUD;

    reg  clk;
    reg  rst_n;
    reg  uart_rx; // 对应 DUT 的 RX
    wire uart_tx; // 对应 DUT 的 TX
    reg sig_in;

    // 时钟生成
    initial clk = 0;
    always #(CLK_PERIOD/2) clk = ~clk;

    // ==========================================
    // 实例化被测设计 (DUT)
    // ==========================================
    digital_top u_digital_top(
        .clk     (clk),
        .rst_n   (rst_n),
        .uart_rx (uart_rx),
        .uart_tx (uart_tx),
        .sig_in (sig_in)
    );



    // // ==========================================
    // // 流程控制：TX 驱动 (从 case.txt 读取)
    // // ==========================================
    // initial begin
    //     int file_h;
    //     int status;
    //     logic [63:0] val;
        
    //     // 初始化信号
    //     rst_n = 0;
    //     uart_rx = 1;
    //     #(CLK_PERIOD * 10);
    //     rst_n = 1;
    //     file_h = $fopen("case.txt", "r");
    //     if (!file_h) begin
    //         $display("[TX ERROR] Cannot open case.txt");
    //         $finish;
    //     end

    //     $display("[TX] Starting transmission...");

    //     while (!$feof(file_h)) begin
    //         // 假设文件中每行是一个 hex 数据
    //         status = $fscanf(file_h, "%h\n", val);
    //         if (status == 1) begin
    //             if (val > 64'hFFFF_FFFF) begin
    //                 $display("[%t] TX CMD: %h", $time, val);
    //                 send_data(val, 64);
    //             end else begin
    //                 $display("[%t] TX DATA: %h", $time, val[31:0]);
    //                 send_data(val[31:0], 32);
    //             end
    //             #(BIT_TIME * 5); // 帧间隙
    //         end
    //     end
        
    //     $fclose(file_h);
    //     $display("[TX] All cases sent.");
        
    //     // 等待一段时间观察 RX 是否还有回传，然后结束
    //     #(BIT_TIME * 500);
    //     $display("[SIM] Simulation finished.");
    //     $finish;
    // end

    initial begin
        // 1. 初始化
        rst_n = 0; uart_rx = 1; sig_in = 0;
        #(CLK_PERIOD * 20);
        rst_n = 1;
        #(CLK_PERIOD * 100);

        $display("------- Step 1: Configure Thermometer Regs -------");
        send_data(64'h80000004_00000004,64);
        send_data(64'h80000008_00000004,64);
        send_data(64'h8000000c_00000004,64);
        send_data(64'h80000010_00000004,64);
        send_data(64'h80000014_00000004,64);


        $display("------- Step 2: Running Concurrent Tasks -------");
        fork
            // 进程 A: 模拟输入脉冲 (代表温度变化)
            begin
                gen_pulses(400, 10); // 100kHz 持续 10ms
            end

            // 进程 B: 在上报期间，强行插口读取指令
            begin
                #(2_000000); // 等待第一个上报包可能发出
                $display("[%t] TX: Sending Read Request during active reporting...", $time);
                send_data(64'h80000014_00000004,64); 
                send_data(64'h00000010_00000004,64);send_data(32'h8000_06e8,32);
                send_data(64'h00000010_00000004,64);send_data(32'h8000_06e8,32);
            end
        join

        #(BIT_TIME * 500);
        $display("Test Done.");
        $finish;
    end

    // ==========================================
    // 流程控制：RX 监听 (保存到 rx_data.txt)
    // ==========================================
        int rx_file_h;
    initial begin
    
        logic [7:0] rx_byte;
        
        rx_file_h = $fopen("rx_data.txt", "w");
        if (!rx_file_h) begin
            $display("[RX ERROR] Cannot create rx_data.txt");
            $finish;
        end

        forever begin
            logic [31:0] packet_word;  // 32位数据包
            logic [7:0] rx_byte;
            // 收集4个字节并组合成32位数据
            for (int byte_idx = 0; byte_idx < 4; byte_idx++) begin
                // 1. 等待起始位 (下降沿)
                @(negedge uart_tx);
                // 2. 跳过起始位，采样数据中心点
                #(BIT_TIME / 2);
                #(BIT_TIME);
                // 读取8个数据位
                for (int i = 0; i < 8; i++) begin
                    rx_byte[i] = uart_tx;
                    #(BIT_TIME);
                end
                // 组合成32位数据（小端序：先收到的在低位）
                packet_word[24 - 8*byte_idx +: 8] = rx_byte;
                $display("[%t] Byte %0d: 0x%h", $time, byte_idx, rx_byte);
                // 等待停止位结束
                if (byte_idx < 3) begin
                    #(BIT_TIME / 2);
                end
            end
            
            // 写入文件（一行一个32位数据）
            $fdisplay(rx_file_h, "%08h", packet_word);
            $display("[%t] Packet (32-bit): 0x%08h", $time, packet_word);
            // 等待最后一个字节的停止位结束
            #(BIT_TIME / 2);
        end
    end

    final begin
        if (rx_file_h) begin
            $fclose(rx_file_h);
            $display("[RX] File closed at %t",$time);
        end
    end

    // --- Pulse Generation Task ---
    // freq_khz: Target frequency (kHz)
    // duration_ms: Test duration (ms)
    task automatic gen_pulses(input int freq_khz, input int duration_ms);
        int half_period_ns;
        longint end_time_ns;
        begin
            if (freq_khz <= 0) begin
                sig_in = 0;
                #(duration_ms * 1000000);
            end else begin
                half_period_ns = 500000 / freq_khz;
                end_time_ns = $time + (longint'(duration_ms) * 1000000);
                
                $display("[%0t] Start generating signal: %0d kHz", $time, freq_khz);
                while ($time < end_time_ns) begin
                    sig_in = 1;
                    #(half_period_ns);
                    sig_in = 0;
                    #(half_period_ns);
                end
            end
        end
    endtask

        // ==========================================
    // 任务：发送一个字节 (Serial TX)
    // ==========================================
    task automatic send_byte(input [7:0] data);
        begin
            uart_rx = 0; // 起始位
            #(BIT_TIME);
            for (int i = 0; i < 8; i++) begin
                uart_rx = data[i]; // LSB First
                #(BIT_TIME);
            end
            uart_rx = 1; // 停止位
            #(BIT_TIME);
        end
    endtask

    // 任务：发送 32/64 位数据
    task automatic send_data(input [63:0] data, input int len_bits);
        int bytes = len_bits / 8;
        for (int i = bytes - 1; i >= 0; i--) begin  // 从最高字节往下发
            send_byte(data[i*8 +: 8]); 
        end
    endtask

endmodule