hw/qcounter.vhd

   1 library ieee;
   2 use ieee.std_logic_1164.all;
   3 use ieee.std_logic_arith.all;
   4 use ieee.std_logic_unsigned.all;
   5 use ieee.numeric_std.all;
   6
   7 -- Quadcounter (for IRC)
   8
   9 entity qcounter is
  10   port
  11         (
  12     clk      : in std_logic;
  13     reset    : in std_logic;
  14     a0, b0   : in std_logic;
  15
  16     qcount   : out std_logic_vector (31 downto 0);
  17     a_rise, a_fall, b_rise, b_fall, ab_event: out std_logic;
  18     ab_error : out std_logic
  19   );
  20 end qcounter;
  21
  22 architecture behavioral of qcounter is
  23   component dff
  24         port
  25         (
  26                 clk   : in std_logic;
  27                 reset : in std_logic;
  28                 d     : in std_logic;
  29                 q     : out std_logic
  30         );
  31   end component;
  32
  33 subtype std_logic4 is std_logic_vector (3 downto 0);
  34         signal last_reset: std_logic;
  35   signal a, b, a_prev, b_prev: std_logic;
  36   signal count_prev: std_logic_vector (29 downto 0);
  37   signal count: std_logic_vector (29 downto 0);
  38 begin
  39         dff_a: dff
  40         port map
  41         (
  42                 clk => clk,
  43                 reset => reset,
  44                 d => a0,
  45                 q => a
  46         );
  47
  48   dff_b: dff
  49         port map
  50         (
  51                 clk => clk,
  52                 reset => reset,
  53                 d => b0,
  54                 q => b
  55         );
  56
  57         qcount(0) <= a xor b;
  58         qcount(1) <= b;
  59         qcount(31 downto 2) <= count;
  60
  61   comb_event: process (reset, last_reset, a_prev, b_prev, a, b)
  62   begin
  63     a_rise <= '0';
  64     a_fall <= '0';
  65     b_rise <= '0';
  66     b_fall <= '0';
  67     ab_event <= '0';
  68     ab_error <= '0';
  69
  70                 if reset = '0' and last_reset = '0' then
  71                         if ((a xor a_prev) and (b xor b_prev)) = '1' then
  72                                 -- forbidden double transition
  73                                 ab_error <= '1';
  74                         else
  75                                 a_rise <= (a xor a_prev) and a;
  76                                 a_fall <= (a xor a_prev) and not a;
  77                                 b_rise <= (b xor b_prev) and b;
  78                                 b_fall <= (b xor b_prev) and not b;
  79                                 ab_event <= (a xor a_prev) or (b xor b_prev);
  80                         end if;
  81                 end if;
  82   end process;
  83
  84   comb_count: process (reset, last_reset, a_prev, b_prev, a, b, count_prev)
  85   begin
  86                 if reset = '1' or last_reset = '1' then
  87                         count <= count_prev;
  88                 elsif (a_prev = '0') and (b_prev = '1') and (a = '0') and (b = '0') then
  89       count <= count_prev + 1;
  90     elsif (a_prev = '0') and (b_prev = '0') and (a = '0') and (b = '1') then
  91       count <= count_prev - 1;
  92     else
  93       count <= count_prev;
  94     end if;
  95   end process;
  96
  97   seq: process (clk)
  98   begin
  99                 -- Reset for qcounter is synchronous and lasts at least one more cycle
 100                 -- to prevent hazardous states after releasing it
 101                 if clk = '1' and clk'event then
 102                         if reset = '0' then
 103                                 count_prev <= count;
 104                         else
 105                                 count_prev <= (others => '0');
 106                         end if;
 107                         a_prev <= a;
 108                         b_prev <= b;
 109                         last_reset <= reset;
 110                 end if;
 111   end process;
 112
 113 end behavioral;