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 use work.lx_rocon_pkg.all;
   7
   8 -- Quadcounter (for IRC)
   9
  10 entity qcounter is
  11   port
  12         (
  13                 -- Inputs
  14     clk_i                : in std_logic;
  15     reset_i              : in std_logic;
  16     a0_i, b0_i           : in std_logic;
  17                 index0_i             : in std_logic;
  18                 -- State
  19                 reset_index_event_i  : in std_logic;
  20                 reset_index_event2_i : in std_logic;
  21                 reset_ab_error_i     : in std_logic;
  22                 -- Outputs
  23     qcount_o             : out std_logic_vector (7 downto 0);
  24                 qcount_index_o       : out std_logic_vector (7 downto 0);
  25                 index_o              : out std_logic;
  26                 index_event_o        : out std_logic;
  27                 index_event2_o       : out std_logic;
  28     a_rise_o, a_fall_o   : out std_logic;
  29                 b_rise_o, b_fall_o   : out std_logic;
  30                 ab_event_o           : out std_logic;
  31     ab_error_o           : out std_logic
  32   );
  33 end qcounter;
  34
  35 architecture behavioral of qcounter is
  36
  37         signal last_reset_s       : std_logic;
  38   signal a_s, b_s           : std_logic;
  39         signal a_prev_s, b_prev_s : std_logic;
  40         signal ab_error_s         : std_logic;
  41         signal ab_error_int_s     : std_logic;
  42         signal index_event_int_s  : std_logic;
  43         signal index_event2_int_s : std_logic;
  44         signal index_s            : std_logic;
  45         signal index_prev_s       : std_logic;
  46   signal count_prev_s       : std_logic_vector (5 downto 0);
  47   signal count_s            : std_logic_vector (5 downto 0);
  48         signal count_out_s        : std_logic_vector (7 downto 0);
  49   signal count_index_s      : std_logic_vector (7 downto 0);
  50
  51 begin
  52 dff_a: dff3
  53         port map
  54         (
  55                 clk_i   => clk_i,
  56                 d_i     => a0_i,
  57                 q_o     => a_s
  58         );
  59
  60  dff_b: dff3
  61         port map
  62         (
  63                 clk_i   => clk_i,
  64                 d_i     => b0_i,
  65                 q_o     => b_s
  66         );
  67
  68 dff_index: dff3
  69         port map
  70         (
  71                 clk_i   => clk_i,
  72                 d_i     => index0_i,
  73                 q_o     => index_s
  74         );
  75
  76         count_out_s(0)          <= a_s xor b_s;
  77         count_out_s(1)          <= b_s;
  78         count_out_s(7 downto 2) <= count_s;
  79         --
  80         qcount_o                <= count_out_s;
  81         qcount_index_o          <= count_index_s;
  82         --
  83         ab_error_o              <= ab_error_int_s;
  84         index_o                 <= index_s;
  85         index_event_o           <= index_event_int_s;
  86         index_event2_o          <= index_event2_int_s;
  87
  88 comb_event:
  89         process (reset_i, last_reset_s, a_prev_s, b_prev_s, a_s, b_s)
  90         begin
  91     a_rise_o   <= '0';
  92     a_fall_o   <= '0';
  93     b_rise_o   <= '0';
  94     b_fall_o   <= '0';
  95     ab_event_o <= '0';
  96     ab_error_s <= '0';
  97
  98                 if reset_i = '0' and last_reset_s = '0' then
  99                         if ((a_s xor a_prev_s) and (b_s xor b_prev_s)) = '1' then
 100                                 -- forbidden double transition
 101                                 ab_error_s <= '1';
 102                                 ab_event_o <= '0';
 103                         else
 104                                 a_rise_o   <= (a_s xor a_prev_s) and a_s;
 105                                 a_fall_o   <= (a_s xor a_prev_s) and (not a_s);
 106                                 b_rise_o   <= (b_s xor b_prev_s) and b_s;
 107                                 b_fall_o   <= (b_s xor b_prev_s) and (not b_s);
 108                                 ab_event_o <= (a_s xor a_prev_s) or (b_s xor b_prev_s);
 109                         end if;
 110                 end if;
 111   end process;
 112
 113 comb_count:
 114         process (reset_i, last_reset_s, a_prev_s, b_prev_s, a_s, b_s,
 115                                                 index_s, count_prev_s)
 116         begin
 117
 118                 if reset_i = '1' or last_reset_s = '1' then
 119                         count_s                      <= count_prev_s;
 120                 elsif (a_prev_s = '0') and (b_prev_s = '1') and (a_s = '0') and
 121                                                 (b_s = '0') then
 122       count_s                      <= count_prev_s + 1;
 123     elsif (a_prev_s = '0') and (b_prev_s = '0') and (a_s = '0') and
 124                                                 (b_s = '1') then
 125       count_s                      <= count_prev_s - 1;
 126     else
 127       count_s                      <= count_prev_s;
 128     end if;
 129
 130   end process;
 131
 132 seq:
 133         process
 134                 variable index_event_v      : std_logic;
 135         begin
 136                 -- Reset for qcounter is synchronous and lasts at least one more cycle
 137                 -- to prevent hazardous states after releasing it
 138                 wait until clk_i'event and clk_i = '1';
 139
 140                 index_event_v         := '0';
 141
 142                 if reset_i = '1' then
 143                         count_prev_s        <= (others => '0');
 144                         count_index_s       <= (others => '0');
 145                         index_event_int_s   <= '0';
 146                         index_event2_int_s  <= '0';
 147                         ab_error_int_s      <= '0';
 148                         index_prev_s        <= '1';
 149                 else
 150
 151                         if index_s = '1' and index_prev_s = '0' then
 152                                 count_index_s     <= count_out_s;
 153                                 index_event_v     := '1';
 154                         end if;
 155                         --
 156                         index_event_int_s <= (index_event_int_s and not reset_index_event_i) or
 157                                              index_event_v;
 158                         --
 159                         index_event2_int_s <= (index_event2_int_s and not reset_index_event2_i) or
 160                                               reset_index_event_i;
 161                         --
 162                         ab_error_int_s    <= (ab_error_int_s and not reset_ab_error_i) or ab_error_s;
 163                         --
 164                         count_prev_s        <= count_s;
 165                         index_prev_s        <= index_s;
 166
 167                 end if;
 168
 169                 a_prev_s              <= a_s;
 170                 b_prev_s              <= b_s;
 171                 last_reset_s          <= reset_i;
 172   end process;
 173
 174 end behavioral;