src/textmode_vga/console_sm_beh.vhd

   1 -------------------------------------------------------------------------\r
   2 --\r
   3 -- Filename: console_sm_beh.vhd\r
   4 -- =========\r
   5 --\r
   6 -- Short Description:\r
   7 -- ==================\r
   8 --   Console mode finite state machine behavioral implementation\r
   9 --\r
  10 -------------------------------------------------------------------------\r
  11 \r
  12 library ieee;\r
  13 use ieee.std_logic_1164.all;\r
  14 use ieee.numeric_std.all;\r
  15 use work.textmode_vga_pkg.all;\r
  16 use work.textmode_vga_platform_dependent_pkg.all;\r
  17 \r
  18 architecture beh of console_sm is\r
  19   type STATE_TYPE is\r
  20   (\r
  21     STATE_IDLE, STATE_ACK_UNKNOWN, STATE_WAIT_REQ_RELEASE, STATE_NEW_LINE_SIMPLE,\r
  22     STATE_NEW_LINE_SCROLL, STATE_CARRIAGE_RETURN, STATE_SET_CHAR,\r
  23     STATE_SET_CHAR_NEW_LINE_AND_CARRIAGE_RETURN_SIMPLE,\r
  24     STATE_SET_CHAR_NEW_LINE_AND_CARRIAGE_RETURN_SCROLL,\r
  25     STATE_SET_BACKGROUND, STATE_SCROLL_NEXT, STATE_SCROLL_TOP,\r
  26     STATE_SCROLL_CLEAR_LINE, STATE_SCROLL_CLEAR_LINE_LOOP,\r
  27     STATE_SCROLL_CLEAR_LINE_FINISH, STATE_SET_CURSOR_STATE,\r
  28     STATE_SET_CURSOR_COLOR, STATE_SET_CURSOR_COLUMN,\r
  29     STATE_SET_CURSOR_LINE, STATE_SET_CURSOR_STATE_OFF,\r
  30     STATE_SET_CURSOR_STATE_ON, STATE_SET_CURSOR_STATE_BLINK\r
  31   );\r
  32 \r
  33   signal state, state_next : STATE_TYPE;\r
  34   signal line_int : integer range 0 to LINE_COUNT - 1;\r
  35   signal line_next : integer range 0 to LINE_COUNT;\r
  36   signal column_int : integer range 0 to COLUMN_COUNT - 1;\r
  37   signal column_save, column_save_next : integer range 0 to COLUMN_COUNT - 1;\r
  38   signal column_next : integer range 0 to COLUMN_COUNT;\r
  39   signal scroll_int : integer range 0 to LINE_COUNT - 1;\r
  40   signal scroll_next : integer range 0 to LINE_COUNT;  \r
  41   signal ack_next : std_logic;  \r
  42   signal background_color_int, background_color_next : std_logic_vector(RED_BITS + GREEN_BITS + BLUE_BITS - 1 downto 0);\r
  43   signal cursor_color_int, cursor_color_next : std_logic_vector(RED_BITS + GREEN_BITS + BLUE_BITS - 1 downto 0);\r
  44   signal cursor_state_int, cursor_state_next : CURSOR_STATE_TYPE;\r
  45 begin\r
  46   column_address <= std_logic_vector(to_unsigned(column_int, log2c(COLUMN_COUNT)));\r
  47   row_address <= std_logic_vector(to_unsigned(line_int, log2c(LINE_COUNT)));\r
  48   scroll_address <= std_logic_vector(to_unsigned(scroll_int, log2c(LINE_COUNT)));\r
  49   background_color <= background_color_int;\r
  50   cursor_color <= cursor_color_int;\r
  51   cursor_state <= cursor_state_int;\r
  52 \r
  53   process(state, line_int, column_int, scroll_int, command, command_data, command_req)\r
  54   begin\r
  55     state_next <= state;\r
  56     \r
  57     case state is\r
  58       when STATE_IDLE =>\r
  59         if command_req = '1' then\r
  60           if command = COMMAND_SET_CHAR then\r
  61             if command_data(CHAR_SIZE - 1 downto 0) = CHAR_NEW_LINE then\r
  62               if line_int < LINE_COUNT - 1 then\r
  63                 state_next <= STATE_NEW_LINE_SIMPLE;\r
  64               else  \r
  65                 state_next <= STATE_NEW_LINE_SCROLL;\r
  66               end if;\r
  67             elsif command_data(CHAR_SIZE - 1 downto 0) = CHAR_CARRIAGE_RETURN then\r
  68               state_next <= STATE_CARRIAGE_RETURN;\r
  69             else\r
  70               if column_int < COLUMN_COUNT - 1 then\r
  71                 state_next <= STATE_SET_CHAR;\r
  72               else\r
  73                 if line_int < LINE_COUNT - 1 then\r
  74                   state_next <= STATE_SET_CHAR_NEW_LINE_AND_CARRIAGE_RETURN_SIMPLE;\r
  75                 else\r
  76                   state_next <= STATE_SET_CHAR_NEW_LINE_AND_CARRIAGE_RETURN_SCROLL;\r
  77                 end if;\r
  78               end if;\r
  79             end if;      \r
  80           elsif command = COMMAND_SET_BACKGROUND then\r
  81             state_next <= STATE_SET_BACKGROUND;\r
  82           elsif command = COMMAND_SET_CURSOR_STATE then\r
  83             state_next <= STATE_SET_CURSOR_STATE;\r
  84           elsif command = COMMAND_SET_CURSOR_COLOR then\r
  85             state_next <= STATE_SET_CURSOR_COLOR;\r
  86           elsif command = COMMAND_SET_CURSOR_COLUMN then\r
  87             state_next <= STATE_SET_CURSOR_COLUMN;\r
  88           elsif command = COMMAND_SET_CURSOR_LINE then\r
  89             state_next <= STATE_SET_CURSOR_LINE;\r
  90           else\r
  91             state_next <= STATE_ACK_UNKNOWN;\r
  92           end if;\r
  93         end if;\r
  94       when STATE_ACK_UNKNOWN =>\r
  95         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
  96       when STATE_NEW_LINE_SIMPLE =>\r
  97         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
  98       when STATE_NEW_LINE_SCROLL =>\r
  99         if scroll_int < LINE_COUNT - 1 then\r
 100           state_next <= STATE_SCROLL_NEXT;\r
 101         else\r
 102           state_next <= STATE_SCROLL_TOP;\r
 103         end if;        \r
 104       when STATE_CARRIAGE_RETURN =>\r
 105         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
 106       when STATE_SET_CHAR =>\r
 107         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
 108       when STATE_SET_CHAR_NEW_LINE_AND_CARRIAGE_RETURN_SIMPLE =>\r
 109         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
 110       when STATE_SET_CHAR_NEW_LINE_AND_CARRIAGE_RETURN_SCROLL =>\r
 111         if scroll_int < LINE_COUNT - 1 then\r
 112           state_next <= STATE_SCROLL_NEXT;\r
 113         else\r
 114           state_next <= STATE_SCROLL_TOP;\r
 115         end if;\r
 116       when STATE_SCROLL_NEXT =>\r
 117         state_next <= STATE_SCROLL_CLEAR_LINE;\r
 118       when STATE_SCROLL_TOP =>\r
 119         state_next <= STATE_SCROLL_CLEAR_LINE;\r
 120       when STATE_SCROLL_CLEAR_LINE =>\r
 121         state_next <= STATE_SCROLL_CLEAR_LINE_LOOP;\r
 122       when STATE_SCROLL_CLEAR_LINE_LOOP =>\r
 123         if column_int = COLUMN_COUNT - 2 then\r
 124           state_next <= STATE_SCROLL_CLEAR_LINE_FINISH;\r
 125         end if;\r
 126       when STATE_SCROLL_CLEAR_LINE_FINISH =>\r
 127         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
 128       when STATE_WAIT_REQ_RELEASE =>\r
 129         if command_req = '0' then\r
 130           state_next <= STATE_IDLE;\r
 131         end if;\r
 132       when STATE_SET_BACKGROUND =>\r
 133         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
 134       when STATE_SET_CURSOR_STATE =>\r
 135         if command_data(1 downto 0) = "00" then\r
 136           state_next <= STATE_SET_CURSOR_STATE_OFF;\r
 137         elsif command_data(1 downto 0) = "01" then\r
 138           state_next <= STATE_SET_CURSOR_STATE_ON;\r
 139         else\r
 140           state_next <= STATE_SET_CURSOR_STATE_BLINK;\r
 141         end if;\r
 142       when STATE_SET_CURSOR_STATE_OFF =>\r
 143         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
 144       when STATE_SET_CURSOR_STATE_ON =>\r
 145         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
 146       when STATE_SET_CURSOR_STATE_BLINK =>\r
 147         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
 148       when STATE_SET_CURSOR_COLOR =>\r
 149         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
 150       when STATE_SET_CURSOR_COLUMN =>\r
 151         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
 152       when STATE_SET_CURSOR_LINE =>\r
 153         state_next <= STATE_WAIT_REQ_RELEASE;\r
 154     end case;\r
 155   end process;\r
 156 \r
 157   process(state, line_int, column_int, scroll_int, column_save, background_color_int, cursor_color_int, cursor_state_int, command_data)\r
 158   begin\r
 159     line_next <= line_int;\r
 160     column_next <= column_int;\r
 161     scroll_next <= scroll_int;\r
 162     column_save_next <= column_save;\r
 163     data <= std_logic_vector(to_unsigned(0, RED_BITS + GREEN_BITS + BLUE_BITS + CHAR_SIZE));\r
 164     ack_next <= '0';\r
 165     wr <= '0';\r
 166     background_color_next <= background_color_int;\r
 167     cursor_color_next <= cursor_color_int;\r
 168     cursor_state_next <= cursor_state_int;\r
 169         \r
 170     case state is\r
 171       when STATE_IDLE =>\r
 172         null;\r
 173       when STATE_ACK_UNKNOWN =>\r
 174         ack_next <= '1';\r
 175       when STATE_NEW_LINE_SIMPLE =>\r
 176         line_next <= line_int + 1;\r
 177         ack_next <= '1';\r
 178       when STATE_NEW_LINE_SCROLL =>\r
 179         null;\r
 180       when STATE_CARRIAGE_RETURN =>\r
 181         column_next <= 0;\r
 182         ack_next <= '1';\r
 183       when STATE_SET_CHAR =>\r
 184         data <= command_data(CHAR_SIZE + 3 * COLOR_SIZE - 1 downto CHAR_SIZE + 3 * COLOR_SIZE - RED_BITS) &\r
 185                 command_data(CHAR_SIZE + 2 * COLOR_SIZE - 1 downto CHAR_SIZE + 2 * COLOR_SIZE - GREEN_BITS) &\r
 186                 command_data(CHAR_SIZE + COLOR_SIZE - 1 downto CHAR_SIZE + COLOR_SIZE - BLUE_BITS) &\r
 187                 command_data(CHAR_SIZE - 1 downto 0);\r
 188         wr <= '1';\r
 189         column_next <= column_int + 1;\r
 190         ack_next <= '1';\r
 191       when STATE_SET_CHAR_NEW_LINE_AND_CARRIAGE_RETURN_SIMPLE =>\r
 192         data <= command_data(CHAR_SIZE + 3 * COLOR_SIZE - 1 downto CHAR_SIZE + 3 * COLOR_SIZE - RED_BITS) &\r
 193                 command_data(CHAR_SIZE + 2 * COLOR_SIZE - 1 downto CHAR_SIZE + 2 * COLOR_SIZE - GREEN_BITS) &\r
 194                 command_data(CHAR_SIZE + COLOR_SIZE - 1 downto CHAR_SIZE + COLOR_SIZE - BLUE_BITS) &\r
 195                 command_data(CHAR_SIZE - 1 downto 0);\r
 196         wr <= '1';\r
 197         line_next <= line_int + 1;\r
 198         column_next <= 0;\r
 199         ack_next <= '1';\r
 200       when STATE_SET_CHAR_NEW_LINE_AND_CARRIAGE_RETURN_SCROLL =>\r
 201         data <= command_data(CHAR_SIZE + 3 * COLOR_SIZE - 1 downto CHAR_SIZE + 3 * COLOR_SIZE - RED_BITS) &\r
 202                 command_data(CHAR_SIZE + 2 * COLOR_SIZE - 1 downto CHAR_SIZE + 2 * COLOR_SIZE - GREEN_BITS) &\r
 203                 command_data(CHAR_SIZE + COLOR_SIZE - 1 downto CHAR_SIZE + COLOR_SIZE - BLUE_BITS) &\r
 204                 command_data(CHAR_SIZE - 1 downto 0);\r
 205         wr <= '1';\r
 206         column_next <= 0;\r
 207       when STATE_SCROLL_NEXT =>\r
 208         scroll_next <= scroll_int + 1;\r
 209       when STATE_SCROLL_TOP =>\r
 210         scroll_next <= 0;\r
 211       when STATE_SCROLL_CLEAR_LINE =>\r
 212         column_save_next <= column_int;\r
 213         column_next <= 0;\r
 214       when STATE_SCROLL_CLEAR_LINE_LOOP =>\r
 215         data <= COLOR_BLACK(3 * COLOR_SIZE - 1 downto 3 * COLOR_SIZE - RED_BITS) &\r
 216                 COLOR_BLACK(2 * COLOR_SIZE - 1 downto 2 * COLOR_SIZE - GREEN_BITS) &\r
 217                 COLOR_BLACK(COLOR_SIZE - 1 downto COLOR_SIZE - BLUE_BITS) &\r
 218                 CHAR_NULL;\r
 219         wr <= '1';\r
 220         column_next <= column_int + 1;\r
 221       when STATE_SCROLL_CLEAR_LINE_FINISH =>\r
 222         data <= COLOR_BLACK(3 * COLOR_SIZE - 1 downto 3 * COLOR_SIZE - RED_BITS) &\r
 223                 COLOR_BLACK(2 * COLOR_SIZE - 1 downto 2 * COLOR_SIZE - GREEN_BITS) &\r
 224                 COLOR_BLACK(COLOR_SIZE - 1 downto COLOR_SIZE - BLUE_BITS) &\r
 225                 CHAR_NULL;\r
 226         wr <= '1';\r
 227         column_next <= column_save;\r
 228         ack_next <= '1';\r
 229       when STATE_WAIT_REQ_RELEASE =>\r
 230         ack_next <= '1';\r
 231       when STATE_SET_BACKGROUND =>\r
 232         background_color_next <=\r
 233           command_data(3 * COLOR_SIZE - 1 downto 3 * COLOR_SIZE - RED_BITS) &\r
 234           command_data(2 * COLOR_SIZE - 1 downto 2 * COLOR_SIZE - GREEN_BITS) &\r
 235           command_data(COLOR_SIZE - 1 downto COLOR_SIZE - BLUE_BITS);\r
 236         ack_next <= '1';\r
 237       when STATE_SET_CURSOR_STATE =>\r
 238         null;\r
 239       when STATE_SET_CURSOR_STATE_OFF =>\r
 240         cursor_state_next <= CURSOR_OFF;\r
 241         ack_next <= '1';\r
 242       when STATE_SET_CURSOR_STATE_ON =>\r
 243         cursor_state_next <= CURSOR_ON;\r
 244         ack_next <= '1';\r
 245       when STATE_SET_CURSOR_STATE_BLINK =>\r
 246         cursor_state_next <= CURSOR_BLINK;\r
 247         ack_next <= '1';\r
 248       when STATE_SET_CURSOR_COLOR =>\r
 249         cursor_color_next <=\r
 250           command_data(3 * COLOR_SIZE - 1 downto 3 * COLOR_SIZE - RED_BITS) &\r
 251           command_data(2 * COLOR_SIZE - 1 downto 2 * COLOR_SIZE - GREEN_BITS) &\r
 252           command_data(COLOR_SIZE - 1 downto COLOR_SIZE - BLUE_BITS);\r
 253         ack_next <= '1';\r
 254       when STATE_SET_CURSOR_COLUMN =>\r
 255         column_next <= to_integer(unsigned(command_data(log2c(COLUMN_COUNT) - 1 downto 0)));\r
 256         ack_next <= '1';\r
 257       when STATE_SET_CURSOR_LINE =>\r
 258         line_next <= to_integer(unsigned(command_data(log2c(LINE_COUNT) - 1 downto 0)));\r
 259         ack_next <= '1';\r
 260     end case;\r
 261   end process;\r
 262 \r
 263   process(vga_clk, vga_res_n)\r
 264   begin\r
 265     if vga_res_n = '0' then\r
 266       state <= STATE_IDLE;\r
 267       line_int <= 0;\r
 268       column_int <= 0;\r
 269       scroll_int <= 0;\r
 270       column_save <= 0;\r
 271       ack <= '0';\r
 272       background_color_int <= COLOR_BLACK(3 * COLOR_SIZE - 1 downto 3 * COLOR_SIZE - RED_BITS) &\r
 273                               COLOR_BLACK(2 * COLOR_SIZE - 1 downto 2 * COLOR_SIZE - GREEN_BITS) &\r
 274                               COLOR_BLACK(COLOR_SIZE - 1 downto COLOR_SIZE - BLUE_BITS);\r
 275       cursor_color_int <= COLOR_WHITE(3 * COLOR_SIZE - 1 downto 3 * COLOR_SIZE - RED_BITS) &\r
 276                           COLOR_WHITE(2 * COLOR_SIZE - 1 downto 2 * COLOR_SIZE - GREEN_BITS) &\r
 277                           COLOR_WHITE(COLOR_SIZE - 1 downto COLOR_SIZE - BLUE_BITS);\r
 278       cursor_state_int <= CURSOR_BLINK;\r
 279     elsif rising_edge(vga_clk) then\r
 280       state <= state_next;\r
 281       line_int <= line_next;\r
 282       column_int <= column_next;\r
 283       scroll_int <= scroll_next;\r
 284       column_save <= column_save_next;\r
 285       ack <= ack_next;\r
 286       background_color_int <= background_color_next;\r
 287       cursor_color_int <= cursor_color_next;\r
 288       cursor_state_int <= cursor_state_next;\r
 289     end if;\r
 290   end process;\r
 291 end architecture beh;\r