src/textmode_vga/textmode_vga_h_sm_beh.vhd

   1 -------------------------------------------------------------------------\r
   2 --\r
   3 -- Filename: textmode_vga_h_sm_beh.vhd\r
   4 -- =========\r
   5 --\r
   6 -- Short Description:\r
   7 -- ==================\r
   8 --   Behavioural implementation of the horizontal VGA timing finite state machine\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.math_pkg.all;\r
  16 use work.textmode_vga_pkg.all;\r
  17 use work.font_pkg.all;\r
  18 \r
  19 architecture beh of textmode_vga_h_sm is\r
  20   type TEXTMODE_VGA_H_SM_STATE_TYPE is\r
  21   (\r
  22     HSYNC_FIRST, HSYNC, HBACK_FIRST, HBACK, BLACK_CHAR_NEW,\r
  23     BLACK_PIXEL, CHAR_NEW_FG, PIXEL_FG, CHAR_NEW_BG, PIXEL_BG,\r
  24     HFRONT_FIRST, HFRONT, HFRONT_LAST, CHAR_NEW_CURSOR, PIXEL_CURSOR\r
  25   );\r
  26   signal textmode_vga_h_sm_state, textmode_vga_h_sm_state_next : TEXTMODE_VGA_H_SM_STATE_TYPE;\r
  27   signal hcnt, hcnt_next : integer range 0 to max(HSYNC_CYCLES, HBACK_CYCLES, HFRONT_CYCLES);\r
  28   signal current_char, current_char_next : std_logic_vector(0 to CHAR_WIDTH - 1);\r
  29   signal current_color, current_color_next : std_logic_vector(RED_BITS + GREEN_BITS + BLUE_BITS - 1 downto 0);\r
  30   signal char_width_pixel, char_width_pixel_next : integer range 0 to CHAR_WIDTH;\r
  31   signal char_cnt_int, char_cnt_next : integer range 0 to COLUMN_COUNT;\r
  32 begin\r
  33   char_cnt <= std_logic_vector(to_unsigned(char_cnt_int, log2c(COLUMN_COUNT)));\r
  34   \r
  35   h_sm_next_state : process(textmode_vga_h_sm_state, hcnt, is_data_line, decoded_char, char_width_pixel, current_char, char_cnt_int, char_line_cnt, blink, cursor_line, cursor_column, cursor_state)\r
  36   begin\r
  37     textmode_vga_h_sm_state_next <= textmode_vga_h_sm_state;\r
  38     case textmode_vga_h_sm_state is\r
  39       when HSYNC_FIRST =>\r
  40         textmode_vga_h_sm_state_next <= HSYNC;\r
  41       when HSYNC =>\r
  42         if hcnt = HSYNC_CYCLES - 1 then\r
  43           textmode_vga_h_sm_state_next <= HBACK_FIRST;\r
  44         end if;\r
  45       when HBACK_FIRST =>\r
  46         textmode_vga_h_sm_state_next <= HBACK;\r
  47       when HBACK =>\r
  48         if hcnt = HBACK_CYCLES - 1 then\r
  49           if is_data_line = '0' then\r
  50             textmode_vga_h_sm_state_next <= BLACK_CHAR_NEW;\r
  51           else\r
  52             if (cursor_state = CURSOR_ON or\r
  53                (cursor_state = CURSOR_BLINK and blink = '0')) and\r
  54                char_line_cnt = cursor_line and\r
  55                std_logic_vector(to_unsigned(char_cnt_int, log2c(COLUMN_COUNT))) = cursor_column then\r
  56               textmode_vga_h_sm_state_next <= CHAR_NEW_CURSOR;\r
  57             elsif decoded_char(0) = '1' then\r
  58               textmode_vga_h_sm_state_next <= CHAR_NEW_FG;\r
  59             else\r
  60               textmode_vga_h_sm_state_next <= CHAR_NEW_BG;\r
  61             end if;\r
  62           end if;\r
  63         end if;\r
  64       when BLACK_CHAR_NEW =>\r
  65         textmode_vga_h_sm_state_next <= BLACK_PIXEL;\r
  66       when BLACK_PIXEL =>\r
  67         if char_width_pixel = CHAR_WIDTH - 1 then\r
  68           if char_cnt_int = COLUMN_COUNT then\r
  69             textmode_vga_h_sm_state_next <= HFRONT_FIRST;\r
  70           else\r
  71             textmode_vga_h_sm_state_next <= BLACK_CHAR_NEW;\r
  72           end if;\r
  73         end if;\r
  74       when CHAR_NEW_FG =>\r
  75         if decoded_char(1) = '1' then\r
  76           textmode_vga_h_sm_state_next <= PIXEL_FG;\r
  77         else\r
  78           textmode_vga_h_sm_state_next <= PIXEL_BG;\r
  79         end if;\r
  80       when CHAR_NEW_CURSOR =>\r
  81         textmode_vga_h_sm_state_next <= PIXEL_CURSOR;\r
  82       when PIXEL_FG =>\r
  83         if char_width_pixel = CHAR_WIDTH - 1 then\r
  84           if char_cnt_int = COLUMN_COUNT then\r
  85             textmode_vga_h_sm_state_next <= HFRONT_FIRST;  \r
  86           else\r
  87             if (cursor_state = CURSOR_ON or\r
  88                (cursor_state = CURSOR_BLINK and blink = '0')) and\r
  89                char_line_cnt = cursor_line and\r
  90                std_logic_vector(to_unsigned(char_cnt_int, log2c(COLUMN_COUNT))) = cursor_column then\r
  91               textmode_vga_h_sm_state_next <= CHAR_NEW_CURSOR;\r
  92             elsif decoded_char(0) = '1' then\r
  93               textmode_vga_h_sm_state_next <= CHAR_NEW_FG;  \r
  94             else\r
  95               textmode_vga_h_sm_state_next <= CHAR_NEW_BG;  \r
  96             end if;\r
  97           end if;\r
  98         else\r
  99           if current_char(char_width_pixel + 1) = '1' then\r
 100             textmode_vga_h_sm_state_next <= PIXEL_FG;\r
 101           else\r
 102             textmode_vga_h_sm_state_next <= PIXEL_BG;\r
 103           end if;\r
 104         end if;\r
 105       when PIXEL_CURSOR =>\r
 106         if char_width_pixel = CHAR_WIDTH - 1 then\r
 107           if char_cnt_int = COLUMN_COUNT then\r
 108             textmode_vga_h_sm_state_next <= HFRONT_FIRST;  \r
 109           else\r
 110             if decoded_char(0) = '1' then\r
 111               textmode_vga_h_sm_state_next <= CHAR_NEW_FG;  \r
 112             else\r
 113               textmode_vga_h_sm_state_next <= CHAR_NEW_BG;  \r
 114             end if;\r
 115           end if;\r
 116         end if;\r
 117       when CHAR_NEW_BG =>\r
 118         if decoded_char(1) = '1' then\r
 119           textmode_vga_h_sm_state_next <= PIXEL_FG;\r
 120         else\r
 121           textmode_vga_h_sm_state_next <= PIXEL_BG;\r
 122         end if;\r
 123       when PIXEL_BG =>\r
 124         if char_width_pixel = CHAR_WIDTH - 1 then\r
 125           if char_cnt_int = COLUMN_COUNT then\r
 126             textmode_vga_h_sm_state_next <= HFRONT_FIRST;  \r
 127           else\r
 128             if (cursor_state = CURSOR_ON or\r
 129                (cursor_state = CURSOR_BLINK and blink = '0')) and\r
 130                char_line_cnt = cursor_line and\r
 131               std_logic_vector(to_unsigned(char_cnt_int, log2c(COLUMN_COUNT))) = cursor_column then\r
 132               textmode_vga_h_sm_state_next <= CHAR_NEW_CURSOR;\r
 133             elsif decoded_char(0) = '1' then\r
 134               textmode_vga_h_sm_state_next <= CHAR_NEW_FG;  \r
 135             else\r
 136               textmode_vga_h_sm_state_next <= CHAR_NEW_BG;  \r
 137             end if;\r
 138           end if;\r
 139         else\r
 140           if current_char(char_width_pixel + 1) = '1' then\r
 141             textmode_vga_h_sm_state_next <= PIXEL_FG;\r
 142           else\r
 143             textmode_vga_h_sm_state_next <= PIXEL_BG;\r
 144           end if;\r
 145         end if;\r
 146       when HFRONT_FIRST =>\r
 147         textmode_vga_h_sm_state_next <= HFRONT;\r
 148       when HFRONT =>\r
 149         if hcnt = HFRONT_CYCLES - 2 then\r
 150           textmode_vga_h_sm_state_next <= HFRONT_LAST;\r
 151         end if;\r
 152       when HFRONT_LAST =>\r
 153         textmode_vga_h_sm_state_next <= HSYNC_FIRST;\r
 154     end case;\r
 155   end process h_sm_next_state;\r
 156   \r
 157   h_sm_output : process(textmode_vga_h_sm_state, decoded_char, current_char, background_color, hcnt, char_cnt_int, char_width_pixel, current_color, color, cursor_color)\r
 158   begin\r
 159     hsync_n <= '1';\r
 160     rgb <= COLOR_BLACK(3 * COLOR_SIZE - 1 downto 3 * COLOR_SIZE - RED_BITS) &\r
 161            COLOR_BLACK(2 * COLOR_SIZE - 1 downto 2 * COLOR_SIZE - GREEN_BITS) &\r
 162            COLOR_BLACK(COLOR_SIZE - 1 downto COLOR_SIZE - BLUE_BITS);\r
 163     is_eol <= '0';\r
 164     hcnt_next <= hcnt;\r
 165     char_cnt_next <= char_cnt_int;\r
 166     char_width_pixel_next <= char_width_pixel;\r
 167     current_char_next <= current_char;\r
 168     current_color_next <= current_color;\r
 169 \r
 170     case textmode_vga_h_sm_state is\r
 171       when HSYNC_FIRST =>\r
 172         hsync_n <= '0';\r
 173         hcnt_next <= 0;\r
 174         char_cnt_next <= 0;\r
 175       when HSYNC =>\r
 176         hsync_n <= '0';\r
 177         hcnt_next <= hcnt + 1;\r
 178       when HBACK_FIRST =>\r
 179         hcnt_next <= 0;\r
 180       when HBACK =>\r
 181         hcnt_next <= hcnt + 1;\r
 182       when BLACK_CHAR_NEW =>\r
 183         char_cnt_next <= char_cnt_int + 1;\r
 184         char_width_pixel_next <= 1;\r
 185       when BLACK_PIXEL =>\r
 186         char_width_pixel_next <= char_width_pixel + 1;\r
 187       when CHAR_NEW_FG =>\r
 188         rgb <= color;\r
 189         char_cnt_next <= char_cnt_int + 1;\r
 190         char_width_pixel_next <= 1;\r
 191         current_char_next <= decoded_char;\r
 192         current_color_next <= color;\r
 193       when PIXEL_FG =>\r
 194         rgb <= current_color;\r
 195         char_width_pixel_next <= char_width_pixel + 1;\r
 196       when CHAR_NEW_CURSOR =>\r
 197         rgb <= cursor_color;\r
 198         char_cnt_next <= char_cnt_int + 1;\r
 199         char_width_pixel_next <= 1;\r
 200         current_char_next <= decoded_char;\r
 201         current_color_next <= color;\r
 202       when PIXEL_CURSOR =>\r
 203         rgb <= cursor_color;\r
 204         char_width_pixel_next <= char_width_pixel + 1;\r
 205       when CHAR_NEW_BG =>\r
 206         rgb <= background_color;\r
 207         char_cnt_next <= char_cnt_int + 1;\r
 208         char_width_pixel_next <= 1;\r
 209         current_char_next <= decoded_char;\r
 210         current_color_next <= color;\r
 211       when PIXEL_BG =>\r
 212         rgb <= background_color;\r
 213         char_width_pixel_next <= char_width_pixel + 1;\r
 214       when HFRONT_FIRST =>\r
 215         hcnt_next <= 0;\r
 216       when HFRONT =>\r
 217         hcnt_next <= hcnt + 1;\r
 218       when HFRONT_LAST =>\r
 219         is_eol <= '1';\r
 220     end case;\r
 221   end process h_sm_output;\r
 222 \r
 223   sync : process(sys_clk, sys_res_n)\r
 224   begin\r
 225     if sys_res_n = '0' then\r
 226       textmode_vga_h_sm_state <= HSYNC_FIRST;\r
 227       hcnt <= 0;\r
 228       char_cnt_int <= 0;\r
 229       char_width_pixel <= 0;\r
 230       current_char <= (others => '0');\r
 231       current_color <= COLOR_WHITE(3 * COLOR_SIZE - 1 downto 3 * COLOR_SIZE - RED_BITS) &\r
 232                        COLOR_WHITE(2 * COLOR_SIZE - 1 downto 2 * COLOR_SIZE - GREEN_BITS) &\r
 233                        COLOR_WHITE(COLOR_SIZE - 1 downto COLOR_SIZE - BLUE_BITS);\r
 234     elsif rising_edge(sys_clk) then\r
 235       textmode_vga_h_sm_state <= textmode_vga_h_sm_state_next;\r
 236       hcnt <= hcnt_next;\r
 237       char_cnt_int <= char_cnt_next;\r
 238       char_width_pixel <= char_width_pixel_next;\r
 239       current_char <= current_char_next;\r
 240       current_color <= current_color_next;\r
 241     end if;\r
 242   end process sync;\r
 243 end architecture beh;\r