library IEEE;
use IEEE.std_logic_1164.all;
use IEEE.std_logic_arith.all;

entity par_calculator is
  port( CK      : in  std_logic;
        RES     : in  std_logic;
        nSTROBE : in  std_logic;
        DATA    : in  signed(7 downto 0);
        BUSY    : out std_logic;
        RESULT  : out signed(15 downto 0)
        );
end par_calculator;


architecture arc of par_calculator is
-- per il contatore
  signal Conta                          : std_logic := '0';
  signal contBusy, nextContBusy         : unsigned(2 downto 0);
-- per il generatore di strobe
  signal newstrobe,nstrobe_CLK          : std_logic;
-- per l'accumulatore
  signal accumulatore, accumulatoreTemp : signed(15 downto 0);
  signal en_Acc, reset_Acc              : std_logic;
-- per l'aggiornamento dell'uscita
  signal en_Res_reg                     : std_logic;
-- per la macchina a stati
  type stato is (wake, sleep, aggiornaRESULT, dato1, dato2, dato3, dato4);
  signal cs, ns                         : stato;
-- per la memoria del comando
  signal en_comando_reg                 : std_logic;
  signal comando                        : signed(7 downto 0);

begin

  -- mi serve un oggetto che trasformi l'nstrobe attivo 4 cicli
  -- in un segnale + amichevole newstrobe attivo alto per un solo CK
  process(CK,RES)
  begin
    if RES = '1' then
      nstrobe_CLK <= '0';
    elsif (CK'event and CK = '1') then
        nstrobe_CLK  <= nSTROBE;
      end if;
  end process;
  newstrobe      <= not (nSTROBE) and nstrobe_CLK;

  -- mi serve un oggetto che piloti per 6 cicli CK il BUSY e si attivi
  -- ogni volta che il newstrobe va alto. 
  process(CK,RES,newstrobe)
  begin
    if RES = '1' or newstrobe = '1' then
      contBusy <= (others => '0');
    elsif CK'event and CK = '1' then
      if conta = '1'then
        contBusy <= nextContBusy;
      end if;
    end if;  
  end process;

  nextContBusy   <= contBusy + conv_unsigned(1, 3);
  conta          <= '1' when contBusy < conv_unsigned(6, 3) else '0';
  BUSY           <= conta;

  -- registro per memorzzare la parola di comando utile a pilotare la logica di
  -- uscita per la gsetione del RESULT
  process(CK,RES)
  begin
    if RES = '1' then
      comando <= (others => '0');
    elsif(CK'event and CK = '1') then
      if en_Comando_reg = '1' then
        comando <= DATA;
      end if;
    end if;
  end process;

  -- mi serve un'accumulatore che contenga di volta in volta mi memorizzi
  -- un nuovo dato sommandolo con i precedenti già campionati. Attenzione
  -- che tra due successivi comandi l'accumulatore va resettato.
  process (CK,RES,reset_Acc)
  begin
    if RES = '1' or reset_Acc = '1' then
      accumulatore <= (others => '0');
    elsif CK'event and CK = '1' then
      if en_Acc = '1' then
        accumulatore <= accumulatoreTemp;
      end if;
    end if;
  end process;

  accumulatoreTemp   <= accumulatore + DATA;

  

  -- macchina a stati per gestire le operazioni 
  process (CK,RES)
  begin
    if RES = '1' then
      cs <= wake;
    elsif CK'event and CK = '1' then
      cs <= ns;
    end if;
  end process;


process (cs, newstrobe, DATA, comando)
begin
  en_Res_reg        <= '0';
  en_Comando_reg    <= '0';
  reset_Acc         <= '0';
  en_Acc            <= '0';

  case cs is
    
    when wake =>
      if(newstrobe = '1') then
        en_comando_reg  <= '1';
        reset_Acc       <= '1';

        if (conv_std_logic_vector(DATA, 8) = "10000000") then  -- sleep
          ns <= sleep;
        elsif(conv_std_logic_vector(DATA, 8) = "00000001" or   -- somma o media o compl2
              conv_std_logic_vector(DATA, 8) = "00000100" or
              conv_std_logic_vector(DATA, 8) = "00000010") then
          ns <= dato1;
        else
          ns <= cs;
        end if;
      else
        ns <= cs;
      end if;

    when sleep =>
      if(newstrobe = '1') then
        if (conv_std_logic_vector(DATA, 8) = "10000001") then  -- wake
          ns <= wake;
        else
          ns <= cs;
        end if;
      else
        ns <= cs;
      end if;

    when dato1 =>
      if(newstrobe = '1') then
        en_Acc <= '1';

        -- se compl2 al prox ciclo aggiorno il risultato                              
        if (conv_std_logic_vector(comando, 8) = "00000010") then 
          ns <= aggiornaRESULT;
        else -- comando di somma o media
          ns <= dato2;
        end if;
      else
        ns <= cs;
      end if;

    when dato2 =>
      if(newstrobe = '1') then
        en_Acc <= '1';

        -- se somma al prox ciclo aggiorno il risultato                              
        if (conv_std_logic_vector(comando, 8) = "00000001") then 
          ns <= aggiornaRESULT;
        else -- comando di media
          ns <= dato3;
        end if;
      else
        ns <= cs;
      end if;

    when dato3 =>
      if(newstrobe = '1') then
        ns     <= dato4;
        en_Acc <= '1';
      else
        ns     <= cs;
      end if;
      
    when dato4 =>
      if(newstrobe = '1') then
        ns     <= aggiornaRESULT;
        en_Acc <= '1';
      else
        ns     <= cs;
      end if;

    when aggiornaRESULT =>
      en_Res_reg <= '1';
      ns         <= wake;

    when others => null;
  end case;
end process;

-- questo registro viene utilizzato per salvare il risulato da portare nell'
-- uscita RESULT e mantenerlo valido sinchè non ho campionato un nuovo
-- comando ed i relativi dati necessari ad espletare il calcolo rischiesto
process (CK,RES)
begin
  if RES = '1' then
    RESULT <= (others => '0');
  elsif CK'event and CK = '1' then
    if en_Res_reg = '1' then
      if    (conv_std_logic_vector(comando, 8) = "00000001") then  -- somma
        RESULT <= accumulatore;
      elsif (conv_std_logic_vector(comando, 8) = "00000100") then  -- media
        RESULT <= "00" & accumulatore(15 downto 2);
      elsif (conv_std_logic_vector(comando, 8) = "00000010") then  -- complemento2
        RESULT <= -accumulatore;
      end if;
    end if;
  end if;
end process;

end arc;