--Sistemas de Aquisição de Dados, TPC nº10
--Implementação em VHDL do protocolo de comunicações GPIB
--11/06/2007

--André Bastos da Cunha
--nº53757
--LEFT

library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;
use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;

entity GPIB_VHDL is
    Port ( ATN : out STD_LOGIC;
			  DIO : out  STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0);
		     out_DAV : out  STD_LOGIC;
           out_NRFD : out  STD_LOGIC;
           out_NDAC : out  STD_LOGIC;
			  in_DAV : in  STD_LOGIC;
           in_NRFD : in  STD_LOGIC;
           in_NDAC : in  STD_LOGIC;
			  in_DIO : in STD_LOGIC_VECTOR (7 downto 0));
end GPIB_VHDL;

architecture Behavioral of GPIB_VHDL is

type STATE_TYPE is (S0, S1, S2, S3, S4, S5); 

attribute ENUM_ENCODING: STRING; 

attribute ENUM_ENCODING of STATE_TYPE:type is "000 001 010 011 100 101";

signal state, nextstate: STATE_TYPE;

--nota: a sequência de estados é definida no test bench "teste.tbw" através dos
--sinais de controlo in_DAV, in_NRFD, in_NDAC e in_DIO. 	

begin

	process (in_DAV, in_NRFD, in_NDAC, in_DIO, state)
		begin
			
			state <= nextstate;
			
			case state is
				
			--no primeiro estado, inicializam-ze as linhas de handshake  e 
			--o dispositivo decide se é TALKER ou LISTENER	
				
			when S0 =>
			
				out_DAV <= '1';
				out_NRFD <= '0';
				out_NDAC <= '0';
				
				--os três primeiros bits da palavra definem o papel do dispositivo e
				--os restantes codificam a identificação do dispositivo.
				
				--quando o dispositivo recebe um comando igual a 010 00001 é um TALKER;
				
				--o comando dá entrada no DIO e uma vez que há um comando a ser processado,
				--a linha ATN vai a 1.
				
				--salta-se então para o primeiro estado TALKER.
				
				if in_DIO = "01000001" then
				DIO <= in_DIO;
				ATN <=  '1';
				out_DAV <= '1';
				nextstate <= S1;
				
				--quando o dispositivo recebe um comando igual a 001 00001 é um LISTENER;
				
				--o comando dá entrada no DIO e uma vez que há um comando a ser processado,
				--a linha ATN vai a 1.
				
				--salta-se então para o primeiro estado LISTENER.
				
				--nota: o VHDL parece não apreciar estados incondicionais, como tal introduziu-se
				--na condição de partida para o LISTENER a imposição de NRFD a 1 (FALSE) uma vez que
				--este parâmetro é alterado de imediato no estado seguinte.
				
				elsif in_DIO = "00100001" then
				DIO <= in_DIO;
				ATN <=  '1';
				out_NRFD <= '1';
				nextstate <= S4;
				
				--os restantes endereços referem-se a outros dispositivos e como tal, 
				--o nosso dispositivo não reage.
				
				--como nenhum comando foi efectuado, a linha ATN vai a 0.
				
				else
				ATN <= '0';
				nextstate <= state;
				end if;
											
			--TALKER:
			
			when S1 =>
			
				--verifica se o NFRD está a 1 (FALSE), ouy seja, se os LISTENERS estão
				--preparados para receber os dados e em caso positivo, inicia a transferência
				--de dados através das linhas DIO.
				
				--uma vez que nenhum comando está a ser emitido, ATN vai a 0.

				if in_NRFD = '1' then
				DIO <= in_DIO after 1us;
				ATN <= '0';
				nextstate <= S2;
				end if;
				
			when S2 =>
				
				--desta forma, os dados iniciam a validação indo DAV para 0 (TRUE) e 
				--saltamos para o próximo estado.
			
				if in_NRFD = '1' then
				out_DAV <= '0';
				nextstate <= S3;
				end if;	
								
			when S3 =>
			
				--assim que os LISTENERS tiverem aceitado os dados, espera-se que NDAC 
				--venha a 1 (FALSE) e como tal a validação terminou e DAV vem a 1 (FALSE).
				
				--com o fim da validação, termina o TALKING e salta-se para o estado inicial.
			
				if in_NDAC = '1' then
				out_DAV <= '1';
				nextstate <= S0;
				end if;
			
			--LISTENER:

			when S4 =>
			
				--aguarda a validação dos dados, caso esta aconteça indo DAV para 0 (TRUE),
				--o LISTENER começa a "ouvir" dando início à transferência de dados nas linhas
				--DIO e impondo o valor de NRFD a 0 (TRUE) uma vez que está ocupado a ouvir
				--alguém.
				
				--uma vez que nenhum comando está a ser emitido, ATN vai a 0.
				
				--assim que a transferência esteja completa, assuma-se 5us depois de ter sido
				--iniciada, o valor de NDAC vai a 1 (FALSE) uma vez que o dispositivo acabou
				--de aceitar dados.
			
				if in_DAV = '0' then
				out_NRFD <= '0' after 1us;
				DIO <= in_DIO;
				ATN <= '0';
				out_NDAC <= '1' after 5us;
				nextstate <= S5;
				end if;

			when S5 =>
				
				--depois de aguardar a validação, assim que esta termina e DAV vem a 1 (FALSE)
				--NDAC volta a 0 (TRUE) uma vez que não aceitou dados e volta-se ao estado inicial.
				
				if in_DAV = '1' then
				out_NDAC <= '0' after 1us;
				nextstate <= S0;
				end if;
				
			end case;
 
end process;
			
end Behavioral;