Pasted

library ieee;
 
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;
use work.pcg.all;
 
 
entity sdram is
 
port(
 
CLOCK_50: IN STD_LOGIC;
SW: IN STD_LOGIC_VECTOR(9 downto 0);
----------------VGA-Interface---------------------
VGA_B,VGA_G,VGA_R : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0);
VGA_CLK,VGA_BLANK_N,VGA_HS,VGA_VS,VGA_SYNC_N: OUT STD_LOGIC;
LEDR: OUT STD_LOGIC_VECTOR(9 downto 0);
KEY: IN STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0);
------------------SDRAM---------------------------
DRAM_ADDR: OUT STD_LOGIC_VECTOR(12 downto 0);
DRAM_BA: OUT STD_LOGIC_VECTOR(1 downto 0);
DRAM_CAS_N: OUT STD_LOGIC;
DRAM_CKE: OUT STD_LOGIC;
DRAM_CLK: OUT STD_LOGIC;
DRAM_CS_N: OUT STD_LOGIC;
DRAM_DQ: INOUT STD_LOGIC_VECTOR(31 downto 0);
DRAM_RAS_N: OUT STD_LOGIC;
DRAM_WE_N: OUT STD_LOGIC;
DRAM_DQM0,DRAM_DQM1,DRAM_DQM2,DRAM_DQM3: OUT STD_LOGIC
);
 
 
end sdram;
 
 
architecture  main of sdram is
TYPE STAGES IS (ST0,ST1);
SIGNAL BUFF_CTRL: STAGES:=ST0;
---------------------------test signals----------------------------
signal counter : integer range 0 to 1000;
signal test: std_logic:='0';
signal testdata: std_logic_vector(7 downto 0):="00000000";
signal Xpos,Ypos: integer range 0 to 799:=0;
---------------------------sync-----------------------------
signal BUFF_WAIT: std_logic:='0';
signal VGAFLAG: std_logic_vector(2 downto 0);
-------------------------ram/gray----------------------------
signal RAMFULL_POINTER:integer range 0 to 511:=0;
signal RAMRESTART_POINTER: integer range 0 to 511:=0;
signal RAMADDR1GR,RAMADDR2GR: std_logic_vector(8 downto 0):=(others=>'0');
signal RAMADDR1GR_sync0,RAMADDR1GR_sync1,RAMADDR1GR_sync2,RAMADDR1_bin: std_logic_vector(8 downto 0);
signal RAMADDR2GR_sync0,RAMADDR2GR_sync1,RAMADDR2GR_sync2,RAMADDR2_bin: std_logic_vector(8 downto 0);
-------------------------dual ram ----------------------------------
signal RAMIN1,RAMIN2,RAMOUT1,RAMOUT2: std_logic_vector(7 downto 0);
signal RAMWE1,RAMWE2: std_logic:='0';
signal RAMADDR1,RAMADDR2: integer range 0 to 511:=0;
------------------vga----------------------------------
signal NEXTFRAME: std_logic_vector(2 downto 0):="000";
signal FRAMEEND,FRAMESTART: std_logic:='0';
signal ACTVIDEO: std_logic:='0';
signal VGABEGIN: std_logic:='0';
signal RED,GREEN,BLUE: STD_LOGIC_VECTOR(7 downto 0);
------------------clock--------------------------------
SIGNAL CLK143,CLK143_2,clk49_5: STD_LOGIC;
------------------sdram--------------------------------
SIGNAL SDRAM_ADDR: STD_LOGIC_VECTOR(24 downto 0);
SIGNAL SDRAM_BE_N: STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0);
SIGNAL SDRAM_CS: STD_LOGIC;
SIGNAL SDRAM_RDVAL,SDRAM_WAIT:STD_LOGIC;
SIGNAL SDRAM_RE_N,SDRAM_WE_N: STD_LOGIC;
SIGNAL SDRAM_READDATA,SDRAM_WRITEDATA: STD_LOGIC_VECTOR(31 downto 0);
SIGNAL DRAM_DQM : STD_LOGIC_VECTOR(3 downto 0);
 
--------------------------------------------------------
 
    component true_dual_port_ram_dual_clock is
    port 
    (
        clk_a   : in std_logic;
        clk_b   : in std_logic;
        addr_a  : in natural range 0 to 511;
        addr_b  : in natural range 0 to 511;
        data_a  : in std_logic_vector(7 downto 0);
        data_b  : in std_logic_vector(7 downto 0);
        we_a    : in std_logic := '1';
        we_b    : in std_logic := '1';
        q_a     : out std_logic_vector(7 downto 0);
        q_b     : out std_logic_vector(7 downto 0)
    );
    end component true_dual_port_ram_dual_clock;
   component  vga is
    port(
        CLK: in std_logic;
        R_OUT,G_OUT,B_OUT: OUT std_logic_vector(7 downto 0);
        R_IN,G_IN,B_IN: IN std_logic_vector(7 downto 0);
        VGAHS, VGAVS:OUT std_logic;
       ACTVID: OUT std_logic;
        VGA_FRAMESTART: out std_logic;
        VGA_FRAMEEND: out std_logic
    );
end component vga;
 
 
component ramsys is
        port (
                    areset_export       : in    std_logic                     := 'X';             -- export
                    clk_clk             : in    std_logic                     := 'X';             -- clk
                    clk143_clk          : out   std_logic;                                        -- clk
                    clk143_shift_clk    : out   std_logic;                                        -- clk
                    clk49_5_clk         : out   std_logic;                                        -- clk
                    reset_reset_n       : in    std_logic                     := 'X';             -- reset_n
                    sdram_address       : in    std_logic_vector(24 downto 0) := (others => 'X'); -- address
                    sdram_byteenable_n  : in    std_logic_vector(3 downto 0)  := (others => 'X'); -- byteenable_n
                    sdram_chipselect    : in    std_logic                     := 'X';             -- chipselect
                    sdram_writedata     : in    std_logic_vector(31 downto 0) := (others => 'X'); -- writedata
                    sdram_read_n        : in    std_logic                     := 'X';             -- read_n
                    sdram_write_n       : in    std_logic                     := 'X';             -- write_n
                    sdram_readdata      : out   std_logic_vector(31 downto 0);                    -- readdata
                    sdram_readdatavalid : out   std_logic;                                        -- readdatavalid
                    sdram_waitrequest   : out   std_logic;                                        -- waitrequest
                    wire_addr           : out   std_logic_vector(12 downto 0);                    -- addr
                    wire_ba             : out   std_logic_vector(1 downto 0);                     -- ba
                    wire_cas_n          : out   std_logic;                                        -- cas_n
                    wire_cke            : out   std_logic;                                        -- cke
                    wire_cs_n           : out   std_logic;                                        -- cs_n
                    wire_dq             : inout std_logic_vector(31 downto 0) := (others => 'X'); -- dq
                    wire_dqm            : out   std_logic_vector(3 downto 0);                     -- dqm
                    wire_ras_n          : out   std_logic;                                        -- ras_n
                    wire_we_n           : out   std_logic                                      -- waitrequest
        );
    end component ramsys;
begin
 
 
    u0 : component ramsys
        port map (
            areset_export       => '0',       --       areset.export
                clk_clk             => CLOCK_50,             --          clk.clk
            reset_reset_n       => '1',       --        reset.reset_n
            clk143_shift_clk    => CLK143_2,    -- clk143_shift.clk
            clk143_clk          => CLK143,          --       clk143.clk
            clk49_5_clk         => clk49_5,         --      clk49_5.clk
            wire_addr           => DRAM_ADDR,           --         wire.addr
            wire_ba             => DRAM_BA,             --             .ba
            wire_cas_n          => DRAM_CAS_N,          --             .cas_n
            wire_cke            => DRAM_CKE,            --             .cke
            wire_cs_n           => DRAM_CS_N,           --             .cs_n
            wire_dq             => DRAM_DQ,             --             .dq
            wire_dqm            => DRAM_DQM,            --             .dqm
            wire_ras_n          => DRAM_RAS_N,          --             .ras_n
            wire_we_n           => DRAM_WE_N,           --             .we_n
            sdram_address       => SDRAM_ADDR,       --        sdram.address
            sdram_byteenable_n  => SDRAM_BE_N,  --             .byteenable_n
            sdram_chipselect    => SDRAM_CS,    --             .chipselect
            sdram_writedata     => SDRAM_WRITEDATA,     --             .writedata
            sdram_read_n        => SDRAM_RE_N,        --             .read_n
            sdram_write_n       => SDRAM_WE_N,       --             .write_n
            sdram_readdata      => SDRAM_READDATA,      --             .readdata
            sdram_readdatavalid => SDRAM_RDVAL, --             .readdatavalid
            sdram_waitrequest   => SDRAM_WAIT    --             .waitrequest
        );
 
      u1 : component vga 
            port map(
                    CLK=>clk49_5,
                    R_OUT=>VGA_R,
                    G_OUT=>VGA_G,
                    B_OUT=>VGA_B,
                    R_IN=>RED,
                    G_IN=>GREEN,
                    B_IN=>BLUE,
                    VGAHS=>VGA_HS,
                    VGAVS=>VGA_VS,
                   ACTVID=>ACTVIDEO,
                    VGA_FRAMESTART=>FRAMESTART,
                    VGA_FRAMEEND=>FRAMEEND
            );
 
        u3: component true_dual_port_ram_dual_clock
           port map  (
            clk_a=>CLK143,
            clk_b=>clk49_5,
            addr_a=>RAMADDR1,
            addr_b=>RAMADDR2,
            data_a=>RAMIN1,
            data_b=>RAMIN2,
            we_a=>RAMWE1,
            we_b=>RAMWE2,
            q_a=>RAMOUT1,
            q_b=>RAMOUT2            
            );
 
 
 
 
 
DRAM_DQM0<=DRAM_DQM(0);
DRAM_DQM1<=DRAM_DQM(1);
DRAM_DQM2<=DRAM_DQM(2);
DRAM_DQM3<=DRAM_DQM(3);
DRAM_CLK<=CLK143_2;
VGA_CLK<=clk49_5;
SDRAM_CS<='1';
SDRAM_BE_N<="0000";
VGA_BLANK_N<='1';
VGA_SYNC_N<='0';
PROCESS (CLK143)
begin
if rising_edge(clk143)then
------------double flop sync----------------------
    RAMADDR2GR_sync0<=RAMADDR2GR;
    RAMADDR2GR_sync1<=RAMADDR2GR_sync0;
    RAMADDR2_bin<=gray_to_bin(RAMADDR2GR_sync1);
   NEXTFRAME(1)<=NEXTFRAME(0);
    NEXTFRAME(2)<=NEXTFRAME(1);
 
 
RAMADDR1GR<=bin_to_gray(std_logic_vector(to_unsigned(RAMADDR1,9)));
----------------------------------------------------
    case BUFF_CTRL is
        when st0=>------------write image to  SDRAM     
        if (SDRAM_WAIT='0')then 
            SDRAM_WE_N<='0';
             SDRAM_RE_N<='1';
------------------------circle generation------------------
            if(Xpos<799)then
                Xpos<=Xpos+1;
                else
                Xpos<=0;
                  if(Ypos<599)then
                  Ypos<=Ypos+1;
                  else
                  Ypos<=0;
                  end if;     
            end if;
                IF((Xpos-to_integer(unsigned(SW)))*(Xpos-to_integer(unsigned(SW)))+(Ypos-300)*(Ypos-300)<40000)THEN
                test<='0';
                else
                test<='1';
                end if;
------------------------------------------------------------
           SDRAM_WRITEDATA(7 downto 0)<=(others=>test); 
           SDRAM_ADDR<=std_logic_vector(unsigned(SDRAM_ADDR)+1);    
 
        end if; 
        
      if(to_integer(unsigned(SDRAM_ADDR))>(800*600-1) )then-----800x600 resolution
           RAMADDR1<=0;
            BUFF_WAIT<='0';
            RAMFULL_POINTER<=10;----------min. value 2
           BUFF_CTRL<=st1;
            SDRAM_ADDR<=(others=>'0');
        end if;
        
        when st1=>-----------write from SDRAM to BUFFER
              SDRAM_WE_N<='1';
            RAMWE1<=SDRAM_RDVAL;
            IF(BUFF_WAIT='0')then
                     SDRAM_RE_N<='0';
                       ------------if no wait request is issued and read enable------
                    IF(SDRAM_WAIT='0' and SDRAM_RE_N='0')THEN   
                            IF(RAMFULL_POINTER<511)then-----move full pointer
                                RAMFULL_POINTER<=RAMFULL_POINTER+1;
                                else
                                RAMFULL_POINTER<=0;
                            end if;         
                        SDRAM_ADDR<=std_logic_vector(unsigned(SDRAM_ADDR)+1);       
                   END IF;
                        -------------check if the buffer is full----------------------
                        IF(to_integer(unsigned(RAMADDR2_bin))=(RAMFULL_POINTER))then
                                VGAFLAG(0)<='1';---------init displaying image
                                SDRAM_RE_N<='1';
                                BUFF_WAIT<='1';
                                IF((RAMADDR2+63)<511)THEN
                                    RAMRESTART_POINTER<=to_integer(unsigned(RAMADDR2_bin))+63;
                                    ELSE
                                    RAMRESTART_POINTER<=to_integer(unsigned(RAMADDR2_bin))+63-511;
                                END IF;
                        end if;
            END IF;
                    RAMIN1<=SDRAM_READDATA(7 downto 0); 
                    ------------while data is avalable, write to buffer RAM
                    IF(SDRAM_RDVAL='1')then
                        IF(RAMADDR1<511)then
                        RAMADDR1<=RAMADDR1+1;
                        else
                        RAMADDR1<=0;
                        end if;
                    END IF;
                    -------------------------------refill buffer------------------------
                         IF(to_integer(unsigned(RAMADDR2_bin))=RAMRESTART_POINTER and BUFF_WAIT='1')then
                          BUFF_WAIT<='0';         
                          end if;
                    -------------------------------end of frame--------------------------
                        IF(NEXTFRAME(2)='1')THEN
                              xpos<=0;
                            ypos<=0;
                               BUFF_CTRL<=ST0;
                                VGAFLAG(0)<='0';
                                SDRAM_ADDR<=(others=>'0');
                                ------------
                                counter<=0;
                                test<='0';
                            END IF;
            
        when others=>NULL;
        END CASE;
 
 
 
 
 
end if;
end process;
PROCESS(clk49_5)
begin
if rising_edge(clk49_5)then
     
RAMADDR2GR<=bin_to_gray(std_logic_vector(to_unsigned(RAMADDR2,9)));
-------------dual clock sync-------------------------
RAMADDR1GR_sync0<=RAMADDR1GR;
RAMADDR1GR_sync1<=RAMADDR1GR_sync0;
VGAFLAG(1)<=VGAFLAG(0);
VGAFLAG(2)<=VGAFLAG(1);
 
RAMADDR1_bin<=gray_to_bin(RAMADDR1GR_sync1);
 
 
    IF(VGAFLAG(2)='1' AND FRAMESTART='1' )THEN-------if buffer is rdy and  begin of new frame, start displaying image
     VGABEGIN<='1';
     end if;
     
     IF(FRAMEEND='1' AND VGABEGIN='1')THEN------end of frame
     NEXTFRAME(0)<='1';
     VGABEGIN<='0';
     ELSE
     NEXTFRAME(0)<='0';
     END IF;
    
        IF(ACTVIDEO='1'AND to_integer(unsigned(RAMADDR1_bin))/=RAMADDR2  AND VGABEGIN='1')then----if buffer ia not empty
            IF(RAMADDR2<511)then
            RAMADDR2<=RAMADDR2+1;
            else
            RAMADDR2<=0;
            end if;
           RED<=RAMOUT2;
          GREEN<=RAMOUT2;
           BLUE<=RAMOUT2;
        ELSIF(VGABEGIN='0')THEN---------if buffer not ready
       RAMADDR2<=0;
        BLUE<=(others=>'0');
        RED<=(others=>'0');
        GREEN<=(others=>'0');
        END IF;
end if;
end process;
end main;