library ieee;
use ieee.std_logic_1164.all;
use ieee.numeric_std.all;

entity rilevatore is
    generic(
            periodo_clock : real := 20.0e-9; --considerando un clock di 50MHz, dichiaro un segnale con il suo periodo
            ppr : integer := 8 -- pulse per round
        );
    port(
            ch_a : in std_logic; --canale A
            ch_b : in std_logic; --canale B
            clock : in std_logic;
            direzione : out std_logic;
            feedback_out : out signed (7 downto 0) -- segnale che entrerà nel controllore PI e verrà confrontato con il riferimento
    );
end entity;

architecture struct of rilevatore is
        signal segnalino : unsigned (1 downto 0) := "00";
        signal spp: unsigned (9 downto 0); -- spp indica il tempo tra 2 pulse (second per pulse)
        signal giro : unsigned (9 downto 0); --secondi per giro (spr)
        signal RPM : integer;
        signal RPM_scalato : signed (7 downto 0) :="00000000"; --(mi divido i 1000RPM possibili in 127 possibili valori (CA2))
        signal stato : std_logic_vector (1 downto 0);-- segnale di ausilio
        signal statopre : std_logic_vector (1 downto 0); -- segna lo stato precedente
        signal dir : std_logic;
        signal flag_b : std_logic; -- mi indica se sono passato da B dopo essere passato da A
        signal contatore : integer; -- mi conta il numero di fronti di salita del clock
        begin
            process (ch_a, ch_b, clock) is
                begin
            -- calcolo della velocità

                if clock'event and clock='1' then

                    if ch_a'event and ch_a='1' and ch_b='0' then
                        if segnalino="00" then -- il segnalino mi dice quante volte passo da A, è da considerare come un flag_a (è inizializzato a 00)
                            contatore<=contatore + 1;
                        end if;
                    segnalino<=segnalino+1; 
                    end if;

                    if ch_b'event and ch_b='1' then
                        if segnalino = "01" then
                            flag_b<='1'; --sta andando tutto bene
                        end if;
                    end if;
                    if ch_a'event and ch_a='1' and ch_b='0' then
                        if segnalino = "10" then -- se segnalino è 10 significa che posso calcolarmi il tempo trascorso tra 2 pulse
                            spp<=real(contatore)*periodo_clock; -- calcolo seconds per pulse 
                            giro<=spp*real(ppr); -- tempo impiegato per fare un giro completo ( praticamente SPR, quindi il periodo della frequenza, ossia RPS)
                            RPM<=(60.0/giro);
                            RPM_scalato<=to_signed(integer(127.0*real(RPM)/1000.0), rpm_scalato'length);
                            segnalino<="00";-- azzero segnalino
                            flag_b<='0';-- azzero al flag
                            contatore<=0;-- azzero il contatore
                        end if; 
                    end if;
                        -- ############### rilevamento senso di rotazione #################
                        --
                        -- generalmente la regola di rilevamento del senso di rotazione di un encoder in quadratura è
                        -- partendo da uno 0 comune, se A diventa alto prima di B, ruota in senso orario e vice versa
                        -- gli stati possono essere 00 10 11 01 00 in CW
                        -- 00 01 11 10 00 in CCW
                        -- N.B. se dir=1 significa CW, se dir=0 significa CCW



                        -- qui non faccio altro che salvarmi lo stato precedente e lo stato presente in modo da poter intuire il senso inequivocabile di rotazione
                    if ch_a='1' and ch_b='0' then 
                        stato<="10";
                        if statopre="00" then
                            dir<='1';
                        elsif statopre="11" then
                            dir<='0';
                        else
                            null;
                        end if; 
                    end if;

                    if ch_a='0' and ch_b='1' then
                        stato<="01";
                        if statopre="11" then
                            dir<='1';
                        elsif statopre="00" then
                            dir<='0';
                        else
                            null;
                        end if;
                        
                    end if;

                    if ch_a='0' and ch_b='0' then
                        stato<="00";
                        if statopre="01" then
                            dir<='1';
                        elsif statopre="10" then
                            dir<='0';
                        else
                            null;
                        end if;
                    end if;

                    if ch_a='1' and ch_b='1' then
                        stato<="11";
                        if statopre="10" then
                            dir<='1';
                        elsif statopre="01" then
                            dir<='0';
                        else
                            null;
                        end if;
                    end if;
                    statopre<=stato;
                end if;
                direzione<=dir;
                if dir='1' then -- cioè se ruota in senso orario
                    feedback_out<=RPM_scalato;
                elsif dir='0' then -- senso antiorario
                    feedback_out<=not(RPM_scalato)+1; --faccio il complemento a 2
                end if;
            end process;

end architecture;