/*
 
  read sequence
 
 
 
clk   ``\____/````\____/` ..... _/````\____/````\____/` ..... _/````\____/````\____/`
 
             |         |         |         |         |         |         |
 
start XXXX```````````\__ ....... ____________________________________________________
 
             |         |         |         |         |         |         |
 
rnw   XXXXXX```XXXXXXXXX ....... XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
 
             |         | some    |         |         |         |         |
 
ready XXXXXXX\__________ clocks __/``````````````````  ....... ```````````\__________
 
                         before                                |         |
 
rdat  ------------------ ready  -< cell 0  | cell 1  | ....... |last cell>-----------
 
             |         |         |         |         |         |         |
 
stop  XXXXXXX\__________ ....... _____________________ ....... ___________/``````````
 
                                                                            ^all operations stopped until next start strobe
 
 
 
 
 
 
 
  write sequence
 
 
 
clk   ``\____/````\____/` ..... _/````\____/````\____/````\____/````\____/````\____/````\____/````\____/
 
             |         | some    |         | some    |         |         |         |         |         |
 
start XXXX```````````\__ ....... _____________ .... ______________ .... ________________________________
 
             |         | clocks  |         | clocks  |         |         |         |         |         |
 
rnw   XXXXXX___XXXXXXXXX ....... XXXXXXXXXXXXX .... XXXXXXXXXXXXXX .... XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
 
             |         | before  |         | before  |         |         |         |         |         |
 
ready XXXXXXX\__________ ....... _/`````````\_ .... __/`````````\_ .... __/`````````\___________________
 
             |         | first   |         | next    |         |         |         |         |         |
 
wdat  XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX< cell 0  >X .... XX< cell 1  >X .... XX<last cell>XXXXXXXXXXXXXXXXXXX
 
             |         | ready   |         | ready   |         |         |         |         |         |
 
stop  XXXXXXX\__________ ....... _____________ .... ______________ .... ____________/```````````````````
 
             |         | strobe  |         | strobe  |         |         |         |         |         |
 
 
 
 
 
 
 
 
 
clk   ``\____/````\____/````\____/````\____/````\____/````\____/````\____/````\____/````\____/````\____/````\____/````\____/``
 
             |         |         |         |         |         |         |         |         |         |         |         |
 
ready __________________/`````````\___________________/`````````\___________________/`````````\___________________/`````````\_
 
             |         |         |         |         |         |         |         |         |         |         |         |
 
wdat           cell 0             | cell 1                      | cell 2                      | cell 3                      |
 
             |         |         |         |         |         |         |         |         |         |         |         |
 
sram_adr XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX| 0                           | 1                           | 2                           |
 
             |         |         |         |         |         |         |         |         |         |         |         |
 
sram_dat XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX| cell 0                      | cell 1                      | cell 2                      |
 
             |         |         |         |         |         |         |         |         |         |         |         |
 
sram_we_n```````````````````````````````````\_________/```````````````````\_________/```````````````````\_________/``````````
 
             | BEG     | PRE1    | PRE2    |         |         |         |         |         |         |         |         |
 
             |         |         | CYC1    | CYC2    | CYC3    | CYC1    | CYC2    | CYC3    | CYC1    | CYC2    | CYC3    |
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
*/
 
 
 
 
 
module dram_control(
 
 
 
        clk,
 
 
 
        start, // initializing input, address=0
 
 
 
        stop, // when all addresses are done, nothing will happen after stop is set, need another start signal
 
 
 
        rnw, // 1 - read, 0 - write sequence (latched when start=1)
 
 
 
        ready, // strobe. when writing, one mean that data from wdat written to the memory (2^SRAM_ADDR_SIZE strobes total)
 
               // when reading, one mean that data read from memory is on rdat output (2^SRAM_ADDR_SIZE strobes total)
 
 
 
 
 
        wdat, // input, data to be written to memory
 
        rdat, // output, data last read from memory
 
 
 
 
 
 
 
        DRAM_DQ,
 
 
 
        DRAM_MA,
 
 
 
        DRAM_RAS0_N,
 
        DRAM_RAS1_N,
 
        DRAM_LCAS_N,
 
        DRAM_UCAS_N,
 
        DRAM_WE_N
 
);
 
 
 
localparam DRAM_DATA_SIZE = 16;
 
localparam DRAM_MA_SIZE = 10;
 
 
 
localparam DRAM_ADDR_SIZE = 21;//21;
 
 
 
 
 
        input clk;
 
 
 
        input start,rnw;
 
 
 
        output stop;
 
        reg    stop;
 
 
 
        output ready;
 
        reg    ready;
 
 
 
        input [DRAM_DATA_SIZE-1:0] wdat;
 
        output [DRAM_DATA_SIZE-1:0] rdat;
 
 
 
 
 
        inout [DRAM_DATA_SIZE-1:0] DRAM_DQ;
 
        output [DRAM_MA_SIZE-1:0] DRAM_MA;
 
        output DRAM_RAS0_N,DRAM_RAS1_N,DRAM_LCAS_N,DRAM_UCAS_N,DRAM_WE_N;
 
 
 
 
 
        reg  [DRAM_ADDR_SIZE:0] dram_addr_pre; // one bit bigger to have stop flag
 
        reg  [DRAM_ADDR_SIZE:0] dram_addr_out;
 
        wire [DRAM_ADDR_SIZE:0] dram_addr_nxt;
 
 
 
        assign dram_addr_nxt = dram_addr_pre + 1;
 
        always @(posedge clk) dram_addr_out <= dram_addr_pre;
 
 
 
 
 
 
 
        reg dram_req,dram_rnw;
 
        wire dram_cbeg,dram_rrdy;
 
 
 
        dram dramko( .clk(clk), .rst_n(1'b1), .ra(DRAM_MA), .rd(DRAM_DQ),
 
                     .rwe_n(DRAM_WE_N), .rucas_n(DRAM_UCAS_N), .rlcas_n(DRAM_LCAS_N),
 
                     .rras0_n(DRAM_RAS0_N), .rras1_n(DRAM_RAS1_N), .addr(dram_addr_out[DRAM_ADDR_SIZE-1:0]),
 
                     .rddata(rdat), .wrdata(wdat), .bsel(2'b11), .req(dram_req), .rnw(dram_rnw),
 
                     .cbeg(dram_cbeg), .rrdy(dram_rrdy) );
 
 
 
 
 
 
 
 
 
        reg [1:0] dram_ready_gen; // 0x - no ready strobes, 10 - strobes on rrdy (read), 11 - on cbeg (write)
 
        localparam NO_READY = 2'b00;
 
        localparam RD_READY = 2'b10;
 
        localparam WR_READY = 2'b11;
 
 
 
        always @*
 
        begin
 
                if( !dram_ready_gen[1] )
 
                begin
 
                        ready = 1'b0;
 
                end
 
                else
 
                begin
 
                        if( dram_ready_gen[0] ) //write
 
                        begin
 
                                ready = dram_cbeg;
 
                        end
 
                        else // read
 
                        begin
 
                                ready = dram_rrdy;
 
                        end
 
                end
 
        end
 
 
 
 
 
 
 
        reg [3:0] curr_state,next_state;
 
 
 
        parameter START_STATE = 4'd00; // reset state
 
        parameter INIT_STATE  = 4'd01; // initialization state
 
 
 
        parameter READ_BEG1 = 4'd02;
 
        parameter READ_BEG2 = 4'd03;
 
        parameter READ_CYC  = 4'd04;
 
        parameter READ_END1 = 4'd05;
 
        parameter READ_END2 = 4'd06;
 
 
 
        parameter WRITE_BEG = 4'd07;
 
        parameter WRITE_CYC = 4'd08;
 
        parameter WRITE_END = 4'd09;
 
 
 
 
 
        parameter STOP_STATE  = 4'd10; // full stop state
 
 
 
 
 
 
 
        // FSM states
 
        always @*
 
        begin
 
                case( curr_state )
 
 
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
                START_STATE:
 
                        next_state = INIT_STATE;
 
 
 
 
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
                INIT_STATE:
 
                begin
 
                        if( rnw ) // read
 
                                next_state = READ_BEG1;
 
                        else // !rnw - write
 
                                next_state = WRITE_BEG;
 
                end
 
 
 
 
 
 
 
 
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
                READ_BEG1:
 
                        next_state = READ_BEG2;
 
 
 
                READ_BEG2:
 
                        next_state = READ_CYC;
 
 
 
                READ_CYC:
 
                        if( !dram_addr_nxt[DRAM_ADDR_SIZE] )
 
                                next_state = READ_CYC;
 
                        else
 
                                next_state = READ_END1;
 
 
 
                READ_END1:
 
                        next_state = READ_END2;
 
 
 
                READ_END2:
 
                        next_state = STOP_STATE;
 
 
 
 
 
 
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
                WRITE_BEG:
 
                        next_state = WRITE_CYC;
 
 
 
                WRITE_CYC:
 
                        if( !dram_addr_nxt[DRAM_ADDR_SIZE] )
 
                                next_state = WRITE_CYC;
 
                        else
 
                                next_state = WRITE_END;
 
 
 
                WRITE_END:
 
                        next_state = STOP_STATE;
 
 
 
 
 
 
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
                STOP_STATE:
 
                        next_state = STOP_STATE;
 
 
 
 
 
 
 
 
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
                default:
 
                        next_state = STOP_STATE;
 
 
 
                endcase
 
 
 
        end
 
 
 
 
 
 
 
        // FSM flip-flops
 
        always @(posedge clk)
 
        begin
 
                if( start )
 
                        curr_state <= START_STATE;
 
                else if( dram_cbeg )
 
                        curr_state <= next_state;
 
        end
 
 
 
 
 
        // FSM outputs
 
        always @(posedge clk) if( dram_cbeg )
 
        begin
 
                if( curr_state == INIT_STATE )
 
                        dram_addr_pre <= 0;
 
                else
 
                        dram_addr_pre <= dram_addr_nxt;
 
        end
 
 
 
 
 
 
 
        always @(posedge clk) if( dram_cbeg )
 
        begin
 
                case( curr_state )
 
 
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
                INIT_STATE:
 
                begin
 
                        stop <= 1'b0;
 
 
 
                        dram_req <= 1'b0;
 
 
 
                        dram_ready_gen <= NO_READY;
 
                end
 
 
 
 
 
 
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
                READ_BEG1:
 
                begin
 
                        dram_req <= 1'b1;
 
                        dram_rnw <= 1'b1;
 
                end
 
 
 
                READ_BEG2:
 
                begin
 
                        dram_ready_gen <= RD_READY;
 
                end
 
 
 
                READ_END1:
 
                begin
 
                        dram_req <= 1'b0;
 
                end
 
 
 
                READ_END2:
 
                begin
 
                        dram_ready_gen <= NO_READY;
 
                end
 
 
 
 
 
 
 
 
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
                WRITE_BEG:
 
                begin
 
                        dram_req <= 1'b1;
 
                        dram_rnw <= 1'b0;
 
 
 
                        dram_ready_gen <= WR_READY;
 
                end
 
 
 
                WRITE_END:
 
                begin
 
                        dram_req <= 1'b0;
 
 
 
                        dram_ready_gen <= NO_READY;
 
                end
 
 
 
 
 
////////////////////////////////////////////////////////////////////////
 
                STOP_STATE:
 
                begin
 
                        stop <= 1'b1;
 
                end
 
 
 
                endcase
 
        end
 
 
 
 
 
endmodule