`include "../include/tune.v"
 
 
 
// PentEvo project (c) NedoPC 2008-2009
 
//
 
// vg93 interface
 
//
 
// #1F - vg93 command/state reg {0,0} - not here!
 
// #3F - vg93 track register    {0,1} - not here!
 
// #5F - vg93 sector register   {1,0} - not here!
 
// #7F - vg93 data register     {1,1} - not here!
 
// #FF - output "system" reg/input (DRQ+IRQ) reg
 
//   output: d6 - FM/MFM               - NOT USED ANYWHERE! -> skipped
 
//           d4 - disk side            - inverted out
 
//           d3 - head load            - for HRDY pin of vg93
 
//           d2 - /RESET for vg93      - must be zero at system reset
 
//           d1:d0 - disk drive select - to the 74138
 
//    input: d7 - /INTRQ - resynced at CPU clock
 
//           d6 - /DRQ   - .....................
 
//
 
// current limitations:
 
//  1. read clock regenerator is made of simple counter, as in pentagon128
 
//  1. write precompensation is based only on SL/SR/TR43 signals
 
 
 
module vg93(
 
 
 
        input zclk, // Z80 cpu clock
 
        input rst_n,
 
        input fclk, // fpga 28 MHz clock
 
 
 
        output vg_clk,
 
        output reg vg_res_n,
 
 
 
        input [7:0] din,  // data input from CPU
 
        output intrq,drq, // output signals for the read #FF (not here)
 
        input vg_wrFF,    // when TRDOS port #FF written - positive strobe
 
 
 
 
 
        output reg vg_hrdy,
 
        output reg vg_rclk,
 
        output reg vg_rawr,
 
        output reg [1:0] vg_a, // disk drive selection
 
        output reg vg_wrd,
 
        output reg vg_side,
 
 
 
        input step, // step signal from VG93
 
        input vg_sl,vg_sr,vg_tr43,
 
        input rdat_n,
 
        input vg_wf_de,
 
        input vg_drq,
 
        input vg_irq,
 
        input vg_wd
 
);
 
 
 
 
 
        localparam WRDELAY_OUTER_LEFT  = 4'd4;
 
        localparam WRDELAY_OUTER_RIGHT = 4'd11;
 
        localparam WRDELAY_INNER_LEFT  = 4'd0;  // minimal delay is for maximum shift left
 
        localparam WRDELAY_INNER_RIGHT = 4'd14; // maximal delay is for maximum shift right
 
        localparam WRDELAY_STANDARD    = 4'd7;  // no-shift
 
 
 
 
 
 
 
 
 
        reg [2:0] vgclk_div7;
 
        wire vgclk_strobe7;
 
        reg [1:0] vgclk_div4;
 
 
 
        reg [2:0] step_pulse;
 
        reg [2:0] drq_pulse;
 
        wire step_pospulse;
 
        wire  drq_pospulse;
 
        reg turbo_state;
 
 
 
        reg [1:0] intrq_sync;
 
        reg [1:0] drq_sync;
 
 
 
        reg [1:0] sl_sync,sr_sync,tr43_sync;
 
        reg [2:0] wd_sync;
 
        wire sl,sr,tr43,wd;
 
 
 
        reg [3:0] wrdelay_cnt;
 
        wire delay_end;
 
 
 
        reg [3:0] wrwidth_cnt;
 
        wire wrwidth_ena;
 
 
 
 
 
        reg [4:0] rdat_sync;
 
        reg rdat_edge1, rdat_edge2;
 
        wire rdat;
 
 
 
        reg [3:0] rwidth_cnt;
 
        wire rwidth_ena;
 
        reg [5:0] rclk_cnt;
 
        wire rclk_strobe;
 
 
 
 
 
 
 
        // VG93 clocking and turbo-mode
 
 
 
        always @(posedge fclk)
 
        begin
 
                step_pulse[2:0] <= { step_pulse[1:0], step};
 
                 drq_pulse[2:0] <= {  drq_pulse[1:0], vg_drq};
 
        end
 
 
 
        assign step_pospulse = ( step_pulse[1] & (~step_pulse[2]) );
 
        assign  drq_pospulse = (  drq_pulse[1] & ( ~drq_pulse[2]) );
 
 
 
        always @(posedge fclk,negedge rst_n)
 
        begin
 
                if( !rst_n )
 
                        turbo_state <= 1'b0;
 
                else
 
                begin
 
                        if( drq_pospulse )
 
                                turbo_state <= 1'b0;
 
                        else if( step_pospulse )
 
                                turbo_state <= 1'b1;
 
                end
 
        end
 
 
 
 
 
 
 
        assign vgclk_strobe7 = (vgclk_div7[2:1] == 2'b11); // 28/7=4MHz freq strobe
 
 
 
        always @(posedge fclk)
 
        begin
 
                if( vgclk_strobe7 )
 
                        vgclk_div7 <= 3'd0;
 
                else
 
                        vgclk_div7 <= vgclk_div7 + 3'd1;
 
        end
 
 
 
        always @(posedge fclk)
 
        begin
 
                if( vgclk_strobe7 )
 
                begin
 
                        vgclk_div4[0] <= ~vgclk_div4[1];
 
 
 
                        if( turbo_state )
 
                                vgclk_div4[1] <= ~vgclk_div4[1];
 
                        else
 
                                vgclk_div4[1] <= vgclk_div4[0];
 
                end
 
        end
 
 
 
        assign vg_clk = vgclk_div4[1];
 
 
 
 
 
        // input/output for TR-DOS port #FF
 
 
 
        always @(posedge zclk, negedge rst_n) // CHANGE IF GO TO THE positive/negative strobes instead of zclk!
 
        begin
 
                if( !rst_n )
 
                        vg_res_n <= 1'b0;
 
                else if( vg_wrFF )
 
                        { vg_side, vg_hrdy, vg_res_n, vg_a } <= { (~din[4]),din[3],din[2],din[1:0] };
 
        end
 
 
 
        always @(posedge zclk)
 
        begin
 
                intrq_sync[1:0] <= {intrq_sync[0],vg_irq};
 
                drq_sync[1:0] <= {drq_sync[0],vg_drq};
 
        end
 
 
 
        assign intrq = intrq_sync[1];
 
        assign drq   =   drq_sync[1];
 
 
 
 
 
 
 
 
 
        // write precompensation
 
        // delay times are as in WRDELAY_* parameters, vg_wrd width is always 7 clocks
 
 
 
        always @(posedge fclk)
 
        begin
 
                  sl_sync[1:0] <= {   sl_sync[0],   vg_sl   };
 
                  sr_sync[1:0] <= {   sr_sync[0],   vg_sr   };
 
                tr43_sync[1:0] <= { tr43_sync[0],   vg_tr43 };
 
                  wd_sync[2:0] <= {   wd_sync[1:0], vg_wd   };
 
        end
 
 
 
        assign   sl =   sl_sync[1]; // just state signals
 
        assign   sr =   sr_sync[1]; //
 
        assign tr43 = tr43_sync[1]; //
 
 
 
        assign   wd =   wd_sync[1] & (~wd_sync[2]); // strobe: beginning of vg_wd
 
 
 
 
 
        // make delay
 
        always @(posedge fclk)
 
        begin
 
                if( wd )
 
                        case( {sl, tr43, sr} )
 
                        3'b100:  // shift left, outer tracks
 
                                wrdelay_cnt <= WRDELAY_OUTER_LEFT;
 
                        3'b001:  // shift right, outer tracks
 
                                wrdelay_cnt <= WRDELAY_OUTER_RIGHT;
 
                        3'b110:  // shift left, inner tracks
 
                                wrdelay_cnt <= WRDELAY_INNER_LEFT;
 
                        3'b011:  // shift right, inner tracks
 
                                wrdelay_cnt <= WRDELAY_INNER_RIGHT;
 
                        default: // no shift
 
                                wrdelay_cnt <= WRDELAY_STANDARD;
 
                        endcase
 
                else if( !delay_end )
 
                        wrdelay_cnt <= wrdelay_cnt - 4'd1;
 
        end
 
 
 
        assign delay_end = (wrdelay_cnt==4'd0);
 
 
 
 
 
        // make vg_wdr impulse after a delay
 
 
 
        always @(posedge fclk)
 
                if( wrwidth_ena )
 
                begin
 
                        if( wd )
 
                                wrwidth_cnt <= 4'd0;
 
                        else
 
                                wrwidth_cnt <= wrwidth_cnt + 4'd1;
 
                end
 
 
 
        assign wrwidth_ena = wd | ( delay_end & (~wrwidth_cnt[3]) );
 
 
 
        always @(posedge fclk)
 
                vg_wrd <= | wrwidth_cnt[2:0]; // only 7 clocks is the lendth of vg_wrd
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
        // RCLK/RAWR restore
 
        // currently simplest counter method, no PLL whatsoever now
 
        //
 
        // RCLK period must be 112 clocks (@28 MHz), or 56 clocks for each state
 
        // RAWR on time is 4 clocks
 
 
 
        // digital filter - removing glitches
 
        always @(posedge fclk)
 
                rdat_sync[4:0] <= { rdat_sync[3:0], (~rdat_n) };
 
 
 
 
 
 
 
        always @(posedge fclk)
 
        begin
 
                if( rdat_sync[4:1]==4'b1111 ) // filter beginning of strobe
 
                        rdat_edge1 <= 1'b1;
 
                else if( rclk_strobe ) // filter any more strobes during same strobe half-perion
 
                        rdat_edge1 <= 1'b0;
 
//              else if( rdat_sync[4:1]==4'b0000 )
 
//                      rdat_edge1 <= 1'b0;
 
 
 
                rdat_edge2 <= rdat_edge1;
 
        end
 
 
 
        assign rdat = rdat_edge1 & (~rdat_edge2);
 
 
 
//      assign rdat = rdat_sync[1] & (~rdat_sync[2]);
 
 
 
 
 
 
 
        always @(posedge fclk)
 
                if( rwidth_ena )
 
                begin
 
                        if( rdat )
 
                                rwidth_cnt <= 4'd0;
 
                        else
 
                                rwidth_cnt <= rwidth_cnt + 4'd1;
 
                end
 
 
 
        assign rwidth_ena = rdat | (~rwidth_cnt[2]); // [2] - 140ns, [3] - 280ns
 
 
 
 
 
        assign rclk_strobe = (rclk_cnt==6'd0);
 
 
 
        always @(posedge fclk)
 
        begin
 
                if( rdat )
 
                        rclk_cnt <= 6'd29; // (56/2)-1 plus halfwidth of RAWR
 
                else if( rclk_strobe )
 
                        rclk_cnt <= 6'd55; // period is 56 clocks
 
                else
 
                        rclk_cnt <= rclk_cnt - 6'd1;
 
        end
 
 
 
        reg [5:0] counter = 0;                     
 
        wire[5:0] delta = 27 - counter; 
 
        wire[5:0] shift = { delta[5], delta[5], delta[4:1] }; // sign div
 
        wire[5:0] inc   = rawr_sr[1:0] == 2'b10 ? shift : 1;
 
 
 
        reg [3:0] rawr_sr;
 
 
 
        always @ (posedge fclk)
 
        begin
 
                rawr_sr <= { rawr_sr[2:0], rdat_n };
 
                vg_rawr <= !(rawr_sr[3] && !rawr_sr[0] ); // rawr 100ns
 
        end
 
 
 
        always @ (posedge fclk)
 
        begin               
 
                if (counter < 55)
 
                        counter <= counter + inc;   
 
                else           
 
                begin             
 
                        counter <= 0;
 
                        vg_rclk <= ~vg_rclk;  
 
                end    
 
        end
 
 
 
 
 
 
 
endmodule