--實驗1
--8位Hamming編碼和校驗

LIBRARY IEEE;
USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

ENTITY hamming IS
PORT ( choice     : IN   STD_LOGIC;                     --控制位：為0時進行hamming編碼；為1時進行hamming校驗
       data_in    : IN   STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0);  --輸入8位數據，對其進行hamming編碼
       data_ham   : OUT  STD_LOGIC_VECTOR(12 DOWNTO 0); --輸出8位數據的hamming編碼，13位
       data_check : IN   STD_LOGIC_VECTOR(12 DOWNTO 0); --輸入待驗證的13位hamming碼
                s : OUT  STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0)   --輸出校驗的結果值，指出哪位錯誤    
      );
END hamming;

ARCHITECTURE behav OF hamming IS
BEGIN
  --編碼過程
  PROCESS(choice,data_in)
  VARIABLE p:STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0);
  BEGIN
    IF choice = '0' THEN  
      --套用檢驗位的公式,見實驗原理部分     
      p(0)   := data_in(0) XOR data_in(1) XOR data_in(3) XOR data_in(4) XOR data_in(6);
      p(1)   := data_in(0) XOR data_in(2) XOR data_in(3) XOR data_in(5) XOR data_in(6);
      p(2)   := data_in(1) XOR data_in(2) XOR data_in(3) XOR data_in(7);
      p(3)   := data_in(4) XOR data_in(5) XOR data_in(6) XOR data_in(7);
      p(4)   := data_in(0) XOR data_in(1) XOR data_in(2) XOR data_in(3) XOR data_in(4) XOR data_in(5) XOR data_in(6) XOR data_in(7) XOR p(0) XOR p(1) XOR p(2) XOR p(3);
      --按照位置關系，將編碼后的校驗位和數據位按照正確的位置關系輸出
      data_ham(0) <= p(0);     
      data_ham(1) <= p(1);     
      data_ham(3) <= p(2);
      data_ham(7) <= p(3);     
      data_ham(12)<= p(4);          
      data_ham(2) <= data_in(0);
      data_ham(4) <= data_in(1);
      data_ham(5) <= data_in(2);
      data_ham(6) <= data_in(3);
      data_ham(8) <= data_in(4);
      data_ham(9) <= data_in(5);
      data_ham(10)<= data_in(6);
      data_ham(11)<= data_in(7);
    END IF;
  END PROCESS;  

  --校驗過程
  PROCESS(choice,data_check)
  VARIABLE p : STD_LOGIC_VECTOR(4 DOWNTO 0); --5位校驗位
  VARIABLE d : STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); --8位數據位
  BEGIN
    IF choice= '1' THEN
      --從接收到的hamming碼中按照位置關系分離出數據位和校驗位
      p(0)   := data_check(0);
      p(1)   := data_check(1);
      p(2)   := data_check(3);
      p(3)   := data_check(7);
      p(4)   := data_check(12);
      d(0)   := data_check(2);
      d(1)   := data_check(4);
      d(2)   := data_check(5);
      d(3)   := data_check(6);
      d(4)   := data_check(8);
      d(5)   := data_check(9);
      d(6)   := data_check(10);
      d(7)   := data_check(11);
      --根據得到的校驗位和數據位計算s，判斷哪位出錯；具體公式見實驗原理部分
      s(0)   <= p(0) XOR d(0) XOR d(1) XOR d(3) XOR d(4) XOR d(6);
      s(1)   <= p(1) XOR d(0) XOR d(2) XOR d(3) XOR d(5) XOR d(6);
      s(2)   <= p(2) XOR d(1) XOR d(2) XOR d(3) XOR d(7);
      s(3)   <= p(3) XOR d(4) XOR d(5) XOR d(6) XOR d(7);
      s(4)   <= p(4) XOR d(0) XOR d(1) XOR d(2) XOR d(3) XOR d(4) XOR d(5) XOR d(6) XOR d(7) XOR p(0) XOR p(1) XOR p(2) XOR p(3);
    END IF;    
  END PROCESS;
  
END behav;