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

entity top_level is
    port (
        CLOCK_50  : in  std_logic;                    -- системный clock
        KEY       : in  std_logic_vector(3 downto 0); -- кнопки KEY3-KEY0
        HEX7      : out std_logic_vector(6 downto 0); -- 1-е число (0-9)
        HEX5      : out std_logic_vector(6 downto 0); -- 2-е число (0-9)
        HEX3      : out std_logic_vector(6 downto 0); -- старший разряд результата (0-8)
        HEX2      : out std_logic_vector(6 downto 0)  -- младший разряд результата (0-9)
    );
end top_level;

architecture behavior of top_level is

    -- Компонент LPM_MULT (библиотечный модуль)
    component LPM_MULT_0
        port (
            dataa  : in  std_logic_vector(3 downto 0);
            datab  : in  std_logic_vector(3 downto 0);
            result : out std_logic_vector(7 downto 0)
        );
    end component;

    -- Сигналы для счетчиков (0-9)
    signal counter1   : unsigned(3 downto 0) := (others => '0'); -- первое число (KEY3+, KEY2-)
    signal counter2   : unsigned(3 downto 0) := (others => '0'); -- второе число (KEY1+, KEY0-)
    signal product    : std_logic_vector(7 downto 0);           -- результат умножения (0-81)
    signal prod_tens  : unsigned(3 downto 0);                   -- десятки результата (0-8)
    signal prod_units : unsigned(3 downto 0);                   -- единицы результата (0-9)
    
    -- Сигналы синхронизации кнопок
    signal key_sync1  : std_logic_vector(1 downto 0);
    signal key_sync2  : std_logic_vector(1 downto 0);
    signal key_sync3  : std_logic_vector(1 downto 0);
    signal key_sync4  : std_logic_vector(1 downto 0);
    
    -- Сигналы для обнаружения нажатий кнопок (спадний фронт)
    signal key1_press : std_logic;
    signal key2_press : std_logic;
    signal key3_press : std_logic;
    signal key4_press : std_logic;

begin

    -- Синхронизация кнопок (debouncing)
    process(CLOCK_50)
    begin
        if rising_edge(CLOCK_50) then
            key_sync1 <= key_sync1(0) & KEY(0);  -- KEY0
            key_sync2 <= key_sync2(0) & KEY(1);  -- KEY1
            key_sync3 <= key_sync3(0) & KEY(2);  -- KEY2
            key_sync4 <= key_sync4(0) & KEY(3);  -- KEY3
        end if;
    end process;

    -- Обнаружение нажатий кнопок (спадний фронт)
    key1_press <= '1' when key_sync2(1) = '1' and key_sync2(0) = '0' else '0'; -- KEY1+
    key2_press <= '1' when key_sync3(1) = '1' and key_sync3(0) = '0' else '0'; -- KEY2-
    key3_press <= '1' when key_sync4(1) = '1' and key_sync4(0) = '0' else '0'; -- KEY3+
    key4_press <= '1' when key_sync1(1) = '1' and key_sync1(0) = '0' else '0'; -- KEY0-

    -- Логика счетчиков
    process(CLOCK_50)
    begin
        if rising_edge(CLOCK_50) then
            if key3_press = '1' then  -- KEY3: увеличение первого числа
                if counter1 < 9 then
                    counter1 <= counter1 + 1;
                end if;
            elsif key2_press = '1' then  -- KEY2: уменьшение первого числа
                if counter1 > 0 then
                    counter1 <= counter1 - 1;
                end if;
            end if;

            if key1_press = '1' then  -- KEY1: увеличение второго числа
                if counter2 < 9 then
                    counter2 <= counter2 + 1;
                end if;
            elsif key4_press = '1' then  -- KEY0: уменьшение второго числа
                if counter2 > 0 then
                    counter2 <= counter2 - 1;
                end if;
            end if;
        end if;
    end process;

    -- Модуль умножения LPM_MULT
    mult_inst : LPM_MULT_0
        port map (
            dataa  => std_logic_vector(counter1),
            datab  => std_logic_vector(counter2),
            result => product
        );

    -- Разделение результата на десятки и единицы
    prod_tens  <= unsigned(product(7 downto 4));  -- старший разряд (0-8)
    prod_units <= unsigned(product(3 downto 0));  -- младший разряд (0-9)

    -- Декодер 7-сегментного индикатора для HEX7 (первое число 0-9)
    process(counter1)
    begin
        case counter1 is
            when "0000" => HEX7 <= "1000000"; -- 0
            when "0001" => HEX7 <= "1111001"; -- 1
            when "0010" => HEX7 <= "0100100"; -- 2
            when "0011" => HEX7 <= "0110000"; -- 3
            when "0100" => HEX7 <= "0011001"; -- 4
            when "0101" => HEX7 <= "0010010"; -- 5
            when "0110" => HEX7 <= "0000010"; -- 6
            when "0111" => HEX7 <= "1111000"; -- 7
            when "1000" => HEX7 <= "0000000"; -- 8
            when "1001" => HEX7 <= "0010000"; -- 9
            when others => HEX7 <= "1111111"; -- выкл
        end case;
    end process;

    -- Декодер 7-сегментного индикатора для HEX5 (второе число 0-9)
    process(counter2)
    begin
        case counter2 is
            when "0000" => HEX5 <= "1000000"; -- 0
            when "0001" => HEX5 <= "1111001"; -- 1
            when "0010" => HEX5 <= "0100100"; -- 2
            when "0011" => HEX5 <= "0110000"; -- 3
            when "0100" => HEX5 <= "0011001"; -- 4
            when "0101" => HEX5 <= "0010010"; -- 5
            when "0110" => HEX5 <= "0000010"; -- 6
            when "0111" => HEX5 <= "1111000"; -- 7
            when "1000" => HEX5 <= "0000000"; -- 8
            when "1001" => HEX5 <= "0010000"; -- 9
            when others => HEX5 <= "1111111"; -- выкл
        end case;
    end process;

    -- Декодер 7-сегментного индикатора для HEX3 (десятки результата 0-8)
    process(prod_tens)
    begin
        case prod_tens is
            when "0000" => HEX3 <= "1000000"; -- 0
            when "0001" => HEX3 <= "1111001"; -- 1
            when "0010" => HEX3 <= "0100100"; -- 2
            when "0011" => HEX3 <= "0110000"; -- 3
            when "0100" => HEX3 <= "0011001"; -- 4
            when "0101" => HEX3 <= "0010010"; -- 5
            when "0110" => HEX3 <= "0000010"; -- 6
            when "0111" => HEX3 <= "1111000"; -- 7
            when "1000" => HEX3 <= "0000000"; -- 8
            when others => HEX3 <= "1111111"; -- выкл
        end case;
    end process;

    -- Декодер 7-сегментного индикатора для HEX2 (единицы результата 0-9)
    process(prod_units)
    begin
        case prod_units is
            when "0000" => HEX2 <= "1000000"; -- 0
            when "0001" => HEX2 <= "1111001"; -- 1
            when "0010" => HEX2 <= "0100100"; -- 2
            when "0011" => HEX2 <= "0110000"; -- 3
            when "0100" => HEX2 <= "0011001"; -- 4
            when "0101" => HEX2 <= "0010010"; -- 5
            when "0110" => HEX2 <= "0000010"; -- 6
            when "0111" => HEX2 <= "1111000"; -- 7
            when "1000" => HEX2 <= "0000000"; -- 8
            when "1001" => HEX2 <= "0010000"; -- 9
            when others => HEX2 <= "1111111"; -- выкл
        end case;
    end process;

end behavior;