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

entity study_demo is
    port (
        KEY   : in  std_logic_vector(3 downto 0);   -- KEY(0) = шаг/такт, KEY(1) = reset
        SW    : in  std_logic_vector(3 downto 0);   -- переключатели
        LEDG  : out std_logic_vector(7 downto 0);   -- светодиоды
        HEX0  : out std_logic_vector(6 downto 0)    -- семисегментный индикатор
    );
end study_demo;

architecture beh of study_demo is

    -----------------------------------------------------------------
    -- ФУНКЦИЯ: перевод 4-битного числа в код для HEX0
    -- Здесь показано, как писать function и использовать case
    -----------------------------------------------------------------
    function to_7seg(x : std_logic_vector(3 downto 0))
        return std_logic_vector is
    begin
        case x is
            when "0000" => return "1000000"; -- 0
            when "0001" => return "1111001"; -- 1
            when "0010" => return "0100100"; -- 2
            when "0011" => return "0110000"; -- 3
            when "0100" => return "0011001"; -- 4
            when "0101" => return "0010010"; -- 5
            when "0110" => return "0000010"; -- 6
            when "0111" => return "1111000"; -- 7
            when "1000" => return "0000000"; -- 8
            when "1001" => return "0010000"; -- 9
            when "1010" => return "0001000"; -- A
            when "1011" => return "0000011"; -- b
            when "1100" => return "1000110"; -- C
            when "1101" => return "0100001"; -- d
            when "1110" => return "0000110"; -- E
            when others => return "0001110"; -- F
        end case;
    end function;

    signal cnt      : unsigned(3 downto 0) := (others => '0');  -- 4-битный счётчик
    signal data4    : std_logic_vector(3 downto 0);             -- что показывать на HEX0
    signal led_temp : std_logic_vector(7 downto 0);             -- внутренний сигнал для LEDG

begin

    -----------------------------------------------------------------
    -- ПРОЦЕСС 1: счётчик
    -- Здесь показано:
    -- 1) process
    -- 2) if / elsif / else
    -- 3) rising_edge
    -----------------------------------------------------------------
    process(KEY(0), KEY(1))
    begin
        -- Асинхронный сброс: если KEY(1) = '0', счётчик обнуляется
        if KEY(1) = '0' then
            cnt <= (others => '0');

        -- По фронту KEY(0) выполняем действие
        elsif rising_edge(KEY(0)) then

            -- if / else: направление счёта задаёт SW(0)
            if SW(0) = '1' then
                cnt <= cnt + 1;   -- счёт вверх
            else
                cnt <= cnt - 1;   -- счёт вниз
            end if;

        end if;
    end process;

    -----------------------------------------------------------------
    -- ПРОЦЕСС 2: логика выбора режима и работа с LEDG
    -- Здесь показано:
    -- 1) variable
    -- 2) for loop
    -- 3) if / elsif / else
    -----------------------------------------------------------------
    process(cnt, SW)
        variable v_led : std_logic_vector(7 downto 0);
    begin
        -- Пример цикла FOR:
        -- младшие 4 LED показывают cnt
        -- старшие 4 LED показывают инверсию cnt
        for i in 0 to 3 loop
            v_led(i)   := std_logic(cnt(i));
            v_led(i+4) := not std_logic(cnt(i));
        end loop;

        led_temp <= v_led;

        -- Выбор, что выводить на HEX0
        -- SW(3 downto 2) задают режим
        if SW(3 downto 2) = "00" then
            -- режим 0: показываем значение счётчика
            data4 <= std_logic_vector(cnt);

        elsif SW(3 downto 2) = "01" then
            -- режим 1: показываем сами переключатели SW
            data4 <= SW;

        elsif SW(3 downto 2) = "10" then
            -- режим 2: показываем cnt XOR SW
            data4 <= std_logic_vector(cnt xor unsigned(SW));

        else
            -- режим 3: показываем cnt + SW
            data4 <= std_logic_vector(cnt + unsigned(SW));
        end if;
    end process;

    -----------------------------------------------------------------
    -- Обычные присваивания
    -----------------------------------------------------------------
    LEDG <= led_temp;
    HEX0 <= to_7seg(data4);

end beh;