module flash_control(clk,reset,flash_q,wr,addr_wrf,data_wrf,rd,addr_rdf,
                                                                flash_c,flash_w,flash_h,flash_s,flash_d,fs,dataout,req_data,state);
input clk;
input reset;
input flash_q;
input wr;                                                                                                                //往flash写数据的使能，上升沿有效
input [23:0] addr_wrf;                                                                                //写flash的首地址
input [15:0] data_wrf;                                                                                //写flash的数据，延迟req_data一个时钟
input rd;                                                                                                                //从flash读数据的使能，上升沿有效
input [23:0] addr_rdf;                                                                                //读flash的首地址，此程序一次读2048个数据，可自行更改

output flash_c;
output flash_w;
output flash_h;
output reg flash_s;
output reg flash_d;

output reg fs;                                                                                                        //读使能rd给过后从flash读出的真实数据帧信号
output reg [15:0] dataout;                                                                        //读使能rd给过后从flash读出的真实数据，与fs对齐
output reg req_data;                                                                                        //flash擦除完毕需要给flash数据，req_data为写数据请求信号，提前data_wrf一个时钟

output [5:0] state;
reg [5:0] state=6'b00000;

reg aux_wr;
reg aux_rd;
reg wip;
reg [23:0] i;
reg [3:0] j1;
reg [3:0] j2;
reg [3:0] j3;
reg [3:0] k;
reg [1:0] state_addr;
reg [7:0] addr_H;
reg [7:0] addr_M;
reg [7:0] addr_L;
reg [23:0] addr_se;
reg [23:0] addr_pp;

reg [7:0] read_q;
reg [23:0] addr_rd;
reg fs1;
reg fs2;
reg [15:0] dataout1;
reg [15:0] dataout2;
reg [3:0] count_q;
reg [23:0] r;

assign flash_c = clk;
assign flash_w = 1'b1;
assign flash_h = 1'b1;

parameter p_wren        =8'b0000_0110,
          p_rdsr        =8'b0000_0101,
          p_pp                =8'b0000_0010,
          p_ce                =8'b0110_0000,
                    p_be                =8'b1101_1000,
                         p_read_q=8'b0000_0011;
                         
always@(posedge clk)
begin
aux_wr <= wr;
aux_rd <= rd;
if(!reset)        begin
        i  <= 0;
        j1 <= 0;
        j2 <= 0;
        j3 <= 0;
        k  <= 0;
        flash_s <= 0;
        addr_se <= addr_wrf;
        addr_pp <= addr_wrf;
        read_q  <= p_read_q;
        fs1      <= 0;
        dataout1 <= 0;
        dataout2 <= 0;
        req_data <= 0;
        state    <= 0;
        end
else        begin
        case(state)
                0:begin
                        i  <= 0;
                        j1 <= 0;
                        j2 <= 0;
                        j3 <= 0;
                        k  <= 0;
                        flash_s <= 1;
                        addr_se <= addr_wrf;
                        addr_pp <= addr_wrf;
                        addr_rd <= addr_rdf;
                        state_addr <= 0;
                        read_q  <= p_read_q;
                        fs1      <= 0;
                        dataout1 <= 0;
                        dataout2 <= 0;
                        req_data <= 0;
                        if(wr==1 && aux_wr==0)        begin
                                state <= 1;
                                end
                        else if(rd==1 && aux_rd==0)        begin
                                state   <= 17;
                                end
                        end
                1:begin
                        flash_s <= 0;
                        addr_H[7:0]<=addr_se[23:16];
                        addr_M[7:0]<=addr_se[15:8];
                        addr_L[7:0]<=addr_se[7:0];
                        if(i<7)        begin
                                i <= i+1;
                                flash_d <= p_wren[7-i];                                                //0000_0110
                                end
                        else        begin
                                i <= 0;
                                flash_d <= p_wren[0];
                                state <= 2;
                                end
                        end
                2:begin
                        flash_s <= 1;
                        if(i<7)        begin
                                i <= i+1;
                                end
                        else        begin
                                i <= 0;
                                state <= 3;
                                end
                        end
                3:begin
                        flash_s <= 0;
                        if(i<7)        begin
                                i <= i+1;
                                flash_d <= p_be[7-i];                                                //1101_1000
                        end
                        else begin
                                i <= 0;
                                flash_d <= p_be[0];
                                state <= 4;
                                end
                        end
                4:begin
                        case (state_addr)
                                0:begin
                                        if(j1<7)        begin
                                                j1 <= j1+1;
                                                flash_d <= addr_H[7-j1];
                                                end
                                        else        begin
                                                j1 <= 0;
                                                flash_d <= addr_H[0];
                                                state_addr <= 1;
                                                end
                                        end
                                1:begin
                                        if(j2<7)        begin
                                                j2 <= j2+1;
                                                flash_d <= addr_M[7-j2];
                                                end
                                        else        begin
                                                j2 <= 0;
                                                flash_d <= addr_M[0];
                                                state_addr <= 2;
                                                end
                                        end
                                2:begin
                                        if(j3<7)        begin
                                                j3 <= j3+1;
                                                flash_d <= addr_L[7-j3];
                                                end
                                        else        begin
                                                j3 <= 0;
                                                flash_d <= addr_L[0];
                                                state<= 5;
                                                end
                                        end
                                default:begin end               
                        endcase
                        end
                5:begin
                        flash_s <= 1;
                        state_addr <= 0;
                        j1 <= 0;
                        j2 <= 0;
                        j3 <= 0;
                        wip <= 0;
                        if(i<7)        begin
                                i <= i+1;
                                end
                        else        begin
                                i <= 0;
                                state <= 6;
                                end
                        end
                6:begin
                        flash_s <= 0;
                        if(i<7)        begin
                                i <= i+1;
                                flash_d <= p_rdsr[7-i];                                                //0000_0101
                                end
                        else        begin
                                i <= 0;
                                flash_d <= p_rdsr[0];
                                state <= 7;
                                end
                        end
                7:begin
                        flash_s <= 0;
                        if(i==8)        begin
                                i <= 0;
                                wip <= flash_q;
                                state <= 8;
                                end
                        else        begin
                                i <= i+1;
                                end
                        end
                8:begin
                        flash_s <= 0;
                        if(wip)        begin
                                i <= i+1;
                                state <= 8;
                                if(i==7)        begin
                                        i <= 0;
                                        wip <= flash_q;
                                        end
                                end
                        else        begin
                                state <= 9;
                                end
                        end
                9:begin
                        flash_s <= 1;
                        if(i<15)        begin
                                i <= i+1;
                                end
                        else        begin
                                i <= 0;
                                state <= 10;
                                end
                        end
                10:begin
                        flash_s <= 0;
                        if(i<7)        begin
                                i <= i+1;
                                flash_d <= p_wren[7-i];                                                //0000_0110
                                end
                        else        begin
                                i <= 0;
                                flash_d <= p_wren[0];
                                state <= 11;
                                end
                        end
                11:begin
                        flash_s <= 1;
                        if(i<7)        begin
                                i <= i+1;
                                end
                        else        begin
                                i <= 0;
                                state <= 12;
                                end
                        end
                12:begin
                        flash_s <= 0;
                        addr_H[7:0] <= addr_pp[23:16];
                        addr_M[7:0] <= addr_pp[15:8];
                        addr_L[7:0] <= addr_pp[7:0];
                        if(i<7)        begin
                                i <= i+1;
                                flash_d <= p_pp[7-i];                                                //0000 0010
                                end
                        else        begin
                                i <= 0;
                                flash_d <= p_pp[0];
                                state <= 13;
                                end
                        end
                13:begin
                        flash_s <= 0;
                        case (state_addr)
                                0:begin
                                        if(j1<7)        begin
                                                j1 <= j1+1;
                                                flash_d <= addr_H[7-j1];
                                                end
                                        else        begin
                                                j1 <= 0;
                                                flash_d <= addr_H[0];
                                                state_addr <= 1;
                                                end
                                        end
                                1:begin
                                        if(j2<7)        begin
                                                j2 <= j2+1;
                                                flash_d <= addr_M[7-j2];
                                                end
                                        else        begin
                                                j2 <= 0;
                                                flash_d <= addr_M[0];
                                                state_addr <= 2;
                                                end
                                        end
                                2:begin
                                        if(j3<7)        begin
                                                j3 <= j3+1;
                                                flash_d <= addr_L[7-j3];
                                                if(j3==4)        begin
                                                        req_data <= 1;
                                                        end
                                                end
                                        else        begin
                                                j3 <= 0;
                                                flash_d <= addr_L[0];
                                                //req_data <= 1;
                                                state <= 14;
                                                end
                                        end
                                default:begin end               
                        endcase
                        end
                14:begin
                        flash_s <= 0;
                        state_addr <= 0;
                        j1 <= 0;
                        j2 <= 0;
                        j3 <= 0;
                        if(i<2047)        begin
                                i <= i+1;
                                if(k<15)        begin
                                        k <= k+1;
                                        flash_d <= data_wrf[15-i];
                                        end
                                else        begin
                                        k <= 0;
                                        flash_d <= data_wrf[0];
                                        end
                                end
                        else        begin
                                req_data <= 0;
                                i <= 0;
                                flash_d <= data_wrf[0];
                                state <= 0;
                                end
                        end
               
                17:begin
                        flash_s <= 1;
                        addr_H[7:0] <= addr_rd[23:16];
                        addr_M[7:0] <= addr_rd[15:8];
                        addr_L[7:0] <= addr_rd[7:0];
                        state_addr  <= 0;
                        read_q <= p_read_q;
                        i  <= 0;
                        j1 <= 0;
                        j2 <= 0;
                        j3 <= 0;
                        count_q  <= 0;
                        fs1      <= 0;
                        dataout1 <= 0;
                        dataout2 <= 0;
                        state <= 18;
                        end
                18:begin
                        flash_s <= 0;
                        if(i<7)        begin
                                i <= i+1;
                                flash_d <= read_q[7-i];
                                end
                        else        begin
                                i <= 0;
                                flash_d <= read_q[0];
                                state <= 19;
                                end
                        end
                19:begin
                        case (state_addr)
                                0:begin
                                        if(j1<7)        begin
                                                j1 <= j1+1;
                                                flash_d <= addr_H[7-j1];
                                                end
                                        else        begin
                                                j1 <= 0;
                                                flash_d <= addr_H[0];
                                                state_addr <= 1;
                                                end
                                        end
                                1:begin
                                        if(j2<7)        begin
                                                j2 <= j2+1;
                                                flash_d <= addr_M[7-j2];
                                                end
                                        else        begin
                                                j2 <= 0;
                                                flash_d <= addr_M[0];
                                                state_addr <= 2;
                                                end
                                        end
                                2:begin
                                        if(j3<7)        begin
                                                j3 <= j3+1;
                                                flash_d <= addr_L[7-j3];
                                                end
                                        else        begin
                                                j3 <= 0;
                                                flash_d <= addr_L[0];
                                                state <= 20;
                                                end
                                        end
                                default:begin end               
                        endcase
                        end
                20:begin
                        if(r<=2048)        begin
                                r <= r+1;
                                dataout1[0] <= flash_q;
                                dataout1[15:1] <= dataout1[14:0];
                                count_q <= count_q+1;
                                if(r>=16 && r<=2048)        begin
                                        fs1 <=1;
                                        if(count_q==15)        begin
                                                count_q <= 0;
                                                end
                                        else if(count_q==1)        begin
                                                dataout2[15:0] <= dataout1[15:0];
                                                end
                                        end
                                else        begin
                                        if(count_q==15)        begin       
                                                count_q <= 0;
                                                end
                                        else if(count_q==1)        begin       
                                                dataout2[15:0] <= dataout1[15:0];
                                                end
                                        end
                                end
                        else begin
                                count_q  <= 0;
                                dataout1[0] <= flash_q;
                                dataout1[15:1] <= dataout1[14:0];
                                dataout2 <= dataout1;
                                state <= 21;
                                end
                        end
                21:begin
                        flash_s <= 1;
                        r <= 0;
                        state_addr <= 0;
                        if(i<15)        begin
                                i <= i+1;
                                dataout1 <= flash_q;
                                dataout1[15:1] <= dataout1[14:0];
                                end
                        else        begin
                                i <= 0;
                                fs1 <= 0;
                                dataout1 <= 0;
                                state <= 0;
                                end
                        end
                default:begin        end
        endcase
        end
end

always@(posedge clk)
begin
        fs2 <= fs1;
        fs  <= fs2;
        dataout <= dataout2;
end

endmodule