module johnson(
                        clk,rst_n,
                        key1,key2,key3,
                        led0,led1,led2,led3
                );

input clk;                //主时钟，50MHz
input rst_n;        //低电平复位
input key1,key2,key3;                        // 按键接口
output led0,led1,led2,led3;                // LED等接口

//------------------------------------
reg[23:0] delay;        //延时计数器

always @ (posedge clk or negedge rst_n)
        if(!rst_n) delay <= 0;
        else delay <= delay+1;        //不断计数，周期为320ms

reg[2:0] key_value;                //键值寄存器

always @ (posedge clk or negedge rst_n)
        if(!rst_n) key_value <= 3'b111;       
        else if(delay == 24'hffffff) key_value <= {key3,key2,key1};        //delay 320ms，锁定键值

//-------------------------------------
reg[2:0] key_value_r;

always @ (posedge clk or negedge rst_n)
        if(!rst_n) key_value_r <= 3'b111;
        else key_value_r <= key_value;

wire[2:0] key_change;        //判定前后20ms的键值是否发生了改变，若是，则key_change置高

assign key_change = key_value_r & (~key_value);        //check key_value negedge per clk
//------------------------------------
reg stop_start,left_right;        //流水灯控制位

always @ (posedge clk or negedge rst_n)
        if(!rst_n) begin
                stop_start <= 1;
                left_right <= 1;
                end
        else
                if(key_change[2]) stop_start <= ~stop_start;        //开始结束控制位
                else if(key_change[1]) left_right <= 1;                        //流水灯方向控制
                else if(key_change[0]) left_right <= 0;                        //流水灯方向控制

//-------------------------------------
reg[3:0] led_value_r;        // LED值寄存器

always @ (posedge clk or negedge rst_n)
        if(!rst_n) led_value_r <= 4'b1110;
        else if(delay == 24'h3fffff && stop_start)        //流水灯控制
                case (left_right)        //方向控制
                        1: led_value_r <= {led_value_r[2:0],led_value_r[3]};        //右移
                    0: led_value_r <= {led_value_r[0],led_value_r[3:1]};        //左移
                        default: ;
                        endcase

assign {led3,led2,led1,led0} = ~led_value_r;

endmodule