大家在寫程式的時候，可能會聽聞，什麼獨熱碼，什麼格雷碼，什麼二進位碼等等，本節意在解釋這幾種編碼之間的區別和優勢以及用verilog怎麼去實現，下麵先介紹這幾種編碼的區別。1 基礎理論部分1.1 獨熱碼 獨熱碼，在英文文獻中稱做 one-hot code, 直觀來說就是有多少個狀態就有多少比特，而....
大家在寫程式的時候，可能會聽聞，什麼獨熱碼，什麼格雷碼，什麼二進位碼等等，本節意在解釋這幾種編碼之間的區別和優勢以及用verilog怎麼去實現，下麵先介紹這幾種編碼的區別。
1 基礎理論部分
1.1 獨熱碼
獨熱碼，在英文文獻中稱做 one-hot code, 直觀來說就是有多少個狀態就有多少比特，而且只有一個比特為1，其他全為0的一種碼制。
如，有十六個狀態的獨熱碼狀態編碼應該是：0000000000000001，0000000000000010，0000000000000100，0000000000001000，0000000000010000，0000000000100000 ，……，10000000000000000。但是通常我們為了方便書寫，將二進位簡化為十六進位表示(從右往左每四位二進位位用一位十六進位數表示)，那麼，以上十六狀態的獨熱碼可以表示成0x0001, 0x0002, 0x0004, 0x0008, 0x0010, 0x0020, ……, 0x8000。
1.2 格雷碼
在一組數的編碼中，若任意兩個相鄰的代碼只有一位二進位數不同，則稱這種編碼為格雷碼（Gray Code），另外由於最大數與最小數之間也僅一位數不同，即“首尾相連”，因此又稱迴圈碼或反射碼。
1.3 二進位碼
二進位代碼：由兩個基本字元'0'、'1'組成的代碼。其中，碼元："一位"二進位代碼。碼字：N個碼元可以組成的不同組合，任意一個組合稱一個碼字。
1.4 二進位編和格雷碼利弊
二進位編碼、格雷碼編碼使用最少的觸發器，消耗較多的組合邏輯，而獨熱碼編碼反之。獨熱碼編碼的最大優勢在於狀態比較時僅僅需要比較一個位，從而一定程度上簡化了解碼邏輯。雖然在需要表示同樣的狀態數時，獨熱編碼占用較多的位，也就是消耗較多的觸發器，但這些額外觸發器占用的面積可與解碼電路省下來的面積相抵消。
由於CPLD更多地提供組合邏輯資源，而FPGA更多地提供觸發器資源，所以CPLD多使用gray-code，而FPGA多使用one-hot編碼。另一方面，對於小型設計使用gray-code和binary編碼更有效，而大型狀態機使用one-hot更高效。
關於獨熱碼，我們在使用狀態機的時候，會詳細解釋。為了更進一步說明二進位碼和格雷碼之間的關係，可以查看下圖12.1。
方法一：
圖12.1 二進位碼與獨熱碼
上述的方法可以稱為遞歸法，從0~7的高位都是0，後8~15的高位都是1，那麼由二進位怎麼去實現格雷碼，如下圖12.2所示。
方法二：適合於編程實現
圖12.2 計算格式
也即對原位進行移位，然後和原位進行求抑或操作。
那麼格雷碼怎麼去實現二進位呢？且看下圖12.3解釋：
圖12.3
由上圖可以分析得出，最高位是保持不變的，然後以後每一位都要和前幾位進行求異或操作。下麵我們就用verilog來實現。
2 Verilog代碼實現部分
2.1 二進位轉格雷碼
講解最重要的代碼部分，如圖12.4
圖12.4 代碼實現部分
最重要的代碼一行搞定。請大家看懂。
2.2 格雷碼轉二進位
讓大家感受一下FPGA的並行的魅力，重要代碼如圖12.5所示，利用FPGA的並行加速，可以實現其他CPU不能比擬的速度。
圖12.5 轉換實現部分
3 Modelsim模擬部分
部分重要代碼如圖12.6所示
圖12.6 模擬程式
將輸入數據封裝成一個任務，然後在initial中直接調用任務即可，但要註意，data_init為輸入數據的初始化，一定要放在task_reset複位信號的前面，這一點不容忽視。
圖12.7為binary2gray模擬的波形。
圖12.7 模擬波形
關於板級模擬，大家可以去利用四位LED或者數位管去實現，這裡不再贅述。
圖12.8為testbench代碼部分，gray2binary
圖12.8 代碼實現部分
圖12.9為gray2binary模擬的波形
圖12.9 模擬波形
