格雷码计数器

《格雷码计数器》由会员分享，可在线阅读，更多相关《格雷码计数器（8页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、格雷码计数器的Verilog描述一、格雷码介绍（转载）在数字系统中只能识别0和1,各种数据要转换为二进制代码才能进行处理, 格雷码是一种无权码，采用绝对编码方式，典型格雷码是一种具有反射特性和循 环特性的单步自补码，它的循环、单步特性消除了随机取数时出现重大误差的可 能，它的反射、自补特性使得求反非常方便。格雷码属于可靠性编码，是一种错 误最小化的编码方式，因为，自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟 信号，但某些情况，例如从十进制的3转换成4时二进制码的每一位都要变，使 数字电路产生很大的尖峰电流脉冲。而格雷码则没有这一缺点，它是一种数字排 序系统，其中的所有相邻整数在它们的数字表示中

2、只有一个数字不同。它在任意 两个相邻的数之间转换时，只有一个数位发生变化。它大大地减少了由一个状态 到下一个状态时逻辑的混淆。另外由于最大数与最小数之间也仅一个数不同，故 通常又叫格雷反射码或循环码。下表为几种自然二进制码与格雷码的对照表：一般的，普通二进制码与格雷码可以按以下方法互相转换：二进制码- 格雷码（编码）：从最右边一位起，依次将每一位与左边一位异或 （XOR），作为对应格雷码该位的值，最左边一位不变（相当于左边是0）； 格雷码-二进制码（解码）：从左边第二位起，将每位与左边一位解码后的值 异或，作为该位解码后的值（最左边一位依然不变）.数学（计算机）描述：原码：p0n；格雷码：c0

3、n(nN)；编码：c=G(p)；解码：p=F(c)；书写时从 左向右标号依次减小.编码：c=p XOR pi+l(iN,OSiSn-l), cn=pn；解码：pn=cn, p=c XOR pi+1(iN,0in-1).Gray Code是由贝尔实验室的Frank Gray在20世纪40年代提出的(是1880年由 法国工程师Jean-Maurice-Emlle Baudot发明的)，用来在使用PCM (Pusle Code Modulation)方法传送讯号时避免出错，并于1953年3月17日取得美国专利。 由定义可知，Gray Code的编码方式不是唯一的，这里讨论的是最常用的一种。二、格雷码

4、计数器算法(原创)格雷码计数器的关键在于根据当前码计算出下一个码，也就是计算出当前哪 个位需要取反。此处给出Matlab的一种算法：fun ctio n NxG = fNextGray( CurG, N )B(l) = CurG(l);for k = 2 : NB(k) = xor( CurG(k), B(k-l);endC = CurG;for k = N : -1 : 1if B(k) = 0 | k = 1C(k) = n ot( C(k);breakendendNxG = C;三、8bits格雷码计数器的Verilog描述(原创)module GrayCnt( Clk, nRst, C

5、ntOut );input Clk, nRst;output 7:0 CntOut;reg 7:0 CntOut;reg 7:0 NextCnt;always (posedge Clk)beginif (nRst)CntOut = 8b0000_0000;elseCntOut =0; k=k-1 )tmpCntk = CntOutk人 tmpCntk+l;if( tmpCnt0=1b0)beginNextCnt0 = CntOut0;NextCnt7:1 = CntOut7:1;endelse if( tmpCnt1=1b0 )beginNextCnt0 = CntOut0;NextCnt1

6、= CntOut1;NextCnt7:2 = CntOut7:2;endelse if( tmpCnt2=1b0 )beginNextCnt1:0 = CntOut1:0;NextCnt2 = CntOut2;NextCnt7:3 = CntOut7:3; end else if( tmpCnt3=lbO ) beginNextCnt2:0 = CntOut2:0;NextCnt3=CntOut3;NextCnt7:4 = CntOut7:4; end else if( tmpCnt4=1bO ) beginNextCnt3:0 = CntOut3:0;NextCnt4=CntOut4;Nex

7、tCnt7:5 = CntOut7:5; end else if( tmpCnt5=1b0 ) beginNextCnt4:0 = CntOut4:0;NextCnt =CntOut5;NextCnt7:6 = CntOut7:6; end else if( tmpCnt6=1b0 ) beginNextCnt5:0 = CntOut5:0;NextCnt =CntOut6;NextCnt7 = CntOut7; end else beginNextCnt6:0 = CntOut6:0;NextCnt7=CntOut7; endendEndmoduleGray code counters (h

8、aving one bit change per counter transition) are often used in FIFO desig n and digital commu ni cati on.Here I will show two styles gray code counter.Style #1Fi rst style gray code counter uses a sin gle set of flip-flops as the Gray code registe r with accompa nying Gr ay-tobi nary conversion, bin

9、ary incr eme nt, and binar y-to-G ray conversion.Gitiy to Eiimn- AFigure 3 Generalized Gry counter architect口n123456789101112131415module gray_counter(input iclk,input irst_n,input ivalid,output reg 3:0 gray);wire 3:0 bin_counter;wire 3:0 gray_counter;reg 3:0 G2B_counter;/ convert gray to bin;always

10、(ocounter)beginG2B_counter3 = gray3;16G2Bcounter2 =gray2八 G2B counter3;17G2Bcounter1=gray1八 G2B counter2;18G2Bcounter。=gray0八 G2B counter1;19end2021 /binary counter increased by one22 assign bin_counter = bin_counter +ivalid;2324/convert binto gray25assign gray counter = (bin counter 1)2627always(po

11、sedge iclk or negedge irst n)28begin29if(!irstn)30begin31gray=4b0;32end33else34begin35gray= gray counter;36end八 bin_counter;37 end3838 endmodule 40Style #2A sec ond Gr ay code counter style, the one desc ribed below, uses two sets of r egiste rs, one a binary counter and a sec ond to capt ure a bina

12、ry-to-G ray conver ted value. The intent of this Gray code counter style #2 is to utilize the binary carry str uct ure, simplify the Gr ay-to-bi nary conversion; r educe comb in atio nal logic, and incr ease the uppe r freque ncy limit of the Gray code counter.1234567891011121314151617Figure 4 - Dua

13、l n-bit Gray cede ccmntei block diagram - style #2module graycounter(input iclk,input irst_n,input ivalid,outputADDSIZET :0 bin,output reg ADDSIZE : 0 gray);parameter ADDSIZE = 4;wireADDSIZE :0 binnext;wireADDSIZE :0 graynext;regADDSIZE : 0 bin_o;assign binnext = bin_o + ivalid;18assign bin=bin oADDSIZE-1 :0;1920always(posedge iclk or negedgeirst n )21if(!irst n)日22bin o,gray = 0;23else日24bin o,gray = binnext,graynext;252627endmodule