思路

格雷码

1.是什么？

格雷码是一种二进制数系统，其中相邻的两个数之间只有一个比特位不同。

2.使用格雷码的好处？

1. 减少错误传播： 相邻的格雷码值只有一位二进制位不同，这意味着在格雷码计数器中，只有一个位的变化会导致一个格雷码值的变化。这减少了在数字系统中错误传播的可能性，因为只有一个位的变化会引起格雷码的改变。
2. 解决"反射"问题： 在普通的二进制计数器中，当计数器从一个值转移到下一个值时，可能会出现多个位的变化，这可能会导致瞬态信号，称为"反射"。使用格雷码可以消除这种反射问题，因为只有一个位的变化。
3. 简化同步电路设计： 由于格雷码中只有一个位的变化，因此可以更容易地设计同步电路。在时钟上升沿或下降沿，只需要考虑一个位的变化，而不必担心多个位同时变化带来的问题。
4. 减少功耗： 由于反射问题的消除，格雷码可以减少数字系统中的功耗，因为减少了瞬态信号和不必要的位变化。

3.格雷码和二进制数的？

• 格雷码--->二进制数：

assign gray_code = {binary_code[3], binary_code[3] ^ binary_code[2], binary_code[2] ^ binary_code[1], binary_code[1] ^ binary_code[0]};

• 二进制--->格雷码

assign gray_code = binary_code ^ (binary_code >> 1);

4.注意题目是每隔两个周期计数一次。

代码

`timescale 1ns/1ns

module gray_counter(
   input   clk,
   input   rst_n,
   output  reg [3:0] gray_out
);

    reg [3:0]binary_code;
    reg cnt;
    always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
        if (!rst_n)begin
            binary_code<=0;
            cnt<=0;
            gray_out<=0;
        end
        else begin
            if (!cnt)binary_code<=binary_code+1;
            cnt<=cnt+1;
            gray_out<=binary_code^(binary_code>>1);
        end
    end
    
    // always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    //     if (!rst_n)gray_out<=0;
    //     else gray_out<=binary_code^(binary_code>>1);
    // end
endmodule

注意点

• 我本以为，如果用第24~27行代替第20行，那么gray_out的变化会比binary_code延迟一拍。如果使用第20行代替第24~27行的话，那么gray_out的变化会和binary_code的变化同步。然后实验了才发现，两种写法，gray_out的变化都会比binary_code延迟一拍。