芯片设计之CDC异步电路(三)

芯片设计之CDC异步电路(二)
芯片设计之CDC异步电路(一)
上面两篇简单总结了异步电路设计，下面接着介绍Gray码转换。格雷码的特点就是任意两个相邻码只有一比特不同。

我们接下来介绍二进制码、格雷码的转换原理、不同代码实现风格比较。
(一)二进制码 -> 格雷码

二进制码的最高位作为格雷码的最高位；二进制码的高位、次高位相异或得到次高位格雷码；格雷码其余位依此类推；直接上图，简单明了：

编码风格1：//code style 1:

<pre class="code-snippet__js" data-lang="powershell">```
<span class="code-snippet_outer">integer i;</span>

always @(*)begin

<span class="code-snippet_outer">    gray[PTR-<span class="code-snippet__number">1</span>]=bin[PTR-<span class="code-snippet__number">1</span>];</span>

for(i=0; i1; i=i+1)

<span class="code-snippet_outer">        gray[i]=bin[i]^bin[i+<span class="code-snippet__number">1</span>];</span>

end

编码风格2：//code style 2：

<pre class="code-snippet__js" data-lang="nginx">```
<span class="code-snippet_outer"><span class="code-snippet__attribute">assign</span> gray = (bin >> <span class="code-snippet__number">1</span>)<span class="code-snippet__regexp"> ^</span> bin;</span>

两种RTL编码对比：***代码推崇：大道至简！***编码风格1：

![](https://ebaina.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/wechat-official-crawl/2022-01/164203561187026.jpg)

编码风格2：

![](https://ebaina.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/wechat-official-crawl/2022-01/164203561167403.jpg)

*资源对比：其实一样，都5个异或门；*

*时序对比：关键路径是多长？有意思的是，可以和下文格雷码转二进制码的关键路径PK下。*

******(二)**格雷码** -> 二进制**码****

格雷码最高位作为二进制码的最高位，二进制码的高位与格雷码次高位相异或，得到次高位的二进制码，其余位依此类推；直接上图，简单明了：![](https://ebaina.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/wechat-official-crawl/2022-01/164203561162115.jpg)

编码风格1：//code style 1:

- 
- 
- 
- 
- 
- 

```
integer i;
``````
always @(*)begin
``````
    bin[PTR-1]= gray[PTR-1];
``````
    for(i=PTR-2; i>=0; i=i-1)
``````
        bin[i]=bin[i+1]^gray[i];
``````
end
```
```

编码风格2：//code style 2:- 
- 
- 
- 
- 
- 

```
```
generate
``````
    genvar i0;
``````
    for(i0=0; i0PTR; i0=i0+1)
``````
        assign bin[i0] = bin[i0+1] ^ gray[i0];
``````
endgenerate
``````



```
```

代码我们尝试用generate来实现，效果和***编码风格1***本质是相同的，都是复制硬件电路；  
细品一下，就会发现我们省略了下面一行：- 

```
```
bin[PTR-1]= gray[PTR-1];
```
```

那么当***编码风格2***的i0=PTR-1时，不存bin\[PTR\]，代码如何编译呢？综合电路告诉了我们答案：  
![](https://ebaina.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/wechat-official-crawl/2022-01/164203561269551.jpg)

两种RTL编码对比：***代码推崇：大道至简！不过，值得细品的东西来了。***编码风格1：

![](https://ebaina.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/wechat-official-crawl/2022-01/164203561245963.jpg)

编码风格2：![](https://ebaina.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/wechat-official-crawl/2022-01/164203561272033.jpg)

*资源对比：风格1有5个异或门，风格2有6个异或门；*

*时序对比：***细品！两种电路critical path都是谁？几级combo path？****

所以，代码精简的写法，资源不一定少，时序也不一定好。

只有心中有电路，RTL才最优，这就需要经验的积攒和反复打磨了。

感谢阅读文章，如果文章有用，麻烦点个“在看”或转发分享。

![](https://ebaina.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/wechat-official-crawl/2022-01/164203561255862.jpg)

转载：全栈芯片工程师