8b/10b編碼是一種可以保證DC平衡的編碼機制，即通過這種編碼機制，8位的數(shù)據(jù)變成了10位，但是數(shù)據(jù)流中的“0”和“1”基本保持平衡。8b/10b編碼是目前許多高速串行總線中的編碼機制，如USB3.0、1934b、Serial ATA、PCI Express、Infini-band、Fibre Channel、RapidIO等總線或者網(wǎng)絡(luò)。

    本設(shè)計中，將8b/10b轉(zhuǎn)換分為兩步實現(xiàn)，第一步將低五位變成六位，第二步將高三位變?yōu)樗奈唬?/span>5b/6b轉(zhuǎn)換和3b/4b轉(zhuǎn)換。為表述方便，將八位數(shù)據(jù)HGFEDCBA記為D.x.y,其中x代表低五位EDCBA對應(yīng)的十進制數(shù)，y代表高三位HGF對應(yīng)的十進制數(shù)。在轉(zhuǎn)換過程中，利用極性偏差（running disparity,RD）[注：RD只能為-1和+1]來控制數(shù)據(jù)流的DC平衡，給定初始的RD=-1（也可以為+1），在5b/6b轉(zhuǎn)換之后根據(jù)6b數(shù)據(jù)的不均等性（disparity）[注：不均等性即“1”和“0”的個數(shù)差值]來決定輸出的RD，輸出的RD值進一步?jīng)Q定3b/4b的譯碼方式，而4b數(shù)據(jù)的不均等性又決定輸出的RD值，然后輸出的RD又作為下一個8b/10b轉(zhuǎn)換的初始RD值，RD值和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的關(guān)系如下圖所示：

對于RD的值，按下表的規(guī)則來確定：

可以很簡單的理解該表：當6b或者4b的數(shù)據(jù)中“0”和“1”個數(shù)相等時，RD保持不變，當“0”和“1”個數(shù)不相等時，RD變值。

5b/6b的編碼規(guī)則如下：

3b4b編碼的規(guī)則如下：

其中8b數(shù)據(jù)HGFEDCBA的低五位經(jīng)過5b/6b編碼將EDCBA編碼成abcdei,高三位HGF經(jīng)過3b/4b編碼成fghj,最終形成10b數(shù)據(jù)abcdeifghj.

數(shù)據(jù)編碼時分為一般代碼和控制代碼，一般代碼的前綴為“D”，控制代碼的前綴為“K”，對于8b的低五位為28的數(shù)據(jù)，利用K.28.y進行編碼，當x=23,27,29,30且y=7時，也利用K.x.7進行編碼，其他均按一般代碼的編碼規(guī)則編碼，即控制碼組如下：

除此之外，在一般代碼的編碼規(guī)則中，只有D.x.7的編碼情況比較特殊，分為D.x.A7和D.x.P7，D.x.A7用在當x=17,18,20且RD=-1或者當x=11,13,14且RD=+1時，其他的D.x.7全按照D.x.P7方式進行編碼。

這些不一樣的編碼方式都是為了盡量保證編碼中的“0”和“1”的平衡。

    在我的設(shè)計中，利用兩個不一樣的時鐘信號觸發(fā)編碼過程，兩個時鐘信號如下：

利用兩個時鐘編碼原因是：在一個8b數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換中，5b/6b轉(zhuǎn)換和3b/4b轉(zhuǎn)換及輸出的RD（RD1）賦值給輸入的RD(RD2)[注：這是為了給下一個8b/10b轉(zhuǎn)換賦初始RD值]需要在不同的時刻完成（為了避免數(shù)據(jù)的競爭而出現(xiàn)錯誤）。

兩個時鐘clk和clk1均是周期為4ns的時鐘信號，只不過clk1比clk延遲了1ns，在clk的上升沿時，完成5b/6b的轉(zhuǎn)換，在clk1的上升沿時，完成3b/4b的轉(zhuǎn)換，在clk的下降沿時，完成輸出的RD1對輸入的RD2的賦值以及輸出10b數(shù)據(jù)。

在本設(shè)計中，一共分為五個小模塊：atoal(取8b數(shù)據(jù)的低五位)、atoah(取8b數(shù)據(jù)的高三位)、fivesixtransform(5b/6b轉(zhuǎn)換)、threefourtransform(3b/4b轉(zhuǎn)換)以及blbhtob(輸出10b

數(shù)據(jù))，在設(shè)計中，為了表示簡單，將RD設(shè)置成一位的數(shù)據(jù)，其值有“0”和“1”，故用“0”表示RD=-1，用“1”表示RD=+1。

需要注意的是，每一個8b數(shù)據(jù)的輸入要在clk為低電平時完成，否者就會造成數(shù)據(jù)丟失。

在驗證過程中，輸入值依次取a=11110001,11101011,00011100,11111101,00000000;

    預(yù)期結(jié)果分析如下：

10001（RD=-1）——100011（RD=-1），111（RD=-1）——0111（RD=+1） 輸出：1000110111

01011（RD=+1）——110100（RD=+1），111（RD=+1）——1000（RD=-1）輸出：1101001000

11100（RD=-1）——001111（RD=+1），000（RD=+1）——0100（RD=-1）輸出：0011110100

11101（RD=-1）——101110（RD=+1），111（RD=+1）——1000（RD=-1）輸出：1011101000

00000（RD=-1）——100111（RD=+1），000（RD=+1）——0100（RD=-1）輸出：1001110100

    運行結(jié)果如下：

輸出結(jié)果依次為：237（1000110111）、348（1101001000）、F4（0011110100）、2E8（1011101000）、274（1001110100）

    運行結(jié)果與預(yù)期分析結(jié)果一致，且6b和4b數(shù)據(jù)以及RD也與分析結(jié)果一致。