8b/10b编码

    8b/10b编码是一种可以保证DC平衡的编码机制，即通过这种编码机制，8位的数据变成了10位，但是数据流中的“0”和“1”基本保持平衡。8b/10b编码是目前许多高速串行总线中的编码机制，如USB3.0、1934b、Serial ATA、PCI Express、Infini-band、Fibre Channel、RapidIO等总线或者网络。

    本设计中，将8b/10b转换分为两步实现，第一步将低五位变成六位，第二步将高三位变为四位，即5b/6b转换和3b/4b转换。为表述方便，将八位数据HGFEDCBA记为D.x.y,其中x代表低五位EDCBA对应的十进制数，y代表高三位HGF对应的十进制数。在转换过程中，利用极性偏差（running disparity,RD）[注：RD只能为-1和+1]来控制数据流的DC平衡，给定初始的RD=-1（也可以为+1），在5b/6b转换之后根据6b数据的不均等性（disparity）[注：不均等性即“1”和“0”的个数差值]来决定输出的RD，输出的RD值进一步决定3b/4b的译码方式，而4b数据的不均等性又决定输出的RD值，然后输出的RD又作为下一个8b/10b转换的初始RD值，RD值和数据转换的关系如下图所示：

对于RD的值，按下表的规则来确定：

可以很简单的理解该表：当6b或者4b的数据中“0”和“1”个数相等时，RD保持不变，当“0”和“1”个数不相等时，RD变值。

5b/6b的编码规则如下：

3b4b编码的规则如下：

其中8b数据HGFEDCBA的低五位经过5b/6b编码将EDCBA编码成abcdei,高三位HGF经过3b/4b编码成fghj,最终形成10b数据abcdeifghj.

数据编码时分为一般代码和控制代码，一般代码的前缀为“D”，控制代码的前缀为“K”，对于8b的低五位为28的数据，利用K.28.y进行编码，当x=23,27,29,30且y=7时，也利用K.x.7进行编码，其他均按一般代码的编码规则编码，即控制码组如下：

除此之外，在一般代码的编码规则中，只有D.x.7的编码情况比较特殊，分为D.x.A7和D.x.P7，D.x.A7用在当x=17,18,20且RD=-1或者当x=11,13,14且RD=+1时，其他的D.x.7全按照D.x.P7方式进行编码。

这些不一样的编码方式都是为了尽量保证编码中的“0”和“1”的平衡。

    在我的设计中，利用两个不一样的时钟信号触发编码过程，两个时钟信号如下：

利用两个时钟编码原因是：在一个8b数据转换中，5b/6b转换和3b/4b转换及输出的RD（RD1）赋值给输入的RD(RD2)[注：这是为了给下一个8b/10b转换赋初始RD值]需要在不同的时刻完成（为了避免数据的竞争而出现错误）。

两个时钟clk和clk1均是周期为4ns的时钟信号，只不过clk1比clk延迟了1ns，在clk的上升沿时，完成5b/6b的转换，在clk1的上升沿时，完成3b/4b的转换，在clk的下降沿时，完成输出的RD1对输入的RD2的赋值以及输出10b数据。

在本设计中，一共分为五个小模块：atoal(取8b数据的低五位)、atoah(取8b数据的高三位)、fivesixtransform(5b/6b转换)、threefourtransform(3b/4b转换)以及blbhtob(输出10b

数据)，在设计中，为了表示简单，将RD设置成一位的数据，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，每一个8b数据的输入要在clk为低电平时完成，否者就会造成数据丢失。

在验证过程中，输入值依次取a=11110001,11101011,00011100,11111101,00000000;

    预期结果分析如下：

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

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

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

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

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

    运行结果如下：

输出结果依次为：237（1000110111）、348（1101001000）、F4（0011110100）、2E8（1011101000）、274（1001110100）

    运行结果与预期分析结果一致，且6b和4b数据以及RD也与分析结果一致。