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生成格雷码

news 来源：原创 2025/5/10 12:02:52

以下是Verilog实现格雷码的两种常见方法：

1. 二进制转格雷码（组合逻辑实现）

module binary_to_gray #(parameter N = 4 // 默认4位位宽
)(input  [N-1:0] binary, // 二进制输入output [N-1:0] gray    // 格雷码输出
);assign gray = binary ^ (binary >> 1); // 转换公式
endmodule

原理：
格雷码的最高位与二进制相同，其余各位为二进制对应位与其高一位的异或（G[i] = B[i] ^ B[i+1]）。

2. 格雷码计数器（时序逻辑实现）

module gray_counter #(parameter N = 4 // 默认4位位宽
)(input        clk,   // 时钟input        rst_n, // 异步低电平复位output reg [N-1:0] gray // 格雷码输出（寄存型）
);reg [N-1:0] binary; // 内部二进制计数器// 二进制计数器逻辑always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) binary <= 0; // 复位时清零else binary <= binary + 1; // 每个时钟周期加1end// 二进制转格雷码（组合逻辑）wire [N-1:0] next_gray = binary ^ (binary >> 1);// 寄存格雷码输出always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n)gray <= 0;elsegray <= next_gray;endendmodule

原理：

  • 内部维护一个二进制计数器，每个时钟周期递增。
  • 通过组合逻辑将二进制转换为格雷码。
  • 输出格雷码经过寄存器处理，确保时序稳定。

使用说明

  • 组合逻辑转换：直接连接二进制输入，立即得到格雷码输出。
  • 格雷码计数器：每个时钟上升沿输出下一个格雷码值，复位后从0开始。

示例波形（4位）

时钟周期二进制格雷码
000000000
100010001
200100011
300110010
401000110

相邻格雷码仅有一位不同，符合设计预期。
deepseek答案

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