8421BCD轉余3碼Verilog HDL的設計(1)

　　近期閱讀Verilog HDL高級數字設計(第二版)中，遇到了串行比特流BCD碼轉余3碼轉換器的設計，比較獨特的是：

　　(1)該轉換器的輸入為1位串行比特流，輸出也為1位串行比特流。

　　BCD碼與余三碼的轉換關系如下：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　8421BCD碼=余3碼+0011

表1 8421BCD碼-余3碼轉換關系(4位無符號數)

10進制	8421BCD碼	余3碼	10進制	8421BCD碼	余3碼
0	0000	0011	8	1000	1011
1	0001	0100	9	1001	1100
2	0010	0101	10	1010	1101
3	0011	0110	11	1011	1110
4	0100	0111	12	1100	1111
5	0101	1000	13	1101	10000
6	0110	1001	14	1110	10001
7	0111	1010	15	1111	10010

由表1可知，當8421BCD碼為13、14、15時候，余三碼已經超出了4位二進制能表示的范圍(無符號數0~15)，因此本次中暫不考慮。

轉換器的輸入為1位串行比特流，輸出為1位相應余三碼的串行比特流，設計思路如下：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　圖1 狀態轉換示意圖

　　設BCD碼輸入比特流Bin在t0,t1,t2,t3的輸入分別為t0t1t2t3，設余三碼輸出比特流Bout在t0,t1,t2,t3時刻的輸出分別為T0T1T2T3

假設轉換器的初始狀態為狀態A：

　　(1)在狀態A下，t0時刻Bin輸入的值可能為0或者1：當bin輸入0時，進入B狀態；當bin輸入1時，進入C狀態

比特流Bin二進制為t3t2t1t0的可能性如下：

A狀態(t0時刻，Bin=0),Bout=1			A狀態(t0時刻，Bin=1)，Bout=0
t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態：B	t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態：C
0000	0011		0001	0010
0010	0101		0011	0110
0100	0111		0101	1000
0110	1001		0111	1010
1000	1011		1001	1100
1010	1101		1011	1110
1100	1111		1101	(1)0000

　　(2)在B狀態，t1時刻Bin輸入的值可能為0或者1：當bin輸入0時，進入D狀態；當bin輸入1時，進入E狀態

比特流Bin二進制為t3t2t1t0的可能性如下：

B狀態(t1時刻，Bin=0),Bout=1			B狀態(t1時刻，Bin=1)，Bout=0
t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態：D	t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態：E
0000	0011		0010	0101
0100	0111		0110	1001
1000	1011		1010	1101
1100	1111		1110	(1)0001

　　(3)在D狀態，t2時刻Bin輸入的值可能為0或者1：當bin輸入0時，進入H狀態；當bin輸入1時，進入I狀態

比特流Bin二進制為t3t2t1t0的可能性如下：

D狀態(t2時刻，Bin=0),Bout=0			E狀態(t2時刻，Bin=1)，Bout=1
t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態：H	t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態：I
0000	0011		0100	0111
1000	1011		1100	1111

　　(4)在H狀態，t3時刻Bin輸入的值可能為0或者1：當bin輸入0時，進入A狀態；當bin輸入1時，進入A狀態

比特流Bin二進制為t3t2t1t0的可能性如下：

H狀態(t3時刻，Bin=0),Bout=0			H狀態(t3時刻，Bin=1)，Bout=1
t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態：A	t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態：A
0000	0011		1000	1011

　   (5)在I狀態，t3時刻Bin輸入的值可能為0或者1：當bin輸入0時，進入A狀態；當bin輸入1時，進入A狀態

比特流Bin二進制為t3t2t1t0的可能性如下：

I狀態(t3時刻，Bin=0),Bout=0			I狀態(t3時刻，Bin=1)，Bout=1
t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態：A	t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態：A
0100	0111		1100	1111

 

　　(6)在E狀態，t2時刻Bin輸入的值可能為0或者1：當bin輸入0時，進入J狀態；當bin輸入1時，進入K狀態

比特流Bin二進制為t3t2t1t0的可能性如下：

E狀態(t2時刻，Bin=0),Bout=1			E狀態(t2時刻，Bin=1)，Bout=0
t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態:J	t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態:K
0010	0101		0110	1001
1010	1101		1110	(1)0001

　　(7)在J狀態，t3時刻Bin輸入的值可能為0或者1：當bin輸入0時，進入A狀態；當bin輸入1時，進入A狀態

比特流Bin二進制為t3t2t1t0的可能性如下：

J狀態(t3時刻，Bin=0),Bout=0			J狀態(t3時刻，Bin=1)，Bout=1
t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態:A	t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態:A
0010	0101		1010	1101

 

　　(8)在K狀態，t3時刻Bin輸入的值可能為0或者1：當bin輸入0時，進入A狀態；當bin輸入1時，進入A狀態

比特流Bin二進制為t3t2t1t0的可能性如下：

K狀態(t3時刻，Bin=0),Bout=1			K狀態(t3時刻，Bin=1)，Bout=0
t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態：A	t3t2t1t0	T3T2T1T0	下一個狀態:A
0110	1001		1110	(1)0001

未完待續。。。