基于Verilog的格雷码编码器的设计

　　格雷码（Gray Code）是一种二进制编码方式，其特点是相邻的两个代码只有一位二进制数不同。格雷码常用于减少数字信号传输中的错误。
　　采用Verilog语言实现格雷码编码设计，按键输入4位二进制，编码器将二进制转换为格雷码，再将格雷码显示在四个LED等上。

下面是一个基于Verilog的格雷码编码器的设计及其仿真测试程序。

1、一个4位二进制数到4位格雷码的编码器的Verilog描述

module gray_encoder(
    input [3:0] binary,  // 4位二进制输入
    output [3:0] gray    // 4位格雷码输出
);

    assign gray[3] = binary[3];  // 最高位保持不变
    assign gray[2] = binary[3] ^ binary[2];
    assign gray[1] = binary[2] ^ binary[1];
    assign gray[0] = binary[1] ^ binary[0];

endmodule

2、二进制转格雷码的仿真测试程序

`timescale 1ns/1ns

module gray_encoder_tb();

    reg [3:0] binary;  // 4位二进制输入
    wire [3:0] gray;   // 4位格雷码输出
     
     integer i;

    // 实例化格雷码编码器
    gray_encoder uut (
        .binary(binary),
        .gray(gray)
    );

    initial begin
        // 初始化输入
        binary = 4'b0000;
        #10;

        // 遍历所有可能的4位二进制数
        for ( i = 0; i < 16; i = i + 1) begin
            binary = i;
            #10;
            $display("Binary: %b, Gray: %b", binary, gray);
        end

        // 结束仿真
        $stop;
    end

endmodule