格雷碼及其應用

2021-02-22 機電大貓

觀察一組數據：

0000  <->  0000

0001  <->  0001

0010  <->  0011

0011  <->  0010

0100  <->  0110

0101  <->  0111

0110  <->  0101

0111  <->  0100

1000  <->  1100

1001  <->  1101

1010  <->  1111

1011  <->  1110

1100  <->  1010

1101  <->  1011

1110  <->  1001

1111  <->  1000

左邊一列是正常的4位二進位自然碼，右邊就是4位格雷碼。

格雷碼的名字來源於1953年公開的弗蘭克·格雷的專利，最初發明出來是為了用於通訊當中，後來發現很多地方用它都會帶來好處。它的特點就是從G(n)到G(n+1)每次只有一位數據發生變化，這就可以避免多位數據「同時」變化的時候帶來的「不同時」問題。

1，數字通訊

當通訊雙方採用多通道並行傳輸（例如多根線）時，數據在發送端同時變化，可是到了接收端這個同時很難對齊，這就會出現一些中間狀態，格雷碼極大的避免了這種「中間狀態」。

2，跨時鐘域FIFO設計

同通訊一樣，從寫時鐘到讀時鐘也存在「同時」對齊的問題，因此這種FIFO同行也會採用格雷碼作為索引來避免錯誤的中間態。

3，位置編碼器

無論是角度位置還是直線位置，由於存在加工誤差，當多位數據需要同時變化時，不可避免的也會存在錯誤的中間態，因此在編碼器中採用格雷碼也有效的避免了這種中間態。

計算：假如自然數n，其二進位為B(n)，格雷碼為G(n)，則：

G(n) = B(n) xor (B(n) >> 1)

反過來，從G(n)到B(n)稍複雜一些，假如格雷碼的位數為m，G(n)[m-1]到G(n)[0]分別表示格雷碼的MSB到LSB，B(n)[m-1]到B(n)[0]表示自然碼的MSB到LSB，則：

B(n)[m-1] = G(n)[m-1];

B(n)[m-2] = B(n)[m-1] xor G(n)[m-2];

...

B(n)[0] = B(n)[1] xor G(n)[0];

4，狀態機

狀態機採用格雷碼的好處是當系統時鐘頻率很高時，可以節省能耗，並讓能耗更平穩。

每天都有新的收穫

相關焦點

  • 格雷碼原理與Verilog實現
    格雷碼原理        格雷碼是一個叫弗蘭克*格雷的人在1953年發明的，最初用於通信。格雷碼是一種循環二進位碼或者叫作反射二進位碼。
  • 格雷碼結構光簡介
    時域圖案編碼信息的方式有很多，常見的包括二進位碼（binary code）和格雷碼（gray code）。兩種方法都需要分別編碼X軸、Y軸方向。上面說到時域結構光編碼需要對行、列分別進行。對某一個像素點來說，二進位碼即，將該像素點所在的行數m，列數n轉換成二進位，二進位的每一位編碼到每一幅pattern中該像素點對應的位置。
  • 格雷碼辨析 - 電子百科 - 電子工程世界網
    當初是為了機械應用，後來在電報上取得了巨大發展，現在則常用於模擬- 數字轉換和轉角- 數字轉換中。　　2 格雷碼的特點和應用　　典型的二進位格雷碼( Binary Gray Code) 和部分其他數碼如表1 所示。　　表1 典型二進位格雷碼和其他部分數碼
  • 數字電路中卡諾圖的應用
    1 卡諾圖的應用　　1.1 利用卡諾圖結構幫助記憶格雷碼　　格雷碼是一種常用的無權BCD碼，相鄰兩碼之間只有一位二進位數碼不同。常用於模擬量的轉換中，當模擬量發生微小變化而可能引起數字量發生變化時，格雷碼僅改變1位，這樣與其他碼同時改變兩位或多位的情況相比更為可靠，可減少出錯的可能性，提高電路的抗幹擾能力，它是一種典型的可靠性代碼，這種碼制在數控裝置中有著廣泛的應用。但由於這種編碼所具有的獨特性，實際應用中很難記憶。經研究和探討，我們觀察到利用卡諾圖按照一定規律取值，可用於實現記憶格雷碼。
  • 編碼器應用十六問(下)
    絕對編碼器光碼盤上有許多道刻線，每道刻線依次以2線、4線、8線、16線……編排，這樣，在編碼器的每一個位置，通過讀取每道刻線的通、暗，獲得一組從2的零次方到2的n-1次方的唯一的2進位編碼（格雷碼），這就稱為n位絕對編碼器。這樣的編碼器是由碼盤的機械位置決定的，它不受停電、幹擾的影響。
  • 電磁學及其應用
    2 節/星期 1 小時/節 習題課 2 節/星期 1 小時/節 Interactive Tutorials (optional): 2 節/星期 2 小時/節 課程級別 本科生 翻譯 徐熠興 學士 電氣工程及其自動化
  • 電磁波極化及其應用
    打開APP 電磁波極化及其應用 發表於 2018-12-08 10:30:25
  • 質譜技術及其應用
    本文擬簡述生物質譜技術及其在生命科學領域研究中的應用。1 質譜技術質譜（ Mass SPectrometry）是帶電原子、分子或分子碎片按質荷比（或質量）的大小順序排列的圖譜。質譜儀是一類能使物質粒子高化成離子並通過適當的電場、磁場將它們按空間位置、時間先後或者軌道穩定與否實現質荷比分離，並檢測強度後進行物質分析的儀器。質譜儀主要由分析系統、電學系統和真空系統組成。
  • 萬有引力定律及其應用
    萬有引力定律及其應用是一個Ⅱ級考點，難度中等，以選擇題為主。萬有引力定律是自然界最普遍的一條定律，高考命題中很少直接考查萬有引力的計算，但萬有引力提供向心力是分析幾乎所有天體運動類問題的根本依據，複習時應注重定律的理解及應用。從常考題型的角度來說，以人造衛星繞地球做圓周運動為背景，考查線速度、角速度、軌道半徑、周期、加速度等物理量的變化，求解中心天體的質量和密度問題，也常涉及牛頓運動定律和克卜勒地定律。
  • 中考化學知識點:化合反應及其應用
    化學知識點：化合反應及其應用 化學第二章【化合反應及其應用】 化合反應是指由兩種或兩種以上的物質生成另一種物質的反應。 它是四大基本反應類型之一，可以用通式簡明地表示為：A+B→AB。其特點是多種物質生成一種物質，可以簡記為：「多變為一」。 例如，S+O2點燃→SO2，2Mg+O2點燃→2MgO，等等。
  • 本體論及其應用(上)
    眾多的應用案例也顯示出，對於解決問題來說，豐富的知識要比優良的算法邏輯更重要。要擁有真正的智能系統，就需要採集、處理、復用和傳達知識。而本體論則是知識描述和應用的基礎。術語「本體論」可以定義為概念化體系(conceptualization)的顯式規範。本體論用於描述領域(domain)的結構，即概念化體系。
  • 人工神經網絡及其應用
    1 人工神經網絡的發展歷史及其意義1.1 人工神經網絡的發展歷史神經網絡的發展可以追溯到19世紀末，其發展可以分為四個階段。神經網絡是從腦的神經系統結構出發來研究腦的功能，研究人量簡單的神經元的集團信息處理能力及其動態行為。現在神經網絡對兒十多年來一直困擾計算機科學和符號處理的一些難題可以得到比較令人滿意的解答，顯示出了其獨特的能力。神經網絡是在許多學科的基礎上發展起來的一門活躍的邊緣性交義學科。它的產生和發展一方面受其他學科的影響，反過來又勢必影響其他學科的發展。
  • > 富勒烯C60及其應用
    等純碳組成的分子，它們均屬於富勒烯家族，其中C60的度豐約為50%,由於特殊的結構和性質，C60在超導、磁性、光學、催化、材料及生物等方面表現出優異的性能，得到廣泛的應用。特別是1990年以來Kratschmer和Huffman等人製備出克量級的C60，使C60的應用研究更加全面、活躍。
  • 光華講壇丨衛星數據及其應用
    主題：衛星數據及其應用主講人：公共管理學院  陳建東教授主持人：公共管理學院  程樹磊副教授時間：5月27日  15:00-17:00內容提要：衛星數據是遙感衛星在太空探測地球地表物體對電磁波的反射，及其發射的電磁波，從而提取該物體信息，完成遠距離識別物體，將這些電磁波轉換，識別得到的可視圖像數據。近年來，衛星數據越來越多地應用到科學研究中。
  • 盤點天線的分類及其應用
    打開APP 盤點天線的分類及其應用 發表於 2018-03-23 14:43:00 這類天線應用非常普遍，使用時也無太多特殊要求，比如家用的Wi-Fi、電臺、移動通信系統中郊縣大區制的站型等應用就非常常見。 吸頂天線 吸頂天線是移動通信系統天線的一種，主要用於室內信號覆蓋，比如會場、賓館、寫字樓、電影院、住宅樓內等。現今市場上見到的室內吸頂天線，外形花色很多，但其內芯的購造幾乎都是一樣的。
  • 大師寫的行雲流水的微積分教材:《微積分及其應用》
    內容簡介《微積分及其應用（中譯本）》是美國著名數學家彼得·拉克斯與康奈爾大學數學教授瑪麗亞
  • 光頻域反射在光通信網絡檢測中應用研究
    根據多年的理論和實踐經驗，針對光頻域發射問題展開研究，分析探討其在光通信網絡檢測中的應用，同時分析限制光頻域反射的因素，闡述目前我國光頻域反射發展現狀，為其他學者對該問題的研究提供理論參考和借鑑。　　光纖通信的發展對我國的經濟建設起到重要的作用。光纖通訊具有無法比擬的優勢：傳輸頻寬帶、損失消耗較少。光纖通信的建設起始於二十世紀九十年代，並且得到大規模的發展。