HDMI驱动系列（二）、HDMI数据编码算法

module dvi_encoder(
clkin,
rstin,
din,
c0,
c1,
de,
dout
);
input clkin;   //像素时钟输入
input rstin;   //同步复位输入
input[7:0]din; //数据输入
input c0,c1;    //控制信号输入
input de;       //数据使能信号输入
output reg[9:0]dout;//数据输出
//首先计算输入数据中1的个数
//同时对输入数据进行寄存
reg[7:0]din_q;
reg[3:0]n1d;
always@(posedge clkin)begin
 n1d<=din[0]+din[1]+din[2]+din[3]+din[4]+din[5]+din[6]+din[7];
 din_q<=din;
end 
/*
第一阶段：减少跳变沿
 将8bit数据转换为9bit：减少跳变沿
*/
wire decision1;
assign decision1=(n1d>4'd4)|((n1d==4'd4)&(din_q[0]==1'b0));  //当1的个数大于4或者1个数为4但是位0为0时，采用方案1
wire[8:0]q_m;  //第一级阶段数据寄存
assign q_m[0]=din_q[0];
assign q_m[1]=decision1?(din_q[1]^~q_m[0]):(din_q[1]^q_m[0]);
assign q_m[2]=decision1?(din_q[2]^~q_m[1]):(din_q[2]^q_m[1]);
assign q_m[3]=decision1?(din_q[3]^~q_m[2]):(din_q[3]^q_m[2]);
assign q_m[4]=decision1?(din_q[4]^~q_m[3]):(din_q[4]^q_m[3]);
assign q_m[5]=decision1?(din_q[5]^~q_m[4]):(din_q[5]^q_m[4]);
assign q_m[6]=decision1?(din_q[6]^~q_m[5]):(din_q[6]^q_m[5]);
assign q_m[7]=decision1?(din_q[7]^~q_m[6]):(din_q[7]^q_m[6]);
assign q_m[8]=decision1? 1 : 0 ;

/*
第二阶段：保持直流平衡
    对改善跳变次数的数据进行二次处理，跟踪传输过程中的01个数差异，以及当前码字中的01个数决定是否翻转字符，
    第10位表示是否进行了数据翻转
    该10位数据共460种组合，原始输入数据8位共256种组合，但是但考虑到到数据翻转以及bit8、bit9的规则约束，一共460种字符
*/
reg [3:0] n1q_m;
reg [3:0] n0q_m;  //计算q_m[8:0]中0和1的个数

always@(posedge clkin)begin
 n1q_m<=#1 q_m[0]+q_m[1]+q_m[2]+q_m[3]+q_m[4]+q_m[5]+q_m[6]+q_m[7]+q_m[8]; 
 n0q_m<=#1 9-(q_m[0]+q_m[1]+q_m[2]+q_m[3]+q_m[4]+q_m[5]+q_m[6]+q_m[7]+q_m[8]); 
end
 
//控制字符参数定义
parameter CTRLTOKEN0=10'b1101010100;
parameter CTRLTOKEN1=10'b0010101011;
parameter CTRLTOKEN2=10'b0101010100;
parameter CTRLTOKEN3=10'b1010101011;

/*
这个cnt在协议中专门强调：
    1、cnt=0时表示上次传输无数据流极性差异
    2、cnt>0,即cnt[4]=0表示上次数据流中传输了更多的1
    3、cnt<0，即cnt[4]=1表示上次数据流中传输了更多的0
*/
reg [4:0]cnt;  //第二阶段类似于一个mealy型状态机，追踪传输流中的01个数差异,MSB为正负标志位置

wire decision2,decision3;  //进而做出决断

//cnt==0表示上次传输没有数据流极性差异
//本次传输没有极性差异
//所以运行无极性差异的流程
assign decision2=(cnt==5'd0)|(n1q_m==n0q_m);

//上次就传输的1多没本次数据中又是1多
//反
assign decision3=((~cnt[4])&(n1q_m>n0q_m))|((cnt[4])&(n0q_m>n1q_m));
 
/*
  流水线对齐   因为data经过了一个像素时钟的同步，此处控制信号还需要2次同步寄存，流水线时钟对齐
*/
reg[9:0]q_m_reg;
reg de_q,de_reg;
reg c0_q,c0_reg;
reg c1_q,c1_reg;
always@(posedge clkin)begin
 
 q_m_reg<=q_m;

 de_q<=de;
 de_reg<=de_q;
 
 c0_q<=c0;
 c0_reg<=c0_q;
 
 c1_q<=c1;
 c1_reg<=c1_q;
 
end 
//10bit输出
always@(posedge clkin)begin
 if(rstin)begin
  dout<=0;
  cnt<=0;
 end 
 else begin
  if(de_reg)begin  //数据使能
   if(decision2)begin
    dout[9]<=#1 ~q_m_reg[8];  //bit9是数据翻转标志位
    dout[8]<=#1 q_m_reg[8];  //符号位不变
    /*
    n0q_m-n1q_m=1时，0多，将数据直接发出去，0多
    n0q_m-n1q_m=0时，1多，将数据取反发出去，0多
    */
    dout[7:0]<=(q_m_reg[8])?q_m_reg[7:0]:~q_m_reg[7:0];
    /*
    在之前直流平衡状态时，q_m_reg[8]=0表示原始数据中1多，然后将数据取反发送出去，取反之后0多，所以用0个数-1个数
    若n0q_m=n1q_m，皆可
    该语句的变形
    if(cnt==0)begin
     if(1'b1==q_m_reg[8])  //即原始数据经过处理后0多
      cnt<=n1q_m-n0q_m;  //得到一个负值~~表示直流偏移负极性
     else                 //原始数据中1多,取反后0多
      cnt<=n0q_m-n1q_m;  //得到一个负值，表示多发了0，直流偏向负极性
    end 
    else begin 
         cnt<=cnt;  //不变
    end 
    */
    cnt<=#1 (~q_m_reg[8])?(cnt+(n0q_m-n1q_m)):(cnt-(n0q_m-n1q_m));
    
   end else begin
    if(decision3)begin
     dout[9]<=#1 1;  //极性必须翻转，因为不反转的话加重直流偏移
     dout[8]<=#1 q_m_reg[8];
     dout[7:0]<=#1 ~q_m_reg[7:0];
     cnt<=#1 cnt+{q_m_reg,1'b0}+(n0q_m-n1q_m);
   end 
   else begin
    dout[9]  <=#1 1'b0;
    dout[8]  <=#1 q_m_reg[8];
    dout[7:0]<=#1 q_m_reg[7:0];
    
    cnt<=#1 cnt-{~q_m_reg[8],1'b0}+(n1q_m-n0q_m);
   end 
   end 
  end else begin
   case({c1_reg,c0_reg})   //
   2'b00: dout<=#1 CTRLTOKEN0;
   2'b01: dout<=#1 CTRLTOKEN1; 
   2'b10: dout<=#1 CTRLTOKEN2;
   2'b11: dout<=#1 CTRLTOKEN3;  
   endcase
   cnt<=#1 0;  //每次数据使能结束清零计数器
  end 
 end 
end  
endmodule