在數(shù)字電路教程的組合邏輯部分，最經(jīng)典的示例除了加法器以外就是：

Encoder - 編碼器

Decoder - 譯碼器

Multiplexer - 簡寫Mux，多路復(fù)用器，也叫數(shù)據(jù)選擇器

Demultiplexer - 簡寫Demux，解復(fù)用器，也叫數(shù)據(jù)分配器

其實是兩對概念：Encoder/Decoder是跟code（碼）相關(guān)的正反兩個操作，Mux/Demux是跟數(shù)據(jù)流相關(guān)的正反兩個操作。

翻看各種教科書，我們很難理清楚它們之間的功能差異以及相互之間的關(guān)系，只是有一些點滴應(yīng)用在書本上提及。

這兩組概念其實是非常重要的，是構(gòu)成我們信息組織和信息傳輸?shù)闹匾A(chǔ)，并且在我們的生活中處處都能夠找到與之對應(yīng)的應(yīng)用：

比如我們看諜戰(zhàn)片中神秘的電報編碼（要用密碼本來翻譯）；我們用的鍵盤上面有100多個按鍵、而幾根線就可以將它跟計算機連接；我們使用的旋轉(zhuǎn)撥碼開關(guān)、模數(shù)轉(zhuǎn)換器中通過比較器輸出的比較結(jié)果到最終用于表征模擬信號大小的數(shù)據(jù)，這些都被稱為Encode - 編碼。

單刀八擲的旋轉(zhuǎn)開關(guān)可以用3根二進(jìn)制數(shù)據(jù)線來表征其狀態(tài)

簡而言之，編碼器是一種把熟悉的數(shù)字、字符或符號轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制代碼的裝置，它將給定的信息編碼成更緊湊的形式，主要用于減少表示給定信息所需的比特數(shù)。在數(shù)字系統(tǒng)中，編碼器用來傳輸或存儲信息，通過編碼傳輸鏈路可以使用更少的線路來傳輸或更少的空間來存儲。將量化的音樂通過編碼器轉(zhuǎn)換為MP3格式，將采集到的視頻流通過編碼器轉(zhuǎn)換為MP4的數(shù)據(jù)格式，這些過程都統(tǒng)稱為“編碼” ，當(dāng)然在我們的數(shù)字電路教程中，只是通過最簡單的示例來講述其原理。

就像電報中的編碼有很多中一樣，用二進(jìn)制來表征數(shù)字、字符或符號也有多種不同的方式，比如BCD、5421碼、2421碼、余3碼、格雷碼等，每種編碼方式都有其優(yōu)缺點，因此有用于不同的場景。

譯碼器（Decoder）是編碼器的逆過程，它是把二進(jìn)制表征的信息給翻譯過來，或者說映射過來，我們生活中的門牌號、車牌號、郵箱、組合開關(guān)對多個燈的控制、嵌入式系統(tǒng)中的存儲器/外設(shè)尋址，這些都是譯碼的過程，通過代碼中的數(shù)字，找到其對應(yīng)的對象。在數(shù)字計算中，代碼中的數(shù)字都是用二進(jìn)制（擴展為8進(jìn)制、16進(jìn)制等，本質(zhì)上也是2進(jìn)制）。數(shù)字電路教程中，在譯碼器部分最常用到的例子就是3:8譯碼器，這是因為74HC138就是這么一個IC，比較適合做各種實驗，當(dāng)然7段數(shù)碼管的控制也是非常重要的實驗項目讓同學(xué)們來體會譯碼的過程，通過幾根控制線的電平組合，可以點亮數(shù)碼管上7個LED燈中的若干個，從而組合出我們需要顯示的數(shù)字。

我們硬禾學(xué)堂也專門針對譯碼部分制作了兩個視頻案例，一個是2:4譯碼，一個是3:8譯碼，雖然看起來沒啥大的區(qū)別，但我們還是通過這兩個實例來讓大家體會Verilog代碼實現(xiàn)的不同方式，希望對學(xué)習(xí)Verilog的同學(xué)有幫助。

FPGA中的邏輯單元的基本構(gòu)成就是LUT - 查找表，其理論基礎(chǔ)就是譯碼，比如我們小腳丫FPGA中采用的是4輸入LUTS，通過查找表的方式代替邏輯門的構(gòu)成，4個輸入作為RAM的地址，可以尋址16個不同的地址空間內(nèi)存儲的信息。

是不是感覺編碼器/譯碼器用途很廣？

那Mux/Demux呢？想象一下從四條不同路徑過來的車輛要并線到一條路上，由紅綠燈控制，控制部分就相當(dāng)于一個分時切換的開關(guān)，根據(jù)開關(guān)的控制碼來決定哪一路的車輛通行，Mux又稱為多路數(shù)據(jù)選擇器，Demux又被稱為數(shù)據(jù)分配器。

其實MUX不僅用于數(shù)字器件中，模擬電路中也有這個概念，我們所說的模擬開關(guān)，可以切換不同的輸入與輸出的連接，在模擬電路中Mux和Demux是一體的，同一個電路即是Mux又是Demux。而數(shù)字的Mux和Demux需要使用不同的器件。

復(fù)用器的構(gòu)成

從上面的圖中可以看出譯碼器是復(fù)用器構(gòu)成的重要部分。復(fù)用器的控制信號就是通過譯碼以后，對應(yīng)到相應(yīng)的控制端點，從而實現(xiàn)對輸入信號的選擇通過的。

復(fù)用器/解復(fù)用器的Verilog邏輯異常簡單，有一點程序基礎(chǔ)的同學(xué)一看就懂，比如下面的4選1多路選擇器，一個case語句搞定，case的條件是2個選擇數(shù)據(jù)為sel1、sel0，sel1和sel0的4種組合決定了一個LED同4個不同輸入信號的連接。

很容易看懂，是因為我們?nèi)魏我婚T編程語言中的if else、case本質(zhì)上都是Mux的功能，只是我們太習(xí)以為常了而已。

module mult4 （ input wire a， //定義四位輸入 input wire b， input wire c， input wire d， input wire ［1:0］ sel， //定義輸出的選擇變量 output reg led //定義選擇器輸出結(jié)果對應(yīng)的led ）; always@（sel） //根據(jù)sel結(jié)果選擇輸出，當(dāng)sel變化時執(zhí)行 begin case（sel） 2‘b00： led = a; 2’b01： led = b; 2‘b10： led = c; 2’b11： led = d; endcase end endmodule

從這幾行代碼看，F(xiàn)PGA的使用非常簡單，不需要你畫門與門之間的邏輯關(guān)系圖，只需要用Verilog這種硬件描述語言來描述一下其因果關(guān)系就可以了。

與Encoder、Decoder、Mux、Demux相關(guān)的案例及其FPGA實現(xiàn)都匯總在www.stepfpga.com的網(wǎng)站百科中，如果您使用我們的Web IDE（不需要下載安裝FPGA工具），也可以找到相關(guān)的參考案例，自己去發(fā)掘嘍。

責(zé)任編輯：haq