为什么状态机最好要采用独热码

在状态机的编码方式中，我们常用到三种编码方式，分别是二进制编码、格雷码、独热码。

二进制编码：也称连续编码，属于压缩编码方式，可以使用较少的触发器对应更多的状态；

格雷码：属于压缩编码方式，由于其编码特性，相邻两个格雷码之间只有1bit不同，相邻状态切换时，只有一个触发器的输出会翻转，可以尽量避免多bit信号之间的数据歪斜。

独热码：使用N个触发器表示N个状态，每一时刻只有一个触发器的输出有效。

我们以一个实际的编码例子对比下三者：

二进制编码	000	001	010	011	100
格雷码	000	001	011	010	110
独热码	00001	00010	00100	01000	10000

三者的优缺点：

	二进制编码	格雷码	独热码
优点	1.触发器利用率高 2.仅用较少的触发器就能表示较多的状态	1.触发器利用率高 2.可以避免多bit信号的数据歪斜 3.状态切换速度较快	1.状态切换速度快 2.译码简单
缺点	1.状态之间切换速度慢 2.译码复杂	译码复杂	会使用较多的触发器，触发器利用率不高

使用推荐：

高速系统下统一采用独热码；

低速系统下：

状态个数<4	状态个数在[4,24]区间	状态个数>24
二进制码	独热码	格雷码

因为在低速系统下，如果状态个数较多，多bit之间的歪斜可以通过set_max_delay进行约束，相对高速系统来说时序会更容易满足，具体可参考之前的文章：

异步FIFO约束set_max_delay_异步fifo时序约束-优快云博客