Дешифратор, one-hot-выбор и допустимые входы

Преобразование адреса в линии выбора

$N$-битный дешифратор^{iДешифратор активирует выходную линию, соответствующую двоичному коду. При наличии enable неактивное разрешение может устанавливать все выходы в 0.} преобразует входной адрес в выбор одного из максимум $2^N$ выходов. Выход $d_i$ с разрешением $e$ можно определить так:

Для дешифратора 2-to-4: $d_0=e\overline a_1\overline a_0$, $d_1=e\overline a_1a_0$, $d_2=ea_1\overline a_0$, $d_3=ea_1a_0$. При enable=0 все выходы нулевые, при enable=1 ровно один равен 1.

При enable=1 меняйте адрес a1a0: включается лишь один из d0–d3. Затем установите enable=0 и убедитесь, что выключены все линии.

Значение по умолчанию завершает определение функции

module decoder2 (
  input logic en,
  input logic [1:0] addr,
  output logic [3:0] select
);
  always_comb begin
    select = 4'b0000;
    if (en) begin
      case (addr)
        2'd0: select = 4'b0001;
        2'd1: select = 4'b0010;
        2'd2: select = 4'b0100;
        2'd3: select = 4'b1000;
        default: select = 4'b0000;
      endcase
    end
  end
endmodule

Первое присваивание по умолчанию охватывает все пути исполнения, не позволяя запоминать прежний выход. Одно название always_comb не превращает неопределённые ветви в правильную схему автоматически.

Когда число выходов не является степенью двойки

Для выбора 10 устройств требуется 4-битный адрес, но 10–15 недопустимы. Нужно задать политику, например все выходы 0 и флаг ошибки 1. Неиспользуемый код сам по себе не разрешает произвольный выход.

Проверяйте не только соответствие адреса выходу, но и отсутствие нескольких активных линий одновременно и выключение всех линий при disable. Такие инварианты^{iИнвариант — условие, которое должно выполняться при любом допустимом выполнении. Например, число хранимых элементов FIFO глубиной 4 всегда находится между 0 и 4 включительно. Подробнее} особенно важны для разрешения записи памяти и выбора устройств на шине. С ростом дешифратора растут fan-out адресных сигналов и нагрузка проводников, поэтому полезно рассматривать иерархическое декодирование.