一、为什么需要8B/10B编码

简单的说是为了实现直流均衡。在高速串行通信中，8B/10B编码是一种经常用到的编码方式。

而高速串行总线中，通常采用交流耦合方式，即在发送端（TX）串接电容，根据电容“隔直流，通交流”的特性，或者理想电容的阻抗公式：
电容阻抗公式

信号频率越高，电容阻抗越低。当数据位流中出现多个连续的1或0时，可以认为该时间段信号是直流的，电容的损耗变大，导致信号的幅度降低，直流信号被滤除，到最后无法识别是1还是0。而且接收端收到连续的1或0时，没有充分的定时信息，对接收端的解码带来了困难。其原理如下图所示：

8B/10B编码以字节为单位，将数据映射成10位宽度的数据（具体映射方式可查表），使得编码后的二进制数据流中1和0的数量基本保持一致，同时确保字节同步易于实现。

二、8B/10B编码基本原理

8B/10B编码是1983年IBM公司的Al Widmer和PeterFranaszek提出的输出传输编码标准¹，目前已广泛的应用在高速串行总线中。
假设原始8位数据从高到低用HGFEDCBA表示，8B/10B编码将8位数据分成高3位HGF和低5位EDCBA两个子组。然后经过5B/6B编码，将低5位EDCBA映射成abcdei；高3位经过3B/4B编码，映射成fghj，最后合成abcdeifghj发送。发送时由于是小端模式，a先发送。其对应关系如下图所示：

通常，认为会将低5位EDCBA按其十进制数值记为x，将高3位按其十进制数值记为y，将原始8bit数据记为D.x.y。例如8bit数“101 10101”，即十进制数181，按照上述划分原则x=10101（21），y=101（5），所示这个数被表示为D.21.5。此外在8B/10B编码中，还需用到12种控制字符，用来标识传输数据的开始和结束，传输空闲等状态，按照上述规则，将控制字符记为K.x.y。

这个时候问题来了，8位原始数据对应256个码，加上12种控制字符，而编码后的10位数据有1024个码，肯定有很多是用不到的，故需选择其中一部分来表示8bit数据，所选的码字0和1的数量应尽可能相等。
表1所示为5B/6B编码映射关系表²：


表2所示为3B/4B编码映射关系表：

表3所示为8B/10B编码映射关系表³：其映射原理将在下文中阐述。

注：表中用红色标注的应为D3.7。表中只列出部分编码映射关系。

为了明白8B/10B的编码原理，首先要明白两个重要的概念：“不一致性”（disparity）和“运行不一致性”，也翻译成“极性偏差”（running disparity，RD）。

Disparity表示编码后的码型数据中“1”的个数与“0”的个数的差值。由表1，表2及表3中的编码规则可知：Dirparity的取值只有“+2”（“0”比“1”多两个）、“0”（“0”和“1”数量相等）和“-2”（“0”比“1”少两个）。编码中“1”和“0”数量相等的码字称为“完美平衡码”。

RD是对编码后的数据流Disparity的一个统计，如果“1”的个数大于“0”的个数，则RD取正，记为RD+;如果“1”的个数小于“0”的个数，RD取负，记为RD-。8B/10B编码由3B/4B编码和5B/6B编码两部分组合而成，通过传递RD参数来使整个编码结果具有很好的直流平衡性。⁴

在编码时，RD的初始值为负，即RD-，根据当前的RD值，决定相应的编码输出。比如：在表1中，对于D.x.3（011），其对应的4B码字有两种：1100和0011，若此时RD为负，则取1100作为其对应的4B码字作为输出，同时检验此时的编码是否为完美编码，如果是完美编码，则保持RD的极性不变；否则改变RD的极性。通过控制RD的极性，同时在编码时根据RD的极性选择相对应的编码值，使得编码后的数据流有更好的直流平衡特性。⁵
下图所示为RD状态转移图：

由于控制字符只有12种，对其单独编码即可，可不按照上述方法对其编码。其编码映射关系如下：