8b/10b 编码是当前用的最为广泛的线路编码（line code）编码方式，主要是解决直流平衡和时钟恢复。是一种优良的线性编码，有效解决了复杂度，直流平衡，时钟恢复与传输效率的平衡。
10 bits数据总共有1024种组合，因此10-bit编码中有大量的冗余，这就给了我们挑选空间，将不适合在网络线路上传输的编码丢弃（如10‘b00_0000_0000和10’b11_1111_1111等），留下比较好的编码（含有丰富边沿信息或直流相对平衡的编码），做到边沿信息丰富，直流在一定的时间内做到相对平衡，连续码源组合不会出现严重偏置现象。例如，原始数据如果有连续出现多个0的时候，采用源码通信线路出现直流不平衡，同时也丢失时钟信息。采用10b编码后为10’b10_0111_1011, 虽然该编码提供了足够的时钟信息，直流在本编码上有偏置（1的数量多于0的数量），考虑到通信的随机性（其它编码可能会0的数量多于1的数量），一般认为可能对通信线路的直流平衡影响不大，但对于长0来说，考虑到相邻编码的偏置一直保持，实际上这种偏置会随着时间累积。因此为了解决此类问题，8b/10b编码引入”运行非一致性”方法，做到在相对短时间（两个10-bit间隔)做到相对直流平衡，可见8b/10b不仅仅提供一个好的编码，在相对短时间内统计上也比4b/5b有更好直流特性。如图1所示，
图1
要实现DC（direct current） 平衡，直观的想法是从1024个码中挑选出512种作为数据编码使用。在数据传输的编码中，将256个8bits数据映射到512种的组合中即可。其实8b/10b 编码做的更多。8b/10b编码将编码分割为两个部分，第一部分为5b/6b编码，第二部分为3b/4b编码，合在一起为8b到10b编码（发送部分），或10b/8b解码（接收部分）。目前在1G光纤以太网中以及广播电视数据传输中得到广泛应用。在其它非标通信中应用也极其广泛。
1. 5b/6b 编码
5b/6b编码将8 bits数据分成两个部分3b+5b. 5b为EDCBA为低5位。其中A为最低位。变换成6位abcdei.
表1
表1中，RD为+1或-1决定数据的选择。-1选择左边一栏，+1选择右边一栏。同时会有K值的选择。有关RD和K值后续的内容会讲解。
2. 3b/4b编码
3b/4b 编码，将8 bits数据第二个部分3b。3b为HGF为高3位。其中H为高位，变换成fghj。
表2
数据的编码范围为D.x.0-D.x.7，其中x为5b/6b中的编码，RD为+1或-1决定数据的选择。-1选择左边一栏，+1选择右边一栏。同时会有K值的选择。有关RD和K值后续的内容会讲解。5b/6b与3b/4b拼接组成8b/10b。
†至于 D.x.7,可以用基本的D.x.P7（P表示primary）或D.x.A7（A 为Alternate）主要目的是为了在与5b/6b组合时避免产生连续的5个1或5个0.
注意：部分K值却有不同的要求，K.28.1, K.28.5, K.28.7 一般用做逗号（comma）使用，因此要求码字中有连续的5个1或5个0。
D.x.A7 只在下列情况下使用：
- 当 RD = −1: 对于 x = 17，18 或 20 或当 RD = +1: for x = 11, 13 and 14， 选择D.x.A7 其它的数据编码选 D.x.P7。
3. 8b/10b K值编码
K值的编码与数据编码非常类似。K值总共12个编码，这些编码在数据传输过程中作为控制信息使用。1024个编码中的各种有用的组合少于512，其余的冗余编码在数据发送编码中不会使用。在接收中如果出现非编码表中的内容，则会只是通信过程中出现误码。RD为+1或-1决定数据的选择。-1选择左边一栏，+1选择右边一栏。
在实际使用中K.28.5，K.28.1，K.28.7定义为逗号序列，作为帧的分界，K.28.5多用于帧起始，k.28.1多用于帧结束。k.28.7用的相对较少。复杂协议中往往还配合具体的数值一起组成帧起始和结束。具体参照CPRI协议。K值的5b/6b编码部分如表3所示。
表3
部分K值却是有意安排为5个1或5个0，便于在8b/10b编码时提供关键字（同步字）搜索。
当 x = 23，x = 27，x = 29，and x = 30，3b/4b 对于K.x.7 选 D.x.A7.其它选择D.x.P7.
‡ K.28.1, K.28.5, K.28.7 一般用做逗号（comma）使用，因此要求码字中有连续的5个1或5个0，如图4加黑的部分。
4. RD 非一致性运行
运行非一致性（Run disparity）， 是用来消除在通信线路中0，1的不平衡性。观察8b/10b的编码我们会发现，尽管采用了10 bits的编码，依然无法满足在一个字节的发送中保持0，1的个数相等。
- RD编码运行原理与步骤。
（1） 维持一个变量RD，RD的初始值可以设为+1或-1，运行后，
（2）利用RD选择数据或K值，
-
-
- 如果RD为 -1，则选择表中RD为-1对应的值（D或K），
- 如果RD为+1，则选择表中RD为+1对应的值（D或K），
-
（3） RD值调整
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- 如果选择的10b中的数据0，1个数相等，则维持原RD的值不变
- 如果RD为 -1，RD的值加2（RD=RD+2），结果RD=+1;
- 如果RD为+1，RD的值减2（RD=RD-2），结果RD=-1 ；
-
（4）重复步骤（2）、步骤（3），在持续的数据传输中能维持直流动态平衡。
表4
5. 8b/10b与4 b/5b 异同点比较
- 相同点
- 都是用在物理层（PHY）的编码变换，
- 都能做到相对的直流平衡，
- 除了正常的数据编码外，都能提供控制字符，作为信道的控制。如在网络通信中还可以实现物理层的数据包的开始，结束以及其它物理层的控制和状态信息的交换。
- 具有相同的开销（20%），因此采用8b/10b，系统的效率降低20%
- 不同点
- 8b/10b由于编码空间增大，优良码字多于4b /5b,
- 8b/10b在数据编码中避免了连续5个0或1，4b/5b不能避免该特性
- 8b/10b利用连续5个0或1的码字作为K值用作逗号，一般用来控制帧起始或结束，4b/5b有类似的特性（如J，K等）但不如8b/10b优良。
6. 8b/10b编码例解
- 输入 Bits: HGFEDCBA
- 数据分割: HGF EDCBA
- 换位: EDCBA HGF
例：求解Data = 8’b0011_1111的10b编码
Data = 8’b0011_1111
= 8’b001_11111
=> 8’b 11111 001P
= 31_1
E 8B = D31.1
RD = -1: 10b abcdei fghj = 101011 1001 新RD = +1
RD = +1 10b abcdei fghj = 010100 1001 新RD = -1
表5
在下面的章节中提供了8b/10b的编码逻辑实现，以便于讲解，解码部分源代码没有在文章中提供但是在单独的文件中提供。 也可以用查找表的方式实现。
查找表的方式非常简单，维护一个5b/6b和3b/4b表就可以，但RD需要程序进行计算。
注：line code , 一般称为线路编码，线路码，传输码等，也是信道编码的一种。
练习题：利用FPGA ROM和COE文件设计8b/10b 与10b/8b编解码。用状态机实现ROM的读取及RD运算。注意D.x.P7于D.x.A7的区分使用。
