Verilog分频器的设计
大三都要结束了，才发现自己太多东西没深入学习。
对于偶分频：（计数到分频数的一半就翻转）
注：
图中只用了一个计数器，当然也可以用多个；
图中只计数到需要分频的一半，当然也可计数到更多；
图中从第一个上升沿有效，当然也可延迟多个周期开始。
例如：
//任意偶分频设计
module frequency_divider_6 (clk, rst, data_out);
input clk, rst;
output data_out;
reg [:] counter;
reg data_out;
parameter N = ; //改变N的值变成任意偶分频，同时counter的范围需要相应修改 always @ (posedge clk or negedge rst)
begin
if (!rst) //复位置零
begin
counter <= ;
data_out <= ;
end
else //分频
begin
if (counter == N/ - ) //偶分频数一半时反相
begin
data_out <= ~data_out;
counter <= ; //置0，从0计数
end
else
counter <= counter + ;
end
end
endmodule
从仿真波形看出复位后并没有立刻达到分频效果，复位结束后的2.5个周期无效，之后才达到分频效果。
如果想从第一个上升沿就开始分频，那么就可以像我画的图中那样计数。如下所示：
/任意偶分频设计
module frequency_divider_6 (clk, rst, data_out);
input clk, rst;
output data_out;
reg [:] counter;
reg data_out;
parameter N = ; //改变N的值变成任意偶分频，同时counter的范围需要相应修改 always @ (posedge clk or negedge rst)
begin
if (!rst) //复位置零
begin
data_out <= ;
end
else //分频，也可用底下注释部分
begin
if (counter == ) //偶分频数一半时反相
begin
data_out <= ~data_out;
end
else
data_out <= data_out;
end
end
always @ (posedge clk or negedge rst)
begin
if (!rst)
begin
counter <= ;
end
else
begin
if (counter == (N / - ))
begin
counter <= ;
end
else
counter <= counter + ;
end
end
endmodule
注意到此代码和上一个同样是6分频的，此处把计数部分和分频部分分离开来，可读性强一些吧。此处只计数到 2 就把计数器清零，计数到 0 输出的分频信号就翻转。
从仿真波形可看出从第一个上升沿就计数了。
计数到 N - 1 （注意计数器位宽）例如：
//任意偶分频设计
module frequency_divider_6 (clk, rst, data_out);
input clk, rst;
output data_out;
reg [:] counter;
reg data_out;
parameter N = ; //改变N的值变成任意偶分频，同时counter的范围需要相应修改 always @ (posedge clk or negedge rst)
begin
if (!rst) //复位置零
begin
data_out <= ;//此处为1也可，看需求
end
else //分频，也可用底下注释部分
begin
if (counter < (N >> )) //偶分频数一半时反相
begin
data_out <= ;
end
else
data_out <= ;
end
end
always @ (posedge clk or negedge rst)
begin
if (!rst)
begin
counter <= ;
end
else
begin
if (counter == (N - ))
begin
counter <= ;
end
else
counter <= counter + ;
end
end
endmodule
写法多种多样，差别都不太大，不再一一举例，根据需求设计即可。
对于奇分频：（用两个计数器分别计到上升沿和下降沿达到分频数 (N - 1) / 2 和 (N + 1) / 2 时翻转）
注：
图中用了两个计数器，当然也可以用多个（两个就够了）；
图中只计数到需要分频数的(N - 1) / 2 和 (N + 1) / 2，时翻转，得到的波形需要相或；
图中从第一个上升沿有效，当然也可延迟多个周期开始。
例如：
//任意奇分频设计
module frequency_divider_5 (clk, rst, clk_p, clk_n, data_out);
input clk, rst;
output clk_p, clk_n, data_out;
reg clk_p, clk_n;
reg [:] counter_p, counter_n;
parameter N = ; //改变N的值实现任意奇分频，注意counter_p和counter_n的范围
//分频
always @ (posedge clk or negedge rst) //上升沿计数与反相
begin
if (!rst) //复位置0，从0计数
begin
counter_p <= ;
clk_p <= ;
end
else
begin
if (counter_p == N - )
counter_p <= ;
else
counter_p <= counter_p + ;
if ((counter_p == (N - ) / ) || (counter_p == N - ))
clk_p <= ~clk_p;
end
end
always @ (negedge clk or negedge rst) //下降沿计数与反相
begin
if (!rst)
begin
counter_n <= ;
clk_n <= ;
end
else
begin
if (counter_n == N - )
counter_n <= ;
else
counter_n <= counter_n + ;
if ((counter_n == (N - ) / ) || (counter_n == N - ))
clk_n <= ~clk_n;
end
end
assign data_out = clk_p | clk_n; //相或运算，得到50%占空比的分频输出信号
endmodule
和偶分频同样的情况，复位后有多个无效周期。
如果想从第一个上升沿就开始分频，那么就可以像我画的图中那样计数。如下所示：
从仿真波形可看出从第一个上升沿就计数了。
除此之外，还可以计数到这些就翻转：
1 和 （N - 1） / 2
（N - 1） / 2 和 N - 1
等等，根据需求即可
比如：
//任意奇分频设计
module frequency_divider_5 (clk, rst, clk_p, clk_n, data_out);
input clk, rst;
output clk_p, clk_n, data_out;
reg clk_p, clk_n;
reg [:] counter_p, counter_n;
parameter N = ; //改变N的值实现任意奇分频，注意counter_p和counter_n的范围 always @ (posedge clk or negedge rst) //上升沿计数器
begin
if (!rst)
counter_p <= ;
else
if (counter_p == N - )
counter_p <= ;
else
counter_p <= counter_p + ;
end
always @ (posedge clk or negedge rst) //上升沿反相
begin
if (!rst)
clk_p <= ;
else
if (counter_p < (N >> )) //N整体向右移动一位，最高位补零，其实就是N/2，不过在计算奇数的时候有很明显的优越性
clk_p <= ;
else
clk_p <= ;
end always @ (negedge clk or negedge rst) //下降沿计数器
begin
if (!rst)
counter_n <= ;
else
if (counter_n == N - )
counter_n <= ;
else
counter_n <= counter_n + ;
end
always @ (negedge clk or negedge rst) //下降沿反相
begin
if (!rst)
clk_n <= ;
else
if ((counter_n < (N >> ))
clk_n <= ;
else
clk_n <= ;
end
assign data_out = clk_p | clk_n; //相或运算，得到50%占空比的分频输出信号
endmodule
任意分频设计：
//下面是任意正整数的分频/ 此时举例是6倍频 /
module frequency_divider_all (clk, rst, data_out, clk_p, clk_n); input clk, rst;
output data_out, clk_p, clk_n; parameter WIDTH = ; //计数器二进制位宽
parameter N = ; //分频数（任意正整数） reg [WIDTH-:] counter_p;// 上升沿计数单位
reg [WIDTH-:] counter_n;// 下降沿计数单位
reg clk_p;// 上升沿时钟
reg clk_n;// 下降沿时钟 assign data_out = (N == ) ? clk : (N[]) ? (clk_p | clk_n) : clk_p;//其中N==1是判断不分频，N[0]是判断是奇数还是偶数，若为1则是奇数分频，若是偶数则是偶数分频。 always @ (posedge clk or negedge rst)
begin
if (!rst)
counter_p <= ;
else
if (counter_p == (N - ))
counter_p <= ;
else
counter_p <= counter_p + ;
end always @ (posedge clk or negedge rst)
begin
if (!rst)
clk_p <= ;//此处设置为0也是可以的，这个没有硬性的要求，不管是取0还是取1结果都是正确的。
else
if (counter_p < (N >> ))//N整体向右移动一位，最高位补零，其实就是N/2，不过在计算奇数的时候有很明显的优越性
clk_p <= ;
else
clk_p <= ;
end always @ (negedge clk or negedge rst)
begin
if (!rst)
counter_n <= ;
else
if (counter_n == (N - ))
counter_n <= ;
else
counter_n <= counter_n + ;
end always @ (negedge clk or negedge rst)
begin
if (!rst)
clk_n <= ;
else
if (counter_n < (N >> ))
clk_n <= ;
else
clk_n <= ;
end endmodule
总结
多思考总有新发现。
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