任意分频的 verilog 语言实现
现来说说分频原理吧,原理通了,什么都好办了。
1.偶数倍(2N)分频
使用一模 N 计数器模块即可实现,即每当模 N 计数器上升沿从 0 开始计数至 N-1 时,输出
时钟进行翻转,同时给计数器一复位信号使之从 0 开始重新计数,以此循环即可。偶数倍分
频原理示意图见图 1。
2.奇数倍(2N+1)分频
(1) 占空比为 X/(2N+1)或(2N+1-X)/(2N+1)分频,用模(2N+1)计数器模块可以
实现。取 0 至 2N-1 之间一数值 X(0,当计数器时钟上升沿从 0 开始计数到 X 值时输
出时钟翻转一次,在计数器继续计数达到 2N 时,输出时钟再次翻转并对计数器置
一复位信号,使之从 0 开始重新计数,即可实现。
(2)占空比为 50%的分频,设计思想如下:基于(1)中占空比为非 50%的输出时钟在输
入时钟的上升沿触发翻转;若在同一个输入时钟周期内,此计数器的两次输出时钟翻转分别
在与(1)中对应的下降沿触发翻转,输出的时钟与(1)中输出的时钟进行逻辑或,即可得
到占空比为 50%的奇数倍分频时钟。当然其输出端再与偶数倍分频器串接则可以实现偶数
倍分频。奇数倍分频原理示意图见图 2。(这也是许多公司常出的面试题,^_^,是不是很简
单?)
3. N-0.5 倍分频
采用模 N 计数器可以实现。具体如下:计数器从 0 开始上升沿计数,计数达到 N-1 上升沿
时,输出时钟需翻转,由于分频值为 N-0.5,所以在时钟翻转后经历 0.5 个周期时,计数器
输出时钟必须进行再次翻转,即当 CLK 为下降沿时计数器的输入端应为上升沿脉冲,使计
数器计数达到 N 而复位为 0 重新开始计数同时输出时钟翻转。这个过程所要做的就是对 CLK
进行适当的变换,使之送给计数器的触发时钟每经历 N-0.5 个周期就翻转一次。N-0.5 倍:
取 N=3,分频原理示意图见图 3。
对于任意的 N+A/B 倍分频(N、A、B∈Z,A≦B)
分别设计一个分频值为 N 和分频值 N+1 的整数分频器,采用脉冲计数来控制单位时间内两
个分频器出现的次数,从而获得所需要的小数分频值。可以采取如下方法来计算个子出现的
频率:
设 N 出现的频率为 a,则 N×a+(N+1)×(B-a)=N×B+A 求解 a=B-A;所以 N+1 出
现的频率为 A.例如实现 7+2/5 分频,取 a 为 3,即 7×3+8×2 就可以实现。但是由于这种
小数分频输出的时钟脉冲抖动很大,现实中很少使用。
通常实现偶数的分频比较容易,以十分频为例:
always @( posedge clk or posedge reset)
if(reset)
begin
k<=0;
clk_10<=0;
end
else
if(k==4)
begin
k<=0;
clk_10<=~clk_10;
end
else
k<=k+1;
二 分 频 最 简 单 了 , 一 句 话 就 可 以 了 :
clk_2<=~clk_2;
若进行奇数分频,则稍微麻烦点,以 11 分频为例:
always @( posedge clk)
always @ (negedge clk)
if(!reset)
begin
i<=0;
clk11<=0;
end
else
if(i==5)
begin
clk11<=~clk11;
i<=i+1;
end
else
if(i==10)
begin
i<=0;
clk11<=~clk11;
end
else
i<=i+1;
以上语句虽然可以实现,但是逻辑有点繁,弄不好就出错了,建议使用两个 always 语
句来实现:
always @( posedge clk)
if(!reset)
i<=0;
else
begin
if(i==10)
i<=0;
i<=i+1;
else
end
always @( posedge clk)
if(!reset)
else
clk11<=0;
if((i==5)|(i==10))
clk11<=~clk11;
两个 always,一个用来计数,一个用来置数。另外,这个样子好像也可以,在时钟的上
升沿和下降沿都计数,但是不被综合器综合,会提示敏感信号太复杂:
always @( posedge clk or negedge clk)
if(reset)
begin
k<=0;
clk_11<=0;
end
else
if(k==10)
begin
k<=0;
clk_11<=~clk_11;
end
else
k<=k+1;