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verilog语言实现任意分频

作者:时间:2017-10-13来源:网络收藏

原文出自:是指使输出信号频率为输入信号频率整数分之一的。在许多电子设备中如电子钟、频率合成器等,需要各种不同频率的信号协同工作,常用的方法是以稳定度高的晶体振荡器为主振源,通过变换得到所需要的各种频率成分,是一种主要变换手段。早期的多为正弦分频器,随着数字集成电路的发展,脉冲分频器(又称数字分频器)逐渐取代了正弦分频器。下面以Verilog HDL 语言为基础介绍占空比为50%的分频器。1偶分频偶分频比较简单,假设为N分频,只需计数到N/2-1,然后时钟翻转、计数清零,如此循环就可以得到N(偶)分频。代码如下。module fp_even(clk_out,clk_in,rst);output clk_out;input clk_in;input rst;reg [1:0] cnt;reg clk_out;parameter N=6;always @ (posedge clk_in or negedge rst)beginif(!rst) begin cnt = 0; clk_out = 0; endelse begin if(cnt==N/2-1) begin clk_out = !clk_out; cnt=0; end else cnt = cnt + 1; endendendmodule可以通过改变参量N的值和计数变量cnt的位宽实现任意偶分频。偶分频(N=6)的RTL原理图:

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201710/365693.htm

偶分频(N=6)的行为仿真结果:

2奇分频实现奇数(N)分频,分别用上升沿计数到(N-1)/2,再计数到N-1;用下降沿计数到(N-1)/2,再计数到N-1,得到两个波形,然后把它们相或即可得到N分频。代码如下:module fp_odd(clk_out,clk_p,clk_n,clk_in,rst);output clk_out;output clk_p,clk_n;input clk_in,rst;reg [2:0] cnt_p,cnt_n;reg clk_p,clk_n;parameter N=5;always @ (posedge clk_in or negedge rst)begin if(!rst) cnt_p = 0; else if(cnt_p==N-1) cnt_p =0; else cnt_p = cnt_p + 1;endalways @ (posedge clk_in or negedge rst)begin if(!rst) clk_p = 0; else if(cnt_p==(N-1)/2) clk_p = !clk_p; else if(cnt_p==N-1) clk_p = !clk_p;endalways @ (negedge clk_in or negedge rst)begin if(!rst) cnt_n = 0; else if(cnt_n==N-1) cnt_n =0; else cnt_n = cnt_n + 1;endalways @ (negedge clk_in or negedge rst)begin if(!rst) clk_n = 0; else if(cnt_n==(N-1)/2) clk_n = !clk_n; else if(cnt_n==N-1) clk_n = !clk_n;endassign clk_out = clk_p | clk_n;endmoduleRTL SchemaTIc:

Simulate Behavioral Model:

同理,可以通过改变参量N的值和计数变量cnt_p和cnt_n的位宽实现任意奇分频。3任意占空比的任意分频在程序设计中,我们往往要对一个频率进行任意分频,而且占空比也有一定的要求这样的话,对于程序有一定的要求,现在在前面两个实验的基础上做一个简单的总结,实现对一个频率的任意占空比的任意分频。比如: FPGA系统时钟是50M Hz,而我们要产生的频率是880Hz,那么,我们需要对系统时钟进行分频。很容易想到用计数的方式来分频:50000000/880 = 56818。显然这个数字不是2的整幂次方,那么我们可以设定一个参数,让它到56818的时候重新计数就可以实现了。程序如下:module div(clk, clk_div);input clk;output clk_div;reg [15:0] counter;always @(posedge clk)if(counter==56817) counter = 0;else counter = counter+1;assign clk_div = counter[15];endmodule分频的应用很广泛,一般的做法是先用高频时钟计数,然后使用计数器的某一位输出作为工作时钟进行其他的逻辑设计,上面的程序就是一个体现。下面我们来算一下它的占空比:我们清楚地知道,这个输出波形在counter为0到32767的时候为低,在32768到56817的时候为高,占空比为40%多一些,如果我们需要占空比为50%,那么我们需要再设定一个参数,使它为56817的一半,使达到它的时候波形翻转,就可以实现结果了。程序如下:module div(clk, clk_div);input clk;output clk_div;reg [14:0] counter;always @(posedge clk)if(counter==28408) counter = 0;else counter = counter+1;reg clk_div;always @(posedge clk) if(counter==28408) clk_div = ~clk_div;endmodule继续让我们来看如何实现任意占空比,比如还是由50 M分频产生880Hz,而分频得到的信号的占空比为30%。56818&TImes;30%=17045module div(clk,reset,clk_div,counter);input clk,reset;output clk_div;output [15:0] counter;reg [15:0] counter;reg clk_div;always @(posedge clk)if(!reset) counter = 0;else if(counter==56817) counter = 0;else counter = counter+1;always @(posedge clk)if(!reset) clk_div = 0;else if(counter17045) clk_div = 1;else clk_div = 0;endmoduleRTL级描述:

仿真结果:

4小结通过以上几个例子对比不难发现,借助计数器来实现任意点空比的任意分频的方法简单,且用语言进行行为描述时,代码简洁、易懂、通用。通过以上的学习,对分频器有了比较深刻的认识,将在以后的学习中会有广泛的应用。



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