基于Verilog的分频器设计VIP免费

分频器是指使输出信号频率为输入信号频率整数分之一的电子电路。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，分频器是一种主要变换手段。早期的分频器多为正弦分频器，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VerilogHDL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。modulefp_even(clk_out,clk_in,rst);outputclk_out;inputclk_in;inputrst;reg[1:0]cnt;regclk_out;parameterN=6;always@(posedgeclk_inornegedgerst)beginif(!rst)begincnt<=0;clk_out<=0;endelsebeginif(cnt==N/2-1)beginclk_out<=!clk_out;cnt<=0;endelsecnt<=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：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：modulefp_odd(clk_out,clk_p,clk_n,clk_in,rst);outputclk_out;outputclk_p,clk_n;inputclk_in,rst;reg[2:0]cnt_p,cnt_n;regclk_p,clk_n;parameterN=5;always@(posedgeclk_inornegedgerst)beginif(!rst)cnt_p<=0;elseif(cnt_p==N-1)cnt_p<=0;elsecnt_p<=cnt_p+1;endalways@(posedgeclk_inornegedgerst)beginif(!rst)clk_p<=0;elseif(cnt_p==(N-1)/2)clk_p<=!clk_p;elseif(cnt_p==N-1)clk_p<=!clk_p;endalways@(negedgeclk_inornegedgerst)beginif(!rst)cnt_n<=0;elseif(cnt_n==N-1)cnt_n<=0;elsecnt_n<=cnt_n+1;endalways@(negedgeclk_inornegedgerst)beginif(!rst)clk_n<=0;elseif(cnt_n==(N-1)/2)clk_n<=!clk_n;elseif(cnt_n==N-1)clk_n<=!clk_n;endassignclk_out=clk_p|clk_n;endmoduleRTLSchematic:SimulateBehavioralModel: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verilog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50MHz，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：modulediv(clk,clk_div);inputclk;outputclk_div;reg[15:0]counter;always@(posedgeclk)if(counter==56817)counter<=0;elsecounter<=counter+1;assignclk_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：modulediv(clk,clk_div);inputclk;outputclk_div;reg[14:0]counter;always@(posedgeclk)if(counter==28408)counter<=0;elsecounter<=counter+1;regclk_div;always@(posedgeclk)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50M分频产生880Hz，而分频得到的信号的占空比为30%。56818×30%=17045modulediv(clk,reset,clk_div,counter);inputclk,reset;outputclk_div;output[15:0]counter;reg[15:0]counter;regclk_div;always@(posedgeclk)if(!reset)counter<=0;elseif(counter==56817)counter<=0;elsecounter<=counter+1;always@(posedgeclk)if(!reset)clk_div<=0;elseif(counter<17045)clk_div<=1;elseclk_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verilog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。