三分频电路设计

文章目录

偶数分频

通常情况下,偶数倍分频器,可以借助计数器实现。

二分频

最简单的,二分频时,直接把输入时钟加到D触发器上,输出端Q取反后,接回输入D端,就可以了。参考代码如下。

verilog 复制代码
module clk_div(
    input       i_clk       ,
    output      o_clk_div   
);
reg ro_clk_div = 0 ;
assign o_clk_div = ro_clk_div;
always @(posedge i_clk) begin
    ro_clk_div <= ~ro_clk_div;
end
endmodule

更大的2N偶数

其余2N倍数分频时,就需要借助计数器。举例,4分频时,1个输出时钟周期内,有4个输入时钟,按照50%的占空比算,输出时钟需要在4/2=2个时钟周期处翻转。

可以产生一个 0 1 0 1 的循环计数器,计数器到1,翻转输出即可,参考代码。

verilog 复制代码
module clk_div(
    input       i_clk       ,
    output      o_clk_div   
);
reg ro_clk_div = 0 ;
reg [1:0] r_cnt = 0;
assign o_clk_div = ro_clk_div;
always @(posedge i_clk) begin
    if(r_cnt == 2-1)
        r_cnt <= 0;
    else
        r_cnt <= r_cnt + 1;
end
always @(posedge i_clk) begin
    if(r_cnt == 2-1)
        ro_clk_div <= ~ro_clk_div;
end
endmodule

更具一般性的,4分频计数两个数,2N分频计数2N>>1个数,又由于计数器从0开始,则有:(2N>>1)-1 通式

verilog 复制代码
module clk_div #(
    parameter P_DIV_NUM = 6
)
(
    input       i_clk       ,
    output      o_clk_div   
);
reg ro_clk_div = 0 ;
reg [1:0] r_cnt = 0;
assign o_clk_div = ro_clk_div;
always @(posedge i_clk) begin
    if(r_cnt == (P_DIV_NUM>>1)-1)
        r_cnt <= 0;
    else
        r_cnt <= r_cnt + 1;
end
always @(posedge i_clk) begin
    if(r_cnt == (P_DIV_NUM>>1)-1)
        ro_clk_div <= ~ro_clk_div;
end
endmodule

至此,偶数倍分频都实现了。

奇数分频

三分频

三分频是面试、笔试高频问题。

如果只考虑信号在上升沿发生变化,3分频会有几种情况呢?

高电平:低电平

1 :2

2:1

两种而已,图示如下。

这种占空比非50%的是比较好实现的,只需要一个0~2的循环计数器即可

verilog 复制代码
//1:2
module clk_div(
    input       i_clk       ,
    output      o_clk_div   
);
reg ro_clk_div = 0 ;
reg [1:0] r_cnt = 0 ;
assign o_clk_div = ro_clk_div;
always @(posedge i_clk) begin
    if(r_cnt == 2)
        r_cnt <= 0;
    else
        r_cnt <= r_cnt + 1;
end
always @(posedge i_clk) begin
    if(r_cnt == 0 || r_cnt==1)
        ro_clk_div <= ~ro_clk_div;
end
endmodule

//2:1
module clk_div(
    input       i_clk       ,
    output      o_clk_div   
);
reg ro_clk_div = 0 ;
reg [1:0] r_cnt = 0 ;
assign o_clk_div = ro_clk_div;
always @(posedge i_clk) begin
    if(r_cnt == 2)
        r_cnt <= 0;
    else
        r_cnt <= r_cnt + 1;
end
always @(posedge i_clk) begin
    if(r_cnt == 0 || r_cnt==2)
        ro_clk_div <= ~ro_clk_div;
end
endmodule

如果是占空比50%的三分频呢?图示如下。一定会用到下降沿。

借鉴上面非50%占空比的思路,还是用计数器实现。

考虑两个时钟 或 运算,得到输出三分频时钟。

参考代码:

verilog 复制代码
module clk_div(
    input       i_clk       ,
    output      o_clk_div   
);
reg ro_clk_div = 0 ;
reg [1:0] r_cnt = 0 ;

reg clk1 = 0 , clk2 = 0 ;

assign o_clk_div = clk1 | clk2;

always @(posedge i_clk) begin
    if(r_cnt == 2)
        r_cnt <= 0;
    else
        r_cnt <= r_cnt + 1;
end

always @(posedge i_clk) begin
    if(r_cnt == 0 || r_cnt == 1)
        clk1 <= !clk1;
end

always @(negedge i_clk) begin
    if(r_cnt == 1 || r_cnt == 2)
        clk2 <= !clk2;
end
endmodule

这里clk2的变化是根据下降沿来的,数据稳定,建立时间、保持时间都能满足,所以在时钟沿立即就能变化,不会出现打一拍的现象。

而clk1的变化会有打一拍的现象。

另一种低翻转率的三分频。

verilog 复制代码
module clk_div(
    input       i_clk       ,
    output      o_clk_div   
);
reg ro_clk_div = 0 ;
reg [1:0] r_cnt = 0 ;

reg clk1 = 0 , clk2 = 0 ;

assign o_clk_div = clk1 ^ !clk2;

always @(posedge i_clk) begin
    if(r_cnt == 2)
        r_cnt <= 0;
    else
        r_cnt <= r_cnt + 1;
end

always @(posedge i_clk) begin
    if(r_cnt == 2)
        clk1 <= !clk1;
end

always @(negedge i_clk) begin
    if(r_cnt == 1)
        clk2 <= !clk2;
end
endmodule
相关推荐
minglie13 小时前
zynq arm全局计时器和私有定时器
fpga开发
章咸鱼121389 小时前
nios simple soket tcp在面对arp洪流时崩溃的处理
fpga开发·tcp
望获linux10 小时前
望获实时Linux:亚微秒级时间控制
linux·运维·服务器·计算机·fpga开发·嵌入式软件·飞腾
嵌入式-老费1 天前
Zynq开发实践(FPGA之spi实现)
fpga开发
太爱学习了1 天前
FPGA雷达信号处理之:自适应门限阈值
fpga开发·信号处理
国科安芯2 天前
前沿探索:RISC-V 架构 MCU 在航天级辐射环境下的可靠性测试
网络·单片机·嵌入式硬件·fpga开发·硬件架构·risc-v
范纹杉想快点毕业2 天前
请创建一个视觉精美、交互流畅的进阶版贪吃蛇游戏
数据库·嵌入式硬件·算法·mongodb·游戏·fpga开发·交互
第二层皮-合肥2 天前
FPGA硬件设计-基础流程
fpga开发
第二层皮-合肥2 天前
FPGA硬件开发-Xilinx产品介绍
fpga开发
XINVRY-FPGA2 天前
XCVP1902-2MSEVSVA6865 AMD 赛灵思 XilinxVersal Premium FPGA
人工智能·嵌入式硬件·神经网络·fpga开发·云计算·腾讯云·fpga