FPGA实现任意奇数分频

本文详细介绍了如何使用FPGA实现任意奇数分频,包括奇数分频原理分析、Verilog代码实现及仿真验证过程。通过上下沿计数器结合的方法,实现了50%占空比的奇数分频信号。

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奇数分频原理分析

我们都知道用FPGA做偶数分频很简单,只需要用计数器计数到分频系数N的一半再减去1,不断去翻转分频的信号即可得到分频的信号,那么奇数奇数分频其实也是一样的,但是如果要得到占空比为50%的信号,那可能就需要处理一下才可以,下图为占空比为50%的3分频信号产生原理。
图为占空比为50%的3分频原理

Verilog代码实现

module div_clk#(
	parameter	DIV_MAX = 3
)
(
	input			clk,
	input			rst_n,
	
	output			clk_div
);

reg		[7:0]		cnt_pos;
reg					clk_div_p;
reg		[7:0]		cnt_neg;
reg					clk_div_n;
// 利用原始信号的上升沿产生一个三分频的信号,此时占空比不是50%
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
	if(!rst_n) begin
		cnt_pos <= 8'd0;
		clk_div_p <= 1'd0;
 	end
	else if(cnt_pos == DIV_MAX/2 - 1) begin
		cnt_pos <= cnt_pos + 1'b1;
		clk_div_p <= 1'b0;
	end
	else if(cnt_pos == DIV_MAX - 1) begin
		cnt_pos <= 8'd0;
		clk_div_p <= 1'b1;
	end
	else begin
		cnt_pos <= cnt_pos + 1'b1;
		clk_div_p <= clk_div_p;
	end
end
// 利用原始信号的下降升沿产生一个三分频的信号,此时占空比不是50%
always @(negedge clk or negedge rst_n) begin
	if(!rst_n) begin
		cnt_neg <= 8'd0;
		clk_div_n <= 1'd0;
 	end
	else if(cnt_neg == DIV_MAX/2 - 1) begin
		cnt_neg <= cnt_neg + 1'b1;
		clk_div_n <= 1'b0;
	end
	else if(cnt_neg == DIV_MAX - 1) begin
		cnt_neg <= 8'd0;
		clk_div_n <= 1'b1;
	end
	else begin
		cnt_neg <= cnt_neg + 1'b1;
		clk_div_n <= clk_div_n;
	end
end

assign clk_div = clk_div_n | clk_div_p;

endmodule 

仿真验证

`timescale 1ns/1ps

module div_clk_tb;
reg				clk;
reg				rst_n;
	
wire			clk_div1;
wire			clk_div2;
div_clk#(
			.DIV_MAX(3)
)
div_clk_u1
(
			.clk(clk),
			.rst_n(rst_n),
			
			.clk_div(clk_div1)
);	
div_clk#(
			.DIV_MAX(5)
)
div_clk_u2
(
			.clk(clk),
			.rst_n(rst_n),
			
			.clk_div(clk_div2)
);
initial begin
	clk = 1'b0;
	rst_n = 1'b1;
	#100;
	rst_n = 1'b0;
	#100;
	rst_n = 1'b1;
	#100000;
	$stop;
end
	always #10 clk = ~clk;
endmodule 

仿真结果:
3分频和5分频仿真结果
本人比较菜,如果有什么地方不对,还请各位大神指正。这个方法最后用到了组合逻辑,容易产生毛刺,如果大家有更好的方法可以前来交流。

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