计数器简介以及FPGA实现

在时序逻辑电路中，最基本的单元是寄存器，本篇将会介绍如何利用寄存器，实现一个具有计数器功能的电路。在FPGA开发中，一切与时间有关的设计都会用到计数器，所以学会设计计数器至关重要。

一、计数器介绍

计数是一种最简单基本的运算，计数器就是实现这种运算的逻辑电路，计数器在数字系统中主要是对脉冲的个数进行计数，以实现测量、计数和控制的功能，同时兼有分频功能。

计数器在数字系统中应用广泛，如电子计算机的控制器中对指令地址进行计数，以便顺序取出下一条指令，在运算器中作乘法、除法运算时记下加法、减法次数，又如在数字仪器中对脉冲的计数等等。

二、绘制计数器时序图

在代码编写之前，我们先利用visio把时序图绘制出来，编写代码时思路会更清晰

初次使用visio绘制时序图，需要事先下载三个形状，分别是FPGA_DESIGN、状态机形状和逻辑图形状。

 下载好形状开始波形图绘制，如下图所示：

 实际上，我们只需要计数器技术范围是0到M/2-1即可，因为我们可以控制LED灯在计数器一个计数周期结束时电平进行翻转。这样做也能够节省1bit的硬件资源，改进后的时序图如下：