010---基于Verilog HDL的分频器设计

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摘要

文章为学习记录。绘制时序图，编码。通过修改分频值参数，实现任意整数分频器设计。

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一、时序图

二、程序设计

2.1 rtl

module divider
#(
  parameter    DIV_VALUE = 5
  )
(
input wire sys_clk , //系统时钟 50MHz
input wire sys_rst_n , //全局复位

output reg clk_flag //指示系统时钟分频后的脉冲标志信号

);

function integer clogb2 (input integer bit_depth);              
begin                                                           
	 for(clogb2=0; bit_depth>0; clogb2=clogb2+1)                   
	 bit_depth = bit_depth >> 1;                                 
end                                                           
endfunction

localparam  CNT_MAX = clogb2(DIV_VALUE -1);

 reg [CNT_MAX:0] cnt; //计数
 
 //cnt:
 always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
 begin
     if(sys_rst_n == 1'b0)
         cnt <= 'b0;
     else if(cnt == DIV_VALUE -1)
         cnt <= 3'b0;
     else
         cnt <= cnt + 1'b1;
 end
 
 //clk_flag:脉冲信号指示
 always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
 begin
     if(sys_rst_n == 1'b0)
         clk_flag <= 1'b0;
     else if(cnt == DIV_VALUE -2)
         clk_flag <= 1'b1;
     else
         clk_flag <= 1'b0;
 end

endmodule

2.2 tb

module tb_divider();

reg sys_clk ; //系统时钟 50MHz
reg sys_rst_n ; //全局复位

wire clk_flag ;

//初始化系统时钟、全局复位
 initial begin
 sys_clk = 1'b1;
 sys_rst_n <= 1'b0;
 #20
 sys_rst_n <= 1'b1;
 end
 
 //sys_clk:模拟系统时钟，每 10ns 电平翻转一次，周期为 20ns，频率为 50MHz
 always #10 sys_clk = ~sys_clk;


divider
#(
.    DIV_VALUE(5)
  )
divider_inst1
(
. sys_clk (sys_clk), //系统时钟 50MHz
. sys_rst_n(sys_rst_n) , //全局复位

. clk_flag(clk_flag) //指示系统时钟分频后的脉冲标志信号

);

endmodule

三、仿真分析

5分频：
系统时钟周期20ns,clk_flag周期100ns。

10分频：
系统时钟周期20ns,clk_flag周期200ns。

四、实用性

确保系统时钟继续作为工作时钟：
系统时钟是由外部晶振直接通过管脚连接到了 FPGA 的专用时钟管脚上，会连接到全局时钟网络，能够使时钟信号到达每个寄存器的时间都尽可能相同，以保证更低的时钟偏斜（Skew）和抖动（Jitter）。

always@(posedge sys_clk or negedge sys_rst_n)
begin
 if(sys_rst_n == 1'b0)
 A <= 4'b0;
 else if(clk_flag == 1'b1)
 A <= A + 1'b1;
 end