模6计数器以及模10计数器（Verilog HDL语言设计）（Modelsim仿真与ISE综合）

前言

模6计数器

Verilog HDL语言描述

测试文件

仿真电路图

RTL Schematic

Technology Schematic

模10计数器

Verilog HDL语言描述

测试文件

仿真波形

RTL Schematic

Technology Schematic

前言

详细地了解这些简单的计数器并非毫无意义的，因为它是组成大型计数器的小模块，如果大型的计数器不太好理解，那么分解出来分别研究，不也是一种好的办法吗？

这篇博文的意义就在如此。我将仿真加综合去详细的认清楚这些小零件。

模6计数器

模6计数器比较关键的一点是从0开始计数，计数到5（0101）时，产生一个进位信号1（注意这个进位信号1可以由第0位与第2位的与来得到，这在设计电路中比较重要，下面会有体现），并且此时，计数状态清零。

Verilog HDL语言描述

//模6计数器的Verilog HDL设计
module counter6(clk, rst_n, en, dout, co);input clk, rst_n, en;
output[3:0] dout;
reg [3:0] dout;
output co;always@(posedge clk or negedge rst_n)
beginif(!rst_n)dout <= 4'b0000;        //系统复位，计数器清零else if(en)if(dout == 4'b0101)     //计数值达到5时，计数器清零dout <= 4'b0000;elsedout <= dout + 1'b1; //否则，计数器加1elsedout <= dout;endassign co = dout[0]&dout[2];  //当计数达到5(4'b0101)时，进位为1，计数值为其他，都没有进位endmodule

测试文件

//模6计数器的测试文件
`timescale 1ns/1ps
module counter6_tb;reg clk, rst_n, en;
wire[3:0] dout;
wire co;//时钟设计周期为2ns
always
begin#1 clk = ~clk;
end//初始化
initial
beginclk = 1'b0;rst_n = 1'b1;en = 1'b0;#2 rst_n = 1'b0;#2 rst_n = 1'b1; en = 1'b1;    //计数使能信号有效，且不复位endcounter6 u1(.clk(clk), .rst_n(rst_n), .en(en), .dout(dout), .co(co));endmodule

仿真电路图

从仿真电路图可以看出，模6计数器从0开始计数，计数到5，计数器清零，然后重新计数。

RTL Schematic

从这里可以看到模6计数器整理的外部输入输出情况，展开后如下：

这个门级的原理图不复杂但是挺不好理解的，哪位壮士看的明白，麻烦给我说一声。

反正这个模6计数器综合出来的寄存器传输级原理图就是这样的。

Technology Schematic

也就是在FPGA中是怎么样的一个电路图：

用到了LUT（查找表）、各种BUF以及D触发器资源。

模6计数器就认识到这里吧。

模10计数器

模10计数器的设计和模6计数器的设计如出一辙，甚至说仅仅一点儿变化，也就是把计数值改变一下，计数到9然后清零而已。但我还是把它仿真了个遍。

Verilog HDL语言描述

//模10计数器的Verilog HDL设计
module counter10(clk, rst_n, en, dout, co);input clk, rst_n, en;
output[3:0] dout;
reg [3:0] dout;
output co;always@(posedge clk or negedge rst_n)
beginif(!rst_n)dout <= 4'b0000;        //系统复位，计数器清零else if(en)if(dout == 4'b1001)     //计数值达到5时，计数器清零dout <= 4'b0000;elsedout <= dout + 1'b1; //否则，计数器加1elsedout <= dout;endassign co = dout[0]&dout[3];  //当计数达到5(4'b1001)时，进位为1，计数值为其他，都没有进位endmodule

测试文件

//模10计数器的测试文件
`timescale 1ns/1ps
module counter10_tb;reg clk, rst_n, en;
wire[3:0] dout;
wire co;//时钟设计周期为2ns
always
begin#1 clk = ~clk;
end//初始化
initial
beginclk = 1'b0;rst_n = 1'b1;en = 1'b0;#2 rst_n = 1'b0;#2 rst_n = 1'b1; en = 1'b1;    //计数使能信号有效，且不复位endcounter10 u1(.clk(clk), .rst_n(rst_n), .en(en), .dout(dout), .co(co));endmodule

仿真波形

RTL Schematic

Technology Schematic

用的资源好像比模6计数器要多。