FPGA学习篇之分频器

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FPGA学习篇之分频器
前言
一、偶数分频
二、奇数分频
总结

前言

分频器是数字电路中最常用的基本电路之一，目的是对输入时钟进行分频，输出任何低于输入时钟的频率。在FPGA设计中，可以采用锁相环来获得任何占空比、相位可调的时钟信号。在代码编写中，我们可以通过计数器来对时钟进行简单的分频。

一、偶数分频

采用最大计数长度位N的计数器，将最高位作为输出，则可以对输入频率进行2N分频。

module divider #(parameter cfactor = 4)(input clk_in,input rst_n,output clk_out
);reg [7:0] cnt;  // 最大支持256分频reg   clk_loc;assign clk_out = (cfactor == 1) ? clk_in : clk_loc ;
always@(posedge clk_in or negedge rst_n)if(!rst_n)cnt <= 'h0;else if(cnt < cfactor - 1)cnt <= cnt + 1'b1;elsecnt <= 'h0;always@(posedge clk_in or negedge rst_n)if(!rst_n)clk_loc <= 1'b1;else if(cnt == cfactor/2 -1)clk_loc <= 1'b0;else if(cnt == cfactor -1)     clk_loc <= 1'b1;endmodule

二、奇数分频

上面的代码如果进行奇数分频，会出现占空比不是1：1的情况，在代码中生成两个占空比不为1：1的时钟，再将它们相与，便会得到一个占空比位1：1的奇数分频时钟。

module divider_odd #(parameter cfactor = 5)(input clk_in,input rst_n,output clk_out
);reg [7:0] cnt;  // 最大支持256分频reg       clk1;reg       clk2;assign clk_out =  clk1 & clk2;always@(posedge clk_in or negedge rst_n)if(!rst_n)cnt <= 'h0;else if(cnt < cfactor - 1)cnt <= cnt + 1'b1;elsecnt <= 'h0;always@(posedge clk_in or negedge rst_n)if(!rst_n)clk1 <= 1'b1;else if(cnt == cfactor/2)clk1 <= 1'b0;else if(cnt == cfactor -1)       clk1 <= 1'b1;always@(negedge clk_in or negedge rst_n)if(!rst_n)clk2 <= 1'b1;else if(cnt == cfactor/2)clk2 <= 1'b0;else if(cnt == cfactor -1)        clk2 <= 1'b1;              endmodule

总结

在FPGA设计中，由于分频过后的时钟没有经过全局时钟网络，所以在高速设计中直接使用计数分频后的时钟可能存在风险。为了避免风险，可以将输出时钟改为输出使能信号，让需要低频率时钟的部分仍然使用高频率时钟来触发，同时加入分频后产生的使能信号作为动作条件，这样可以增加设计的稳定性。

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