【数字IC手撕代码】Verilog偶数分频|题目|原理|设计|仿真（二分频，四分频，六分频，八分频，偶数分频及特殊占空比）

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Verilog偶数分频

一、前言
二、偶数分频题目
三、偶数分频电路原理
- 3.1 寄存器级联法
- 3.2 计数器法
四、寄存器级联法分频电路
- 4.1 二分频|四分频|八分频RTL设计
- 4.2 分频电路的Testbench
- 4.3 仿真波形
- 4.4 结果分析
五、计数器法分频电路
- 5.1 六分频RTL设计
- 5.2 分频电路的testbench
- 5.3 仿真波形
- 5.4结果分析
六、不需要满足50%占空比的偶数分频

一、前言

本系列旨在提供100%准确的数字IC设计/验证手撕代码环节的题目，原理，RTL设计，Testbench和参考仿真波形，每篇文章的内容都经过仿真核对。快速导航链接如下：

1.奇数分频
2.偶数分频
3.半整数分批
4.小数/分数分频
5.序列检测器
6.模三检测器
7.饮料机
8.异步复位，同步释放
9.边沿检测（上升沿，下降沿，双边沿)
10.全加器，半加器
11.格雷码转二进制
12.单bit跨时钟域（打两拍，边沿同步，脉冲同步）
13.奇偶校验
14.伪随机数生成器[线性反馈移位寄存器]
15.同步FIFO
16.无毛刺时钟切换电路

应当说，手撕代码环节是面试流程中既重要又简单的一个环节，跟软件类的岗位相比起来，数字IC的手撕代码题目固定，数量有限，属于整个面试中必得分的一个环节，在这个系列以外，笔者同样推荐数字IC求职者使用“HdlBits”进行代码的训练
链接如下
HDLBits — Verilog Practice

二、偶数分频题目

1.实现二分频电路，满足50%占空比。
2.实现四分频电路，满足50%占空比。
3.实现任意偶数分频，满足50%占空比。
4.实现任意偶数分频，不需要满足占空比。

三、偶数分频电路原理

3.1 寄存器级联法

寄存器级联法能实现2^N的偶数分频，具体是采用寄存器结构的电路，每当时钟上升沿到来的时候输出结果进行翻转，以此来实现偶数分频，具体的时序图如下所示

3.2 计数器法

计数器法可以实现任意偶数分频，以六分频为例，电路需要实现的是：计数器从0开始计数至2，当clock上升沿取到clock=2时，输出clock进行翻转，具体的时序图如下

若我们想实现任意任意偶数分频，如10/12分频，我们只需要将计数器的最大值设定为(10/2-1)或(12/2-1)或(N/2-1)，既可以实现相关的分频电路

四、寄存器级联法分频电路

4.1 二分频|四分频|八分频RTL设计

module even_divide(clk,rst_n,clk2,clk4,clk8);input clk;
input rst_n;
output reg clk2;
output reg clk4;
output reg clk8;always@(posedge clk or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
clk2 <= 1'b0;
else
clk2 <= !clk2;
endalways@(posedge clk2 or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
clk4 <= 1'b0;
else
clk4 <= !clk4;
endalways@(posedge clk4 or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
clk8 <= 1'b0;
else
clk8 <= !clk8;
endendmodule

4.2 分频电路的Testbench

module even_divide_tb();reg clk;
reg rst_n;
wire clk2;
wire clk4;
wire clk8;even_divide u1(.clk(clk),.rst_n(rst_n),.clk2(clk2),.clk4(clk4),.clk8(clk8));always #5 clk = ~clk;initial
begin
clk = 0;
rst_n = 1;
#15 rst_n = 0;
#25 rst_n = 1;#300;
endendmodule

4.3 仿真波形

4.4 结果分析

可以发现，clk2为2分频电路输出，ck4为4分频电路输出，clk8为8分频电路输出，结果满足需求

五、计数器法分频电路

5.1 六分频RTL设计

module odd_divide(clk,rst_n,clk6);input clk;
input rst_n;
output reg clk6;parameter N = 3'd6;
reg [2:0] count;always@(posedge clk or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n | count == N/2 -1)
count <= 3'd0;
else
count <= count + 1'd1;
endalways@(posedge clk or negedge rst_n)
begin
if(!rst_n)
clk6 <= 3'b0;
else if (count == N/2-1)
clk6 <= ~clk6;
else
clk6 <=  clk6;
end
endmodule

5.2 分频电路的testbench

`timescale 1ns/ 1ps
module odd_divide_tb();reg clk;
reg rst_n;
wire clk6;odd_divide u1(.clk(clk),.rst_n(rst_n),.clk6(clk6));always #5 clk = ~clk;initial
begin
clk = 0;
rst_n = 1;
#15 rst_n = 0;
#25 rst_n = 1;#300;
endendmodule

5.3 仿真波形

5.4结果分析

可以发现：所需六分频电路得到实现，此处略去count计数器，当其等于2的时候clk6实现翻转。

六、不需要满足50%占空比的偶数分频

通常来说，满足50%占空比的要求更严格，假如对于占空比没有要求，我们也可以使用状态机去来实现六分频电路

定义六个状态：状态0时clk的输出为0，状态1，2，3，4，5时clk的输出为1，也可以同样的实现六分频电路，以此类推，可以实现任意偶数分频的电路，并通过状态的输出为1，控制特殊占空比

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