3分频器 verilog解析

分频分为偶分频和奇分频。

分频器从某种程度上来讲是计数器有计划的输出。

1.偶数倍分频：偶数倍分频应该是大家都比较熟悉的分频，通过计数器计数是完全可以实现的。如进行N倍偶数分频，那么可以通过由待分频的时钟触发计数器计数，当计数器从0计数到N/2-1时，输出时钟进行翻转，并给计数器一个复位信号，使得下一个时钟从零开始计数。以此循环下去。这种方法可以实现任意的偶数分频。

2.奇数倍分频：

A、第一种比较简单的办法，通过计数器来实现。如进行三分频，通过待分频时钟上升沿触发计数器进行模三计数，当计数器计数到0的时候输出的时钟翻转一次，当计数器计数到2（1也是可以的，只要在0-2之间输出时钟变化一次即可）的时候再翻转一次这样就可实现三分频，不过这种方法得到的时钟占空比不是那么的优美，是1/3或者是2/3。下面是对应的三分频verilog代码和相应的testbench代码。

//三分频，占空比不是50%。
module div_3 (q,clk,reset);
    output q;
    input reset;
    input clk;
    reg q;
    reg [1:0] count;   // 设了一个2位的计数器可以从0计数到2；
always @ (posedge clk or posedge reset)   // 同步复位，上升沿有效
    if (reset)                           // 复位
      begin
        q<=1'b0;
        count<=2'b00;
      end
    else if(count==0)                // 第一个CLK上升沿来的时候q翻转一次计数器加一；
      begin
        q<=~q;
        count<=count+1'b1;
      end
    else if(count==2)              //第3个CLK上升沿来的时候输出q翻转一次计数器归零；
      begin
        q=~q;
        count<=2'b00;               //把计数复位
      end
    else                                 //   第二个CLK上升沿来的时候q不动作，计数器加一。   
      begin
        count<=count+1'b1;
      end
endmodule

//测试代码（testbench）适合xilinx的vivado
module test;
    reg clk;
    reg reset;
    wire q;
    
    div_3 d3 (q,clk,reset);
always #20 clk=~clk;
    initial
      begin
        clk=1'b0;
        reset=1'b1;
        #24 reset =1'b0;
      end
endmodule

下面是仿真出来的结果，最后输出的时钟的周期是原来时钟周期的三倍，但是唯一不同的地方就是占空比不是50%。

B、如果对于自己的结果不是很满意，可以再搞一个占空比是50%的出来，先把原理讲一下：

1）首先，如果我们同时利用时钟的上升沿和下降沿来制作一个分频器，这个只是理论上的，一般不用这种方法。

     我们还是来整三分频的分频器。用一个3模的计数器，时钟的上上沿和下降沿都计数，那么当计数器从0计数到2的时候输出时钟就会翻转一次，计数器复位，然后等待计数3次之后再翻转一次，计数器复位。用代码表示是这个样子的。

always @( posedge clk or negedge clk)  //时钟的上升沿河下降沿都有效
  if(reset)
    begin
       k<=0;
       clk_3<=0;
    end
 else
 if(k==2)    //计数到3个边沿之后。输出时钟就会翻转一次。
    begin
       k<=0;
       clk_3<=~clk_3;
    end
 else
    k<=k+1;

2）接下来搞一种用“”或“”逻辑来实现奇数分频的技术。

      接着来玩儿三分频的计数器。

module fdiv( clk, reset_n, clkout );
input    clk;
input    reset_n;
output   clkout;

reg [1:0]  count;
reg        div1;
reg        div2;
wire       clkout;

always @(posedge clk)
begin
if ( reset_n )
       count <= 2'b00;
else
       case ( count )
         2'b00 : count <= 2'b01;
         2'b01 : count <= 2'b10;
         2'b10 : count <= 2'b00;
         default :
                   count <= 2'b00;
       endcase
end
always @( posedge reset_n or posedge clk ) //the first divder module.
begin
if (   reset_n )
       div1 <= 1'b1;   //this is the first problem that I wanna to solve, because I just wondering the "1" cannot make a high level.
 else if ( count == 2'b00 )
       div1 <= ~ div1;
end
always @( posedge reset_n or   negedge clk )  //the second divder module.
begin
if ( reset_n )
       div2 <= 1'b1;
else if ( count == 2'b10 )
       div2 <= ~ div2;
end

assign clkout = div1 ^ div2;
endmodule

这是验证代码

`timescale 1ns/1ns
//`include "fdiv.v"
module fsim();
    reg clk;          //input  对应的端口应当申明为 reg,
    reg reset_n;
    wire clkout;       //output 对应的端口申明为 wire,
   // wire[2:0] div1;  //怎么让结果里面显示出来中间的一些变量的变化
    
    fdiv fdiv( clk, reset_n, clkout );
    always #20 clk=~clk;
    
    initial
    begin
        clk=1'b0;
        reset_n=1'b1;
        #40 reset_n =1'b0;
    end
endmodule