原创 【博客大赛】Verilog奇数-小数分频

1、半整数分频占空比不为50%

//说明：设计的史上最好用的半整数分频占空比不为50%，包含设计思路

module div_5(clk,clk_div,cnt1,cnt2,temp1,temp2);//N+0.5

input clk;

output clk_div;

output reg[31:0]cnt1,cnt2;

output reg temp1,temp2;

initial begin temp1=0;temp2=1;end   //首先进行初始化，temp1=0;temp2=1

parameter N=5;  //设定分频系数为N+0.5

always @(posedge clk)  //temp1上升沿跳变

begin

if(cnt1==2*N)  //2*N

begin cnt1[31:0]<=32'd0;end

else begin cnt1[31:0]<=cnt1[31:0]+32'd1;end

if(cnt1==32'd0) begin temp1<=1;end   //高电平时间为N+1;

if(cnt1==N+1) begin temp1<=0;end   //低电平时间为N;

end

always@(negedge clk)  //temp2下降沿跳变

begin

if(cnt2==2*N)  //2*N

begin cnt2[31:0]<=32'd0;end

else begin cnt2[31:0]<=cnt2[31:0]+32'd1;end

if(cnt2==32'd0) begin temp2<=0;end     //低电平时间为N;

if(cnt2==N) begin temp2<=1;end    //高电平时间为N+1;

end

assign clk_div=temp1&&temp2;  //逻辑与

endmodule

//如果要进行N+0.5分频

//思路：总的来说要进行N+1+N=2N+1次分频

//在时钟的上升沿和下降沿都进行跳变

//上升沿进行占空比为N+1比N的时钟temp1;

//下降沿进行占空比为N比N+1的时钟temp2;

//最后div=temp1&&temp2 即可得到所需要的半整数分频

分频5.5仿真结果

2、奇数分频占空比为50%

//说明：奇数分频。

module div_5(clk,clk_div,cnt1,cnt2,temp1,temp2);//

input clk;

output clk_div;

output reg[31:0]cnt1,cnt2;

output reg temp1,temp2;

parameter N=5;  //设定分频系数

always @(posedge clk)

begin

if(cnt1==N-1)  //N-1进行N计数

begin cnt1[31:0]<=32'd0;end

else begin cnt1[31:0]<=cnt1[31:0]+32'd1;end

if(cnt1==32'd0) begin temp1<=1;end   //

if(cnt1==(N-1)/2) begin temp1<=0;end   //当计数到(N-1)/2时翻转

end

always@(negedge clk)

begin

if(cnt2==N-1)  //N-1

begin cnt2[31:0]<=32'd0;end

else begin cnt2[31:0]<=cnt2[31:0]+32'd1;end

if(cnt2==32'd0) begin temp2<=1;end     //;

if(cnt2==(N-1)/2) begin temp2<=0;end    //当计数到(N-1)/2时翻转;

end

assign clk_div=temp1||temp2;  //逻辑或

endmodule

3任意小数分频    

      分数分频实现基本上都是靠吞脉冲方法实现，如5/2分频，就可以分成一个2分频，一个3分频接替出现，这样（2+3）/2就是5/2分频。

       下面以68/9为例介绍下怎么计算。

       68=9*7+5，即商为7，余数为5。可以推出68/9分频，可以看成5个8分频和4个7分频，即（5*8+4*7）/9=68/9。这个7分频和8分频中的数字7和8就是从商中得出来的。那5个8分频和4个7分频中的数字5和4就是从余数中的出来的，5是余数，4是（9-5）。

       分子：numerator。分母denominator。商quotient。余数remainder。（翻译不是很准确，表达下意思就行了，呵呵）。

       numerator=quotient*denominator+remainder.那么numerator/ denominator分频就可以通过remainder个（quotient+1）分频和（denominator -remainder）个quotient分频组成。

       还是以68/9为例。我们得出了5个8分频和4个7分频可以实现这个分数分频，但这5个8分频和4个7分频怎么放置呢？

       先放5个8分频，再放4个7分频，这样绝对是不行的。为了均匀的放置这两种频率，我从小数分频中学到一种方法。找个临时变量temp（程序中用的是sum）。初始化为0。每次分频完让它加上余数，判断是否大于分母，如果小于分母，择输出7分频，否则输出8分频，并且将这个值减去分母（让它小于分母）。这样temp值就变成了5 1 6 2 7 3 8 4 0 5……

分频值就成了7 8 7 8 7 8 7 8 8 7 8 7 8 7 8 7 8 8……可以统计一下7分频和8分频的比例就正好是4:5，这样就实现了分数分频。

       程序如下所示：

输入信号：clk,rst,clkin(要分频的时钟信号)，numerator(分子), denominator,（分母）

输出信号:pulse

中间信号：quotient(商)，remainder（余数）等

hightime为输出信号pulse输出高电平时间，可控制占空比

/*************************************************

//module name:fredivAB

//designer:kang

//date:2010-10-08

//version:1.00

*************************************************/

module fredivAB(

            //input signals

            clk,

            rst,

            clkin,

            numerator,      //fenzi

            denominator,    //fenmu

            //output signals

            pulse      

            );

input clk;

input rst;

input clkin;

input [15:0] numerator;

input [15:0] denominator;

output pulse;

reg pulse;

//parameter HIGHTIME=16'd2;

wire [15:0] quotient;   //shang

wire [15:0] remainder;  //yushu

reg ina;

reg inb;

reg upclk;

reg counter_clkin;

reg [15:0] counter;

reg [15:0] divnum;

reg [15:0] sum;

reg flag;

reg [15:0] counter_pulseh;

wire [15:0] hightime;

assign quotient=(denominator)?numerator/denominator:16'h0;

assign remainder=(denominator)?numerator%denominator:16'h0;

assign hightime={1'b0,quotient[15:1]};

//assign hightime=16'h1;

//save the prior and current state of clkin

always @(posedge clk or negedge rst)

    begin

    if(!rst)

        begin

        ina<=0;

        inb<=0;

        end

    else

        begin

        ina<=clkin;

        inb<=ina;

        end

    end

//check posedge pf clkin

always @(posedge clk or negedge rst)

    begin

    if(!rst) upclk<=0;

    else if(!inb&ina) upclk<=1'b1;

    else upclk<=0;

    end

//fre div counter

always @(posedge clk or negedge rst)

    begin

    if(!rst)

        begin

        counter<=0;

        end

    else if(counter==divnum) counter<=16'h0;

    else if(upclk) counter<=counter+1'b1;

    else counter<=counter;

    end

always @(posedge clk or negedge rst)

    begin

    if(!rst)

        begin

        sum<=0;

        flag<=0;

        end

    else if(counter==divnum)

        begin

        if((sum+remainder)>=denominator)        //fenmu

            begin

            sum<=sum+remainder-denominator;

            flag<=1;

            end

        else

            begin

            sum<=sum+remainder;

            flag<=0;

            end

        end

    end

always @(posedge clk or negedge rst)

    if(!rst) divnum<=0;

    else if(flag) divnum<=quotient+1'b1;

    else divnum<=quotient;

//counter_plush

always @(posedge clk or negedge rst)

    begin

    if(!rst) counter_pulseh<=hightime+16'h1;

    else if((counter==divnum)&&divnum) counter_pulseh<=0;

    else if(upclk) counter_pulseh<=counter_pulseh+1'b1;

    end

//pulse produce

always @(posedge clk or negedge rst)

    if(!rst) pulse<=1'b0;

    else if(counter_pulseh<=(hightime-1)) pulse<=1'b1;

    else pulse<=1'b0;

endmodule