FPGA 开发基础------------奇数分频，占空比50%（1）

　　在通常的学习中，或者一些网络课程当中，总会强调使用PLLIP核出来的时钟。但是在实际中并非所有的逻辑都是有那么高的逻辑要求。通过语言进行时钟的分频相移显得十分方便，这种方法可以节省芯片内部的锁相环资源，再者，通过语言设计进行时钟分频，可以锻炼我们对verilog的熟练和理解程度。这里主要讲解奇数倍分频。

奇数倍分频：
　　如果不要求占空比为50%的话，也比较容易实现，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，当计数器计数到邻近值进行两次翻转，比如可以在计数器计数到1时，输出时钟进行翻转，计数到2时再次进行翻转。即在计数值在邻近的1和2进行了两次翻转。这样实现的三分频占空比为1/3或者2/3。

奇数倍分频操作步骤：
　　对于实现占空比为50%的N倍奇数分频，我们可以分解为两个通道：
　　第一个通道：　　

　　　　第一步：上升沿触发进行模N计数，计数选定到某一个值进行输出时钟翻转，
　　　　     第二步：然后经过（N-1）/2再次进行翻转得到一个占空比为非50%奇数N分频时钟；
　　 第一个通道：

　　　　　第一步：下降沿触发进行模N计数，到和上升沿触发输出时钟翻转选定值相同值时，进行输出时钟时钟翻转。
　　　　 　第一步：同样经过（N-1）/2时，输出时钟再次翻转生成占空比非50%的奇数N分频时钟。
              最后输出：将这两个占空比非50%的N分频时钟或运算，得到占空比为50%的奇数n分频时钟。


具体例子：5分频等占空比，可以通过待分频时钟下降沿和上升沿触发0~4计数，
　　①对于待分频时钟的上升沿，当计数器cnt1计数到1时，
clk_p翻转；当计数器计数到3(1 + (5 - 1) / 2 = 3)时，clk_p再次反转；
　　②对于待分频时钟的下降沿，当计数器cnt2计数到1时，
clk_n翻转；当计数器计数到3(1 + (5 - 1) / 2 = 3)时，clk_n再次反转；
　　③然后下降沿产生的5分频时钟和上升沿产生的5分频时钟进行或运算，
即可得到占空比为50%的N分频时钟。

例程：实现三分频，占空比50%

// *********************************************************************************
// Project Name : 
// weixin       : li15226499835
// Website      : https://www.cnblogs.com/lgy-gdeu/
// Create Time  : 2020// 
// File Name    : .v
// Module Name  : 
// Abstract     :
// editor        : sublime text 3
// *********************************************************************************
// Modification History:
// Date         By              Version                 Change Description
// -----------------------------------------------------------------------
// 2020//          Liguoyong           1.0                     Original
//  
// *********************************************************************************
`timescale      1ns/1ns
module three_clock_divide (
    //system signals
    input            wire                 sclk    , 
    input            wire                 s_rst_n    ,
    //out  div_three_clock
    output          wire                div_three_clock

);

//========================================================================\
// =========== Define Parameter and Internal signals =========== 
//========================================================================/
reg         [1:0]       cnt_1        ;
reg            [1:0]        cnt_2         ;
reg                     clk_p        ;
reg                        clk_n          ;

//=============================================================================
//****************************     Main Code    *******************************
//=============================================================================

//cnt_1
always @(posedge sclk or negedge s_rst_n)begin
    if(!s_rst_n)
        cnt_1 <= 0;
    else if(cnt_1 == 2'b10)
        cnt_1 <=  0;
    else 
        cnt_1 <= cnt_1  + 1'b1 ;
                 
end

//cnt_2
always @(negedge sclk or negedge s_rst_n)begin
    if(!s_rst_n)
        cnt_2   <=    0 ;
    else if(cnt_2 == 2'b10)    
        cnt_2    <=  0 ;
    else
        cnt_2    <=  cnt_2 + 1'b1 ;    
end

//clk_p
always @(posedge sclk or negedge s_rst_n)begin
    if(!s_rst_n)
        clk_p  <=  1'b0;
    else if(cnt_1== 2'b01)
        clk_p  <=  ~clk_p;
    else if(cnt_1==2'b10)
        clk_p  <=  ~clk_p;
    else 
        clk_p   <=  clk_p;    
                
end   

//clk_n
always @(negedge sclk or negedge s_rst_n)begin
    if(!s_rst_n)
        clk_n  <=  0 ;
    else if(cnt_2 == 2'b01)    
        clk_n  <=  ~clk_n ;
    else if(cnt_2 == 2'b10)    
        clk_n  <=  ~clk_n ;
    else 
        clk_n  <=  clk_n;
            
end
assign div_three_clock =   clk_p | clk_n;

endmodule

测试激励：

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// Project Name : 
// weixin       : li15226499835
// Website      : https://www.cnblogs.com/lgy-gdeu/
// Create Time  : 2020// 
// File Name    : .v
// Module Name  : 
// Abstract     :
// editor        : sublime text 3
// *********************************************************************************
// Modification History:
// Date         By              Version                 Change Description
// -----------------------------------------------------------------------
// 2020//          Liguoyong           1.0                     Original
//  
// *********************************************************************************
`timescale      1ns/1ns

module  tb_three_clock_div ();
  
reg        tb_sclk         ;
reg        tb_s_rst_n   ;
wire       o_clk        ;

initial begin
    tb_sclk    =   1'b1 ;
    tb_s_rst_n<=   1'b0 ;
    #100
    tb_s_rst_n<=   1'b1 ;
    #10000
    $finish;
end 
always #20  tb_sclk = ~tb_sclk ;


//例化
three_clock_divide three_clock_divide_inst(
    //system signals
    .sclk                    (tb_sclk), 
    .s_rst_n                (tb_s_rst_n),
    //out  div_three_clock
    .div_three_clock        (o_clk)

);

endmodule

仿真：