第一次编程测试（分频器）

一，分频器

定义
分频器（Divider）是一种电子电路或设备，用于将输入信号的频率降低到较低的频率。它常用于数字系统、通信系统和计时应用中。
原理
整数分频器使用计数器来实现频率的降低。计数器根据输入信号的边沿触发进行计数，当计数值达到预设的分频比时，输出一个脉冲，并将计数器清零重新开始计数。例如，一个2分频器会在每两个输入信号边沿之间输出一个脉冲，将输入信号的频率降低为一半。
verilog代码实现
在这里所了解的分频器主要是整数分频器，其主要的实现分为奇数分频和偶数分频：
1.偶数分频：即在每个时钟上升沿使计数器+1，当计数器小于N/2-1时使得输出时钟为低，当大于等于N/2-1小于N-1时使输出时钟为高
2.奇数分频：奇数分频的方法有许多种这种展示一下我所理解的跟同学所理解的方法
(1)如果想要计数分频但是寄存器不可以计数分数所以我们可以使用两个中间输出时钟
一个对上升沿敏感。一个对下降沿敏感，分别计数，当分得的时钟高电平比低电平多一个周期时将两个中间时钟相与（即低电平向高电平借用0.5周期），当分得的时钟低电平比高电平多一个周期时将两个中间时钟相或（即高电平向低电平借用0.5周期）

//第一种方法
module pre_N #(parameter N = 8) (input       wire        clk,    //系统时钟input       wire        rst_n,  //系统复位output      wire        clk_out //调频后信号
);reg     clk_out_r;//调频后的时钟
wire    add_cnt;//计数开始使能
wire    end_cnt;//计数结束使能
wire    add_cnt1;//判断奇偶
reg     [5:0] cnt;//计数寄存器
reg     clk_out_a;
reg     clk_out_b;
reg     [5:0] cnt_a;
reg     [5:0] cnt_b;
wire     clk_out_ab;assign add_cnt1 = (N%2==0)?1:0;
//计数模块
always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) begincnt <= 6'b0;endelse if (add_cnt) beginif (end_cnt) begincnt <= 6'b0;endelse begincnt <= cnt + 1'b1;endendelse begincnt <= cnt;end
endassign add_cnt = 1;
assign end_cnt = add_cnt&&(cnt == N/2-1);//时钟分频模块
always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) beginclk_out_r <= 1'b0;endelse if (end_cnt) beginclk_out_r <= ~clk_out_r;endelse beginclk_out_r <= clk_out_r;end
end//上升沿分频模块
always @(posedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) beginclk_out_a <= 1'b0;cnt_a <= 1'b0;endelse beginif (cnt_a <N-1) beginif (cnt_a < (N-1)/2) beginclk_out_a <= 1'b0;endelse if (cnt_a >=(N-1)/2) beginclk_out_a <= 1'b1;endelse beginclk_out_a <= clk_out_a;endcnt_a <= cnt_a + 1;endelse beginclk_out_a <= 1'b0;cnt_a <= 1'b0;endend
endalways @(negedge clk or negedge rst_n) beginif (!rst_n) beginclk_out_b <= 1'b0;cnt_b <= 1'b0;endelse beginif (cnt_b <N-1) beginif (cnt_b < (N-1)/2) beginclk_out_b <= 1'b0;endelse if (cnt_b >=(N-1)/2) beginclk_out_b <= 1'b1;endelse beginclk_out_b <= clk_out_b;endcnt_b <= cnt_b + 1;endelse beginclk_out_b <= 1'b0;cnt_b <= 1'b0;endend
end
assign clk_out_ab = clk_out_a|clk_out_b;
assign clk_out = (N%2==0)?clk_out_r:clk_out_ab;
endmodule

（2）使用组合逻辑对电频敏感，每次电频转换都使计数器+1，当计数器加到N-1时使输出电频翻转

module pre_N_2 #(parameter N = 7)(input   wire        clk     ,input   wire        rst_n   ,output  wire        clk_out        
);reg			[5:0]	cnt	   	;
wire				add_cnt	;
wire				end_cnt	;
reg                clk_out_r;always @(clk)begin //对于上升沿下降沿都进行计数if(!rst_n)begincnt <= 'd0;end else if(add_cnt)begin if(end_cnt)begin cnt <= 'd0;endelse begin cnt <= cnt + 1'b1;end end
end assign add_cnt = 1;
assign end_cnt = add_cnt && cnt == N-1;always @(clk)begin if(!rst_n)beginclk_out_r <= 'd0;end else if(end_cnt)begin clk_out_r <= ~clk_out_r;//计满翻转end else begin clk_out_r <= clk_out_r;//未计满保持end 
endassign clk_out = clk_out_r;
endmodule

tb文件

`timescale 1ns/1nsmodule pre_N_tb ();reg clk;
reg rst_n;
wire    clk_out;parameter CYCLE = 20;
parameter N     = 5;always #(CYCLE/2) clk = ~clk;initial beginclk = 1'b0;rst_n = 1'b0;#(20)rst_n = 1'b1;#(1000)$stop;
endpre_N #(.N(N)) pre_N_inst(.clk        (clk),.rst_n      (rst_n),.clk_out    (clk_out)
);
endmodule

`timescale 1ns/1nsmodule pre_N_2_tb ();reg clk;
reg rst_n;
wire    clk_out;parameter CYCLE = 20;
parameter N     = 5;always #(CYCLE/2) clk = ~clk;initial beginclk = 1'b0;rst_n = 1'b0;#(20)rst_n = 1'b1;#(1000)$stop;
endpre_N_2 #(.N(N)) pre_N_2_inst(.clk        (clk),.rst_n      (rst_n),.clk_out    (clk_out)
);
endmodule