奇数分频如何得到呢？ 解读奇数分频和逻辑分析仪（ILA）的使用

前言：

偶数分频容易得到：N倍偶数分频，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。

奇数分频如何得到呢？

第一部分 奇数分频

奇数分频方法：

N倍奇数分频，首先进行上升沿触发进行模N计数，计数到（N-1）/2时输出时钟翻转，同时进行下降沿触发的模N计数，计数到（N-1）/2时输出时钟翻转时，进行输出时钟时钟翻转。两个占空比非50%的n分频时钟相或运算，得到占空比为50%的奇数N分频时钟。

或者使用“相与”，方法与上相同，只是翻转的数值变为（N-2）/2。

三分频的Verilog实现：
module Divider_Multiple(
input clk_i,
input rst_n_i,
output div2_o,
output div3_o
);

reg div2_o_r;
always@(posedge clk_i or negedge rst_n_i) //二分频
begin
if(!rst_n_i)
div2_o_r else
div2_o_r end
reg [1:0] pos_cnt;
reg [1:0] neg_cnt;
always@(posedge div2_o_r or negedge rst_n_i) //上升沿计数
begin
if(!rst_n_i)
pos_cnt else if(pos_cnt==2'd2)
pos_cnt else
pos_cnt end
always@(negedge div2_o_r or negedge rst_n_i) //下降沿计数
begin
if(!rst_n_i)
neg_cnt else if(neg_cnt==2'd2)
neg_cnt else
neg_cnt end
reg div3_o_r0;
reg div3_o_r1;
always@(posedge div2_o_r or negedge rst_n_i)
begin
if(!rst_n_i)
div3_o_r0 else if(pos_cnt div3_o_r0 else
div3_o_r0 end
always@(negedge div2_o_r or negedge rst_n_i)
begin
if(!rst_n_i)
div3_o_r1 else if(neg_cnt div3_o_r1 else
div3_o_r1 end
assign div2_o=div2_o_r;
assign div3_o=div3_o_r0 | div3_o_r1; //相或
endmodule

仿真：

仿真文件：
module Divider_Multiple_tb;
// Inputs
reg clk_i;
reg rst_n_i;
// Outputs
wire div2_o;
wire div3_o;
// Instantiate the Unit Under Test (UUT)
Divider_Multiple uut (
.clk_i(clk_i),
.rst_n_i(rst_n_i),
.div2_o(div2_o),
.div3_o(div3_o)
);
initial
begin
// Initialize Inputs4
clk_i = 0;
rst_n_i = 0;
// Wait 100 ns for global reset to finish
#96;
rst_n_i=1;
end
always
begin
#5 clk_i=~clk_i;
end
endmodule

vivado仿真结果：

至此，第一部分结束。

第二部分 逻辑分析仪

增加逻辑分析仪：

首先为了配合手里的zc702板子，修改了一下输入时钟；为了观察分频信号，增加了一个2Hz的信号，将其连接在led上，可以看见led闪烁。

逻辑分析仪的使用分三步走：

1. 在设计文件中，在要抓取的信号定义前添加：
(*make_debug="true"*)

2. 导入ILA的IP核：

双击添加的IP，在General Options里设置探针数（信号组数）和采样深度（利用BRAM存储的），在Probe Ports里设置信号位宽：

OK之后，点击Generate。

在IP Source里双击模板，将例化模板复制到设计文件中，填好对应的待测信号：

3. 添加约束-->生成比特文件-->下载-->添加触发信号-->抓取。

为了阅读的连贯性，贴出修改后的代码：
module Divider_Multiple(
input clk_p,
input clk_n,
input rst_n_i,
output div2_o,
output div3_o,
output div2hz_o
);

IBUFGDS IBUFGDS_inst (
.O(clk_i), // Clock buffer output
.I(clk_p), // Diff_p clock buffer input (connect directly to top-level port)
.IB(clk_n) // Diff_n clock buffer input (connect directly to top-level port)
);
(*make_debug="true"*)wire div2_o;
(*make_debug="true"*)wire div3_o;
(*make_debug="true"*)wire div2hz_o;
reg div2_o_r;
always@(posedge clk_i or negedge rst_n_i) //二分频
begin
if(rst_n_i)
div2_o_r else
div2_o_r end

reg [1:0] pos_cnt;
reg [1:0] neg_cnt;

always@(posedge div2_o_r or negedge rst_n_i) //上升沿计数
begin
if(rst_n_i)
pos_cnt else if(pos_cnt==2'd2)
pos_cnt else
pos_cnt end

always@(negedge div2_o_r or negedge rst_n_i) //下降沿计数
begin
if(rst_n_i)
neg_cnt else if(neg_cnt==2'd2)
neg_cnt else
neg_cnt end

reg div3_o_r0;
reg div3_o_r1;

always@(posedge div2_o_r or negedge rst_n_i)
begin
if(rst_n_i)
div3_o_r0 else if(pos_cnt div3_o_r0 else
div3_o_r0 end
always@(negedge div2_o_r or negedge rst_n_i)
begin
if(rst_n_i)
div3_o_r1 else if(neg_cnt div3_o_r1 else
div3_o_r1 end

reg div2hz_o_r;
reg [25:0] div2hz_cnt;
always@(posedge clk_i or negedge rst_n_i)
begin
if(rst_n_i)
div2hz_cnt else if(div2hz_cnt div2hz_cnt else
div2hz_cnt end
always@(posedge clk_i or negedge rst_n_i)
begin
if(rst_n_i)
div2hz_o_r else if(div2hz_cnt==26'd24_999999 || div2hz_cnt==26'd49_999999)
div2hz_o_r else
div2hz_o_r end

assign div2_o=div2_o_r;
assign div3_o=div3_o_r0 | div3_o_r1; //相或
assign div2hz_o=div2hz_o_r;

ila_0 ila_0_0 ( //逻辑分析仪的例化
.clk(clk_i), // input wire clk
.probe0(div2hz_o), // input wire [0:0] probe0
.probe1({div2_o,div3_o}) // input wire [3:0] probe1
);

endmodule

约束文件如下：
set_property PACKAGE_PIN D18 [get_ports {clk_p}]
set_property IOSTANDARD LVDS_25 [get_ports {clk_p}]
set_property PACKAGE_PIN C19 [get_ports {clk_n}]
set_property IOSTANDARD LVDS_25 [get_ports {clk_n}]

set_property PACKAGE_PIN G19 [get_ports {rst_n_i}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {rst_n_i}]
#GPIO PMOD1
set_property PACKAGE_PIN E15 [get_ports {div2_o}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {div2_o}]
set_property PACKAGE_PIN D15 [get_ports {div3_o}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {div3_o}]
set_property PACKAGE_PIN W17 [get_ports {div2hz_o}]
set_property IOSTANDARD LVCMOS18 [get_ports {div2hz_o}]

下载到fpga之后，逻辑分析仪的界面会自动打开，各个区域的功能如下，先添加触发信号，可以右键点击添加，也可以点击window-->debug probe将信号拖拽至“触发信号”区域：

总结：

信号运算得到新的信号。没有仿真就没有发言权。

编辑：hfy