用 D触发器实现时钟 2 倍分频的 Verilog 描述。

使用D触发器实现时钟分频器，特别是用于二分频（将时钟频率减半），可以采用简单的反馈机制。在Verilog描述中，我们可以创建一个包含两个独立的D触发器的模块，每个触发器分别接收到原始时钟信号的一半。以下是基本的Verilog代码：

module clock_divider (
    input wire clk_i,      // 输入时钟信号
    output wire clk_o       // 输出分频后的时钟信号
);

// 第一个D触发器
always @(posedge clk_i) begin
    if (clk_i) begin
        d1 <= ~d1;     // D触发器翻转
    end else begin
        d1 <= d1;      // 非上升沿保持当前状态
    end
end

// 第二个D触发器，连接到第一个的Q输出
assign clk_o = d1;

// 另一个D触发器实例
reg [1:0] d1;       // 使用一个布尔变量表示D触发器的状态

endmodule

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library IEEE;
use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;

entity binary_divider is
    Port ( clk : in std_logic;            -- 输入时钟信号
           reset : in std_logic;          -- 外部复位信号
           output : out std_logic_vector(1 downto 0) -- 输出二分频后的脉冲
         );
end binary_divider;

architecture Behavioral of binary_divider is
begin
    process(clk, reset)
        variable counter : integer range 0 to 1 := 0; -- 使用变量存储计数状态
    begin
        if (reset = '1') then
            counter <= 0; -- 当复位时，计数器清零
        elsif rising_edge(clk) then
            counter := counter + 1; -- 每次时钟上升沿，计数加1
            if counter = 2 then -- 当计数达到2时，翻转输出并归零
                output <= not output;
                counter <= 0;
            else
                output <= "00"; -- 否则保持低电平
            end if;
        end if;
    end process;
end Behavioral;

这个代码首先初始化计数器为0，每当时钟上升沿到来并且复位信号未高，计数器就会加1。当计数到2时，输出就反转一次，完成了一次二分频。注意这只是最基础的例子，并且假设输入时钟 `clk` 频率很高，而 `output` 只能得到一半的频率。

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module binary_divider (
    input wire clk,         // 输入时钟信号
    input wire d,           // 数据输入
    output reg q2,          // 二分频输出
    output reg q4,          // 四分频输出
    output reg q8           // 八分频输出
);

// D触发器实例化
reg [1:0] q;            // 2位D触发器

// 分频逻辑
always @(posedge clk) begin
    if (d) begin
        q = {q[0], 1'b0};     // 当有新数据时，置高低位
    end else begin
        q = q ^ {1'b1, q[0]}; // 否则，异或翻转低一位
    end
    q2 = q[1];               // 输出二分频结果
    q4 = q[0];               // 输出四分频结果
    q8 = ~q[0];              // 输出八分频结果（取反）
end

endmodule

在这个模块中，我们首先创建了一个2位的D触发器，并基于它的次状态（q1）来进行分频。二分频只需保留q1，四分频保留q0，而八分频则是取q0的反。

波形模拟部分，你需要在Qyartus II中设置好时钟周期、输入数据和观察输出。你可以通过点击运行仿真按钮，然后查看`q2`, `q4`, 和 `q8` 输出端口的波形，对比实际输入数据的变化，验证分频的效果。