设计一个任意整数数控分频器,其分频系数(1-255)由外部的8位数控制。要求使用VHDL语言实现,并仿真,最后下载到实验箱验证。
时间: 2024-03-20 20:40:02 浏览: 79
EDA实验,FPGA,用VHDL语言设计一个范围0~15的加法计数器,异步清零和同步使能,分频
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好的,下面是一个完整的VHDL代码实现数控分频器,并进行仿真的例子。首先是数控分频器的主模块:
```vhdl
entity clk_div is
port (
clk_in : in std_logic; -- 输入时钟信号
clk_out : out std_logic; -- 输出分频后的时钟信号
ctrl_in : in std_logic_vector(7 downto 0) -- 输入分频系数控制信号
);
end entity clk_div;
architecture Behavioral of clk_div is
signal counter : integer range 0 to 255 := 0; -- 计数器,范围为0-255
signal clk_10k : std_logic := '0'; -- 10kHz时钟信号
begin
-- 2000分频器
entity clk_div_2000 is
port (
clk_in : in std_logic; -- 输入时钟信号
clk_out : out std_logic -- 输出分频后的时钟信号
);
end entity clk_div_2000;
architecture Behavioral of clk_div_2000 is
signal counter : integer range 0 to 1999 := 0; -- 计数器,范围为0-1999
begin
process (clk_in)
begin
if rising_edge(clk_in) then -- 输入时钟信号上升沿触发
counter <= counter + 1; -- 计数器加1
if counter = 1999 then -- 计数器计满
counter <= 0; -- 计数器清零
clk_out <= not clk_out; -- 输出分频后的时钟信号
end if;
end if;
end process;
end architecture Behavioral;
div_2000 : entity work.clk_div_2000
port map (
clk_in => clk_in, -- 输入时钟信号
clk_out => clk_10k -- 输出10kHz时钟信号
);
process (clk_10k, ctrl_in)
begin
if rising_edge(clk_10k) then -- 10kHz时钟信号上升沿触发
counter <= counter + 1; -- 计数器加1
if counter = to_integer(unsigned(ctrl_in)) then -- 计数器计满,根据控制信号调整分频系数
counter <= 0; -- 计数器清零
clk_out <= not clk_out; -- 输出分频后的时钟信号
end if;
end if;
end process;
end architecture Behavioral;
```
这个代码实现了一个数控分频器,可以接收8位数控信号,根据数控信号的值动态地调整分频系数。同时,它还包括一个2000分频器,将20MHz的时钟信号分频为10kHz的信号,作为数控分频器的输入时钟信号。最后,它输出分频后的时钟信号。
接下来是仿真测试代码:
```vhdl
entity clk_div_tb is
end entity clk_div_tb;
architecture Behavioral of clk_div_tb is
component clk_div is
port (
clk_in : in std_logic; -- 输入时钟信号
clk_out : out std_logic; -- 输出分频后的时钟信号
ctrl_in : in std_logic_vector(7 downto 0) -- 输入分频系数控制信号
);
end component;
signal clk_in : std_logic := '0'; -- 输入时钟信号
signal clk_out : std_logic := '0'; -- 输出分频后的时钟信号
signal ctrl_in : std_logic_vector(7 downto 0) := "00000001"; -- 输入分频系数控制信号
begin
uut : clk_div
port map (
clk_in => clk_in,
clk_out => clk_out,
ctrl_in => ctrl_in
);
process
begin
clk_in <= not clk_in after 10 ns; -- 模拟20MHz的输入时钟信号
wait for 1 us;
ctrl_in <= "00001000"; -- 设置分频系数为8
wait for 1 us;
ctrl_in <= "00000100"; -- 设置分频系数为4
wait for 1 us;
ctrl_in <= "00000010"; -- 设置分频系数为2
wait for 1 us;
ctrl_in <= "00000001"; -- 设置分频系数为1
wait;
end process;
end architecture Behavioral;
```
这个仿真测试代码生成了一个20MHz的输入时钟信号,并将分频系数依次设置为8、4、2、1,以测试数控分频器的正确性。
最后,将这两个代码一起编译,生成比特流文件,下载到实验箱中进行验证即可。注意,具体的实验步骤和验证方法,需要参考实验箱和开发板的使用手册和实验指南。
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