FPGA开发板实现可控分频器设计及测试

实验的目的是通过硬件描述语言（HDL）实现一个能够根据用户输入改变输出频率的分频器，并确保输出信号的占空比为特定的值。实验所使用的FPGA开发板配备了50MHz的高频时钟源，这为设计提供了一个稳定和高速的时钟输入信号。" 知识点概述: 1. 可控分频器设计原理 - 可控分频器是一种数字电路，它可以将输入的高频时钟信号分频成较低频率的信号，同时允许用户通过选择开关来设定输出频率。 - 在本实验中，分频器的输出频率由输入信号的频率和分频系数共同决定，分频系数则由sel信号和学号的特定位决定。 - 当sel信号为0时，输出频率的分频系数由学号的后四位确定；当sel信号为1时，由学号的后五位确定。如果后四位为0，则使用32768作为分频系数。 2. FPGA开发板与50MHz时钟 - FPGA（现场可编程门阵列）是一种可以通过编程来配置其逻辑功能的集成电路。 - 实验所用的开发板内置了一个50MHz的时钟源，为设计提供了一个标准的时钟参考频率。 - 设计者需要利用FPGA的可编程特性来实现分频器的逻辑功能。 3. 时钟分频器的实现方式 - 时钟分频通常可以利用计数器（Counter）来实现，计数器的上限值决定了分频的倍数。 - 在本实验中，可以通过编写硬件描述语言（HDL）代码来实现计数器逻辑，代码中需要考虑学号的位数和sel信号的输入来动态改变分频系数。 - 实现时还需考虑占空比，占空比定义为输出波形高电平时间与周期的比值，实验要求占空比为20%。 4. 设计流程与测试 - 设计过程首先需要编写HDL代码，实现分频器的功能，代码编写完毕后需要进行仿真测试。 - 仿真测试完成后，将设计下载到FPGA开发板上进行实际测试，使用逻辑分析仪测量clk_out信号的频率和占空比，以确保其满足设计要求。 5. 实验细节 - 本实验为学生提供了具体的学号示例，说明了如何确定分频系数的值。 - 实验文件中的sdsy_4可能是实验指导书或参考代码，其中可能包含了一些关键的实现细节和思路。 - 实验要求学生完成电路设计后，通过实际硬件测试来验证设计是否正确，测试的准确性误差要求小于1%。 6. 西南交通大学数电实验作业 - 西南交通大学作为一所知名的高等学府，其数字电子技术课程的实验作业反映了对学生的动手能力和理论知识的综合应用。 - 此类实验作业对于学生掌握FPGA编程、数字电路设计以及电路调试具有重要意义，有助于学生在未来的电子工程师职业生涯中打下坚实的基础。