分频电路（9分频）设计

不忘初心灬214

分频电路(9分频)

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附件是PlanB和planC，用更少的逻辑资源完成相同的

这次的题目是做一个等占空比(低电平时间等于高点平时间)的9分频电路(同步电路).因为大家第一能想到的就是verilog行为级描述分频电路,下面是一段行为级描述.

       原理:通过posedge clk来实现一个计数器,计数范围为0-8.(因为做的9分频,计数到8就可以,大家可以从3,5,7分频去画一下波形就可以知道规律).然后在计数器在4和8的时候将div_p信号线反转;同样negedge clk也实现一样的动作,产生一个div_n信号线,然后div_p||div_n就可以得到占空比为50%的9分频电路。这里大概描述了9分频产生的过程，可能不是很好。后面的电路中会渗透这方面的知识。

                               
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因为服务器的原因，不能把.v文件下载下来，还请谅解。这里的代码就是通过设置N来实现几分频。

通过代码我们可以去仿真得到最终波形，这里我提供testbench，但是仿真大家仿一下，结果是正确的，我验证过了。

通过行为级的描述，不难发现，电路核心部分是计数器，那计数器应该怎么用DFF去搭建呢。对于一个组合逻辑，我们肯定知道组合逻辑的输入，那么通过组合逻辑的逻辑门肯定能推出逻辑电路的输出是什么，但是一个计数器电路，是通过时钟沿来计数，输入只有clk和rst，输出只有div_clk，这里大家可能就是蒙的，我也处于蒙的状态，还好上大学做过JK触发器的计数器电路，这就好办了。

       计数器也就是0-8，那计数器需要几个能，因为最大计数到8，所以2的4次方肯定能满足8，所以只需要4个DFF就可以，我们看到计数器最终的变化是在4个DFF的Q端看到，这里记为cnt[3:0]，第一个DFF的Q就是cnt[0]，后面依次类推；DFF的原理是通过clk的上升沿将D端输入输出到Q端，那么是不是只要得到D端的输入逻辑电路，就可以得到Q下次要变化的值。

       计数器计数过程

0（4’b0000）->1（4’b0001）->2（4’b0010）-> 3（4’b0011）->

4（4’b0100）->5（4’b0101）->6（4’b0110）-> 7（4’b0111）->

8（4’b1000）-> 0（4’b0000）

我们是不是看到Q端下一次要变化的趋势了，其实也就是真值表了。

这里我们用卡诺图来推导各个D端的表达式，也就是Qn+1

这里不会卡诺图化简的可以去这个网站学习一下，看一道例题就能学会https://jingyan.baidu.com/article/a681b0de6c6b223b184346d7.html

这个就是计数器8的真值表，但是对于每一个的Qn+1（D）的真值表如下，并且我已经画圈。

可以得到Q0n+1 = Q3B&Q0B

可以得到Q1n+1 = Q1B&Q0+Q1&Q0B

可以得到Q2n+1 = Q2&Q1b+Q3b&Q2B&Q1&Q0+ Q3b&Q2&Q1&Q0B

可以得到Q3n+1 = Q3b&Q2&Q1&Q0

最后可以得到一组方程

D0=Q0n+1 = Q3B&Q0B

D1=Q1n+1 = Q1B&Q0+Q1&Q0B

D2=Q2n+1 = Q2&Q1B+Q3b&Q2B&Q1&Q0+Q3B&Q2&Q1&Q0B

D3=Q3n+1 = Q3B&Q2&Q1&Q0

这一组方程就是每个DFF的D端组合逻辑，大家照着连接一下就行，我没有直接用DFF做计数器，用的JKFF来实现，这里用JK不太好，但是JK看起来很简便，后面再说这个坑。

想要用JKFF来做计数器，就要得到J和K的输入逻辑电路，由于JKFF可以由DFF搭建出来，所以就可以将上面一组方程转换成JKFF的输入逻辑。DFF和JKFF之间的关系是Qn+1=J&QB+KB&Q;所以把上面的方程转换为JKFF的逻辑，这里举例D1和D2转换的过程，其他的可以类推。

D0=Q0n+1 = Q3B&Q0B是不是可以变化成

D0=Q0n+1 = Q3B&Q0B+0&Q0

这里根据Qn+1=J&QB+KB&Q是不是可以把对应的J0和K0提取出来

J0 = Q3B

K0B = 0  -> K0 = 1

D2=Q2n+1 = Q2&Q1B+Q3B&Q2B&Q1&Q0+Q3B&Q2&Q1&Q0B我们整理一下D2=Q2n+1 = Q3B&Q1&Q0&Q2B+( Q1B+Q3b &Q1&Q0B) &Q2

这里根据Qn+1=J&QB+KB&Q是不是可以把对应的J2和K2提取出来

J2 = Q3B&Q1&Q0

K2B= ( Q1B+Q3b &Q1&Q0B)-> K2= ( Q1B+Q3b &Q1&Q0B)B

最终我们可以得到JK的方程组

J0 = Q3B                                      K0= 1

J1 = Q0                                         K1= Q0

J2 = Q3B&Q1&Q0                    K2= (Q1B+Q3b &Q1&Q0B)B

J3 = Q2&Q1&Q0                       K3= 1

不忘初心灬214

如果大家觉得好，留言一下，我会继续上传最新理解的知识。

Thomas_Bai

优秀，支持作者原创

Thomas_Bai

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不忘初心灬214

Thomas_Bai 发表于 2019-10-22 13:39
楼主创建个微信公众号，同步创作~~~~~~

现在我也是小白,等明年吧

小甲鱼游啊游

看不懂

smh

very nice

一只少年

优秀

chf1

thanks