为什么count计数到100的时候输出信号取反?

实现五分频,为什么count计数到100时clk取反?而且为什么计数器位数要取到32?


`timescale 1ns / 1ps
//计数器
module jishuqi(clk_50M,clk,reset);// 端口的定义 
    input clk_50M,reset;//总的时钟是50M 
    output clk;//分频后输出的时钟 
    reg clk;
    reg [31:0] count ;//32位的计数器

    always@(posedge clk_50M or negedge reset)//异步复位 
        begin
            if (!reset)//如果reset是高电平,说明reset低电平有效
                begin
                    clk<='d0;
                    count=32'd0;
                end
            else if(count==3'd100)//判断计时器记到了 100 吗?
                begin
                    count<=32'd0;//计到 100 计数器清零
                    clk<=~clk;//榆出的时钟取反
                end//end begin
            else count<=count+1'd1;// 没计到 100 计数器加一 
        end//end always
        
endmodule //结束分须模块

1.为什么count计数到100时clk取反?
因为要实现五分频,即原来的时钟频率除以5,所以需要在计数到一定值时,改变输出的时钟信号。在这个代码中,当计数器count计数到100时,需要将count清零,并且将输出时钟信号clk取反,以实现五分频。
2.为什么计数器位数要取到32?
计数器要能够计数到100,而100的二进制表示为0b1100100,需要7位二进制数来表示。但是,在本代码中,计数器的计数范围是0-99,因此只需要6位二进制数即可。但是,常用的计数器位数是2的整数次幂,因此通常会选择16位或32位计数器。在这个代码中,作者选择了32位计数器来实现计数功能,以便于后期可以进行扩展或修改。

计数器模块的设计是为了实现五分频,因此在计数器达到特定值时(100),会将输出时钟信号 clk 取反。这样可以实现将输入时钟信号 clk_50M 分频为五分之一的频率,即将 50MHz 的时钟信号分频为 10MHz。

计数器位数取到 32 是为了能够实现计数到 100。因为计数器每次递增 1,所以需要 32 位的计数器来保证能够计数到 100。通过将 count 初始化为 0,每次递增 1,当 count 达到 100 时,就会触发时钟取反的操作,实现了五分频的效果。

需要注意的是,这段代码中的计数器是异步复位的,当 reset 信号为低电平时(复位有效),计数器和时钟信号会被复位为初始状态。这样可以确保在系统启动时或者复位信号有效时,计数器的初始值和时钟信号都是正确的。

如果你希望实现其他分频比例,可以相应地调整计数器的比较值和取反时机,以及修改输出时钟信号的周期。

不知道你这个问题是否已经解决, 如果还没有解决的话:
  • 以下回答来自chatgpt:

    回答:

    实现五分频的计数器原理和实现过程:

    实现五分频的计数器可以通过一个计数器和一个减法器以及一组逻辑门来完成。计数器从初始值0开始计数,每次加1;减法器从初始值5开始计数,每次减1。当计数器的值等于减法器的值时,输出一个脉冲信号,同时将计数器清零重新开始计数。

    具体代码实现:

    module counter(
        input clk,
        input rst,
        output reg out
    );
    
    reg [4:0] cnt;
    reg [2:0] sub;
    
    always @(posedge clk or posedge rst) begin
        if (rst) begin
            cnt <= 5'b0;
            sub <= 3'b101; // 5
        end else begin
            cnt <= cnt + 5'b1;
            sub <= sub - 3'b1;
            if (cnt == sub) begin
                cnt <= 5'b0;
                out <= ~out; // 取反输出
            end
        end
    end
    
    endmodule
    

    当计数到100时为什么会输出信号取反?

    因为本题所要实现的是五分频计数器,每隔5个时钟周期输出一次信号。当计数器的值累加到100时,相当于这个计数器运行了500个时钟周期。此时我们需要重新开始计数,并输出一个信号表示此时计数已经累加了100次了。在这个实现中,我们采取了直接将out端口进行取反操作的方法。

    为什么要将计数器位数设为32位?

    在上述代码实现中,我们只用到了5位计数器和3位减法器。为什么要将计数器设为32位呢?这主要是因为在实际的系统设计中,计数器通常需要支持更大的计数范围。我们通常会将计数器的位数设置为32或者更高位,这样可以保证在计数器的范围内能够支持更多的应用需求。同时在FPGA或者ASIC等硬件设计中,通常需要考虑到资源的利用效率和数据精度等因素,因此将计数器的位数设置为32位是比较常见的做法。

    总体来说,实现五分频的计数器需要借助减法器和逻辑门等组合逻辑来实现,其中计数器的位数和计算范围需要根据实际需求进行设置。


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