基于fpga任意倍数分频器设计

《基于fpga任意倍数分频器设计》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第48页目录1绪论11.1课题分析11.2FPGA概述21.3VHDL语言和QUARTUSII简介41.3.1VHDL语言简介41.3.2QUARTUSII简介62分频基本原理82.1等占空比偶数分频方法82.2等占空比的奇数分频方法82.3分数分频方法92.4小数分频方法92.5任意倍数分频器103任意倍数分频器设计123.1设计思想123.2顶层框图设计133.3顶层文件设计133.4模块设计143.4.1偶数分频模块的设计143.4.2奇数分频模块的设计153.4.3半整数模块设计163.4.4占空比可调的分频模块设计173.4.5小数分频模块

2、设计183.4.6encoder_35模块的设计193.4.7led模块的设计20第48页3.4.8mux51模块的设计21结论23致谢24参考文献25附录AVHDL源程序26附录A1：偶数分频实现的程序26附录A2奇数分频实现的程序28附录A3半整数分频实现的程序30附录A4占空比可调的分频实现的程序32附录A5小数分频实现的程序34附录A6encoder_35模块实现的程序42附录A7led的实现程序43附录A8mux51模块的实现程序47附录B顶层文件设计原理图48第48页1绪论1.1课题分析随着电子技术的高速发展，FPGA/CPLD以其高速、

3、高可靠性、串并行工作方式等突出优点在电子设计中受到广泛的应用，而且代表着未来EDA设计的方向。FPGA/CPLD的设计采用了高级语言，如VHDL语言AHDL语言等，进一步打破了软件与硬件之间的界限，缩短了产品的开发周期。所以采用先进的FPGA/CPLD取代传统的标准集成电路、接口电路已成为电子技术发展的必然趋势[1]。EDA技术代表了当今电子设计技术的最新发展方向，采用EDA工具，电子设计师可以从概念、算法、协议等开始设计电子系统，大量工作可以通过计算机完成，并可以将电子产品从电路设计、性能分析到设计出IC版图或PCB版图的整个过程在计算机上自动处理

4、完成。由于现代电子产品的复杂度和集成度的日益提高，一般分离的中小规模集成电路组合已不能满足要求，电路设计逐步地从中小规模芯片转为大规模、超大规模芯片，具有高速度、高集成度、低功耗的可编程朋IC器件已蓬勃发展起来[2]。分频器是数字系统设计中的一种基本电路，我们往往需要通过分频器得到我们所需要的时钟频率，在FPGA的设计中也是使用频率非常高的一种基本设计。基于FPGA实现的分频电路一般有两种方法：一种是使用FPGA芯片内部提供的锁相环电路进行分频，如ALTERA提供的PLL（PhaseLockedLoop），Xilinx提供的DLL（DelayLock

5、edLoop）；第二种是使用硬件描述语言，如VHDL、VerilogHDL等。使用锁相环电路进行分频有许多的优点，例如可以实现倍频、相位偏移以及占空比可调等。但是由于FPGA内部提供的锁相环个数极为有限，不能满足使用时的要求。因此使用硬件描述语言实现分频电路在数字电路设计较为常用，因为它消耗不多的逻辑单元就可以实现对时钟的操作，具有成本低、可编程等优点[3]。在数字系统的设计中，设计人员会遇到各种形式的分频需求，如整数、小数、分数分频等。在某些数字系统设计中，系统不仅对频率有要求，而且对占空比也有着很第48页严格的要求。由计数器或计数器的级联构成各种

6、形式的偶数分频及非等占空比的奇数分频实现起来较为简单，但对半整数分频及等占空比的奇数分频实现较为困难，小数分频和分数分频更困难。本论文利用VHDL硬件描述语言，通过QuartusⅡ7.2开发平台，设计了一种能满足偶数分频，奇数分频，半整数分频，占空比可调的分频，小数分频的任意倍数分频器，并可以通过按钮来选择具体由哪一种分频器进行操作，而拨码开关则可以预置一些分频系数，发光二极管则显示具体由那种分频实现，数码管显示分频的系数。分频系数设置：偶数分频：2，4，6，8，10，12，14奇数分频：1，3，5，7，9，11，13，15半整数分频：1.5—15.

7、5占空比可调的分频：1:1，1:2，1:3，2:1，2:2，2:3，3:1，3:2，3:3小数分频：1.1—3.31.2FPGA概述FPGA(Field Programmable Gate Array)现场可编程逻辑门阵列，它是在PAL（ProgrammableArrayLogic）、GAL(genericarraylogic)、CPLD(ComplexProgrammableLogicDevice)等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)领域中的一种半定制

8、电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。它是当今数字系统设计的主要硬