基于fpga的分频器的设计实验

基于FPGA的通用分频器设计

周子昂,王福源，魏军辉

（郑州大学 信息工程学院，河南 郑州 450052）

摘 要:本文介绍了一种能够完成半整数和各种占空比的奇/偶数和的通用的分频器设计，并给

出了本设计在Altera公司的FLEX10K系列EPF10K10LC84-3型FPGA芯片中实现后的测试数据和设计

硬件的测试结果，结果表明了设计的正确性和可行性。由于设计采用VHDL硬件描述语言实现，

用户可以自行裁减和设置分频器的功能，所以有很广泛的应用价值。 关键词: 通用分频器; 占空比; 半整数;

中图分类号：TN772 文献标识码：A

Design of universal frequency divider based on FPGA

ZHOU zi ang, WANG fu yuan，WEI jun hui

(College of information, Zhengzhou University, Zhengzhou, Henan, 450052)

Abstract: This paper presents an algorithm for designi

基于FPGA的半整数分频器设计

一.系统设计任务及功能概述

1.系统设计任务基于FPGA的半整数分频器设计

任务要求：设有一个5MHz(或7、9、11、13、15、17、19、21、23 、25MHz)的时钟源，但电路中需要产生一个2MHz的时钟信号，由于分频比为2.5（或3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5、11.5、12.5），因此采用小数分频。 2.小数分频的基本原理

小数分频的基本原理是采用脉冲吞吐计数器和锁相环技术先设计两个不同分频比的整数分频器，然后通过控制单位时间内两种分频比出现的不同次数来获得所需要的小数分频值。如设计一个分频系数为10.1的分频器时，可以将分频器设计成9次10分频，1次11分频，这样总的分频值为：

F=（9×10+1×11）/（9+1）=10.1 3.系统功能概述

本系统是一个基于FPGA的半整数分频器，具有以下功能：有一个5MHz的时钟源，通过半整数分频器后电路中可以产生的是一个2MHz的时钟信号

二.系统设计方案和程序设计

1.系统设计方案

由于分频比为2.5，因此采用小数分频。 分频系数为N-0.5的分频器，其电路可由一个异或门、一个模N计数器和二分频器组成。下图给出了通用半

基于FPGA的半整数分频器设计

一.系统设计任务及功能概述

1.系统设计任务基于FPGA的半整数分频器设计

任务要求：设有一个5MHz(或7、9、11、13、15、17、19、21、23 、25MHz)的时钟源，但电路中需要产生一个2MHz的时钟信号，由于分频比为2.5（或3.5、4.5、5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5、11.5、12.5），因此采用小数分频。 2.小数分频的基本原理

小数分频的基本原理是采用脉冲吞吐计数器和锁相环技术先设计两个不同分频比的整数分频器，然后通过控制单位时间内两种分频比出现的不同次数来获得所需要的小数分频值。如设计一个分频系数为10.1的分频器时，可以将分频器设计成9次10分频，1次11分频，这样总的分频值为：

F=（9×10+1×11）/（9+1）=10.1 3.系统功能概述

本系统是一个基于FPGA的半整数分频器，具有以下功能：有一个5MHz的时钟源，通过半整数分频器后电路中可以产生的是一个2MHz的时钟信号

二.系统设计方案和程序设计

1.系统设计方案

由于分频比为2.5，因此采用小数分频。 分频系数为N-0.5的分频器，其电路可由一个异或门、一个模N计数器和二分频器组成。下图给出了通用半

2009年第1期桂林航天工业高等专科学校学报

JOURNALOFGUILINCOLLEGEOFAEROSPACETECHNOLOGY 信息与电子工程

(总第53期)

基于FPGA的任意小数分频器的设计

毛为勇 祁中洋 王兰

(桂林电子科技大学 信息与通信学院 广西 桂林 541004)

*

摘 要 论文分析了双模前置小数分频器的分频原理和电路实现。结合脉冲删除技术,提出了一种适于硬件电路实现

的任意小数分频的设计方案,用VerilogHDL语言编程,在QuartusII下对此方案进行了仿真,并用Cyclone系列的EP1C12Q240C8芯片来实现。

关键词 小数分频;FPGA;VerilogHDL;频率合成

中图分类号:TN772 文献标志码:A 文章编号:1009 1033(2009)01 0030 03

频率合成技术是现代通讯系统的重要组成部分,是对一个高精度和高稳定度的基准频率进行加、减、乘、除四则运算,产生具有同样稳定度和基准度的频率。分频器是数字逻辑电路设计中经常使用的一个基本电路。通常,整数分频可以很容易地用计数器或状态机来实现[1]。但在某些场合下,时钟源与所需要

专业：__电子信息工程__ 姓名：_____陈华杰_____ 实验报告

学号：______ 日期：___星期五上午___ 地点：应电楼303桌号2组 课程名称：_____FPGA实验______指导老师：__竺红卫/陈宏__成绩：__________________ 实验名称：___实验一：简单分频器的设计____实验类型：_FPGA实验_同组学生姓名：__

一、实验目的和要求（必填）

1. 熟悉 Xilinx ISE 软件，学会设计、仿真、综合和下载； 2. 熟悉实验板电路设定频率的方法。

二、实验内容和原理（必填） 实验内容：

根据实验板上晶振的输入频率 50MHz，如果直接用这么高的时钟频率来驱动 LED 的闪烁，人眼将无法分辨。因此本实验着重介绍如何通过分频计数器的方式将 50MHz 的输入频率降低为人眼可分辨的频率（10Hz 以下），并在实验板的 LED0~LED7上显示出来。

LED照片如下图：

实验原理：

实验板在滑动开关的上面有8 个独立的贴片LED。 LED 一端接地，另一端通过390 欧的限流电阻接到Spartan-3E 上。要点亮一个LED，向相应的控制位置输出高电位。

三、主要仪器设备（必填） 1. 电脑一台；

第 III 页

目 录

1 绪论 ........................................................................................................................................ 1 1.1 课题分析 ........................................................................................................................ 1 1.2 FPGA概述 ...................................................................................................................... 2 1.3 VHDL语言和QUARTUS II简介 ....................................................................

武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计报告书

学 号:

课 程 设 计

题 目 学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师

月

日

分频信号发生器的分析与设计

自动化学院 电气工程及自动化

武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计报告书

课程设计任务书

学生姓名: 专业班级: 题 目: 分频信号发生器的分析与设计

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1. 设:有一输入方波信号f0（<1MHz）。要求输出信号:f1=f0/N，N通过键盘输入。

2. 画出简要的硬件原理图，编写程序。

3. 撰写课程设计说明书。内容包括:摘要、目录、正文、参考文献、附录（程序清单）。正文部分包括:设计任务及要求、方案比较及论证、软件设计说明（软件思想，流程，源程序设计及说明等）、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。

时间安排:

12月26日----- 12月28 日 查阅资料及方案设计 12月29日----- 01 月0 2日 编程 01月03日-----0 1月07 日 调试程序

01月08日----- 01月

基于FPGA的分频器设计

一、实验目的

1、了解EDA软件在电子设计当中的重要作用

EDA：EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。

EDA技术：就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性。

2、熟悉并掌握MAXPLUS II 或QUARTUS II等开发软件的基本使用方法。 3、运用图解法设计分频器电路，并进行电路仿真。

二、实验内容

利用MAXPLUS II开发软件设计分频电路。

1MHz100KHz除1010KHz装……订……线除101KHz除10100Hz除1010Hz除10 除101Hz

图 分频电路框图

从图中我们可以看出将1MHZ的脉冲连续6次除10，即可得到我们需要的输出频率。

利用MAXPLUS II 或QU

基于FPGA的分频器设计

一、实验目的

1、了解EDA软件在电子设计当中的重要作用

EDA：EDA是电子设计自动化（Electronic Design Automation）的缩写，在20世纪60年代中期从计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）、计算机辅助测试（CAT）和计算机辅助工程（CAE）的概念发展而来的。

EDA技术：就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言VHDL完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局、布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性。

2、熟悉并掌握MAXPLUS II 或QUARTUS II等开发软件的基本使用方法。 3、运用图解法设计分频器电路，并进行电路仿真。

二、实验内容

利用MAXPLUS II开发软件设计分频电路。

1MHz100KHz除1010KHz装……订……线除101KHz除10100Hz除1010Hz除10 除101Hz

图 分频电路框图

从图中我们可以看出将1MHZ的脉冲连续6次除10，即可得到我们需要的输出频率。

利用MAXPLUS II 或QU

武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计报告书

学 号:

课 程 设 计

题 目 学 院 专 业 班 级 姓 名 指导教师

月

日

分频信号发生器的分析与设计

自动化学院 电气工程及自动化

武汉理工大学《微机原理与接口技术》课程设计报告书

课程设计任务书

学生姓名: 专业班级: 题 目: 分频信号发生器的分析与设计

要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）

1. 设:有一输入方波信号f0（<1MHz）。要求输出信号:f1=f0/N，N通过键盘输入。

2. 画出简要的硬件原理图，编写程序。

3. 撰写课程设计说明书。内容包括:摘要、目录、正文、参考文献、附录（程序清单）。正文部分包括:设计任务及要求、方案比较及论证、软件设计说明（软件思想，流程，源程序设计及说明等）、程序调试说明和结果分析、课程设计收获及心得体会。

时间安排:

12月26日----- 12月28 日 查阅资料及方案设计 12月29日----- 01 月0 2日 编程 01月03日-----0 1月07 日 调试程序

01月08日----- 01月