????????大家好我是酸菜魚(yú)，這個(gè)系列著重講解數(shù)字ic或FPGA實(shí)習(xí)面試及秋招面試的高頻手撕代碼題 。

往期題目：

數(shù)字IC手撕代碼-序列檢測(cè)（狀態(tài)機(jī)寫(xiě)法） - 嗶哩嗶哩 (bilibili.com)

數(shù)字IC手撕代碼-序列檢測(cè)（移位寄存器寫(xiě)法） - 嗶哩嗶哩 (bilibili.com)

? ? ? ? 什么是分頻

????????分頻就是生成一個(gè)新時(shí)鐘，該新時(shí)鐘的頻率是原有時(shí)鐘頻率的整數(shù)分之一倍，新周期是原有周期的整數(shù)倍。

????????再簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，讓你手撕一個(gè)四分頻電路，就是寫(xiě)代碼生成一個(gè)周期是原來(lái)四倍的時(shí)鐘，如果手撕一個(gè)三分頻電路，就是寫(xiě)代碼生成一個(gè)周期是原來(lái)三倍的時(shí)鐘。

????? ? 如上圖所示，就是一個(gè)四分頻電路的波形，四分頻后，新的clk_out的頻率是原來(lái)的1/4，也即周期是原來(lái)的4倍，從圖中可以看到，clk每過(guò)4個(gè)周期，clk_out過(guò)1個(gè)周期。

????????同理三分頻也一樣，但是奇數(shù)分頻會(huì)比偶數(shù)分頻復(fù)雜一些，在奇數(shù)分頻部分會(huì)講。

? ? ??偶數(shù)分頻

????????我們先來(lái)講偶數(shù)分頻。逐步加大難度，先說(shuō)二分頻，怎么實(shí)現(xiàn)二分頻呢？

????????????答：檢測(cè)參考時(shí)鐘，每一個(gè)上升沿到來(lái)時(shí)，新的時(shí)鐘翻轉(zhuǎn)一次。即：

always @ (posedge clk or negedge?rstn)
? ? ??if (!rstn)
? ? ? ? ? clk_out?<= 1'b0; ????????? // 復(fù)位置零
????? else
? ? ? ? ? clk_out <= !clk_out; ????// 否則q信號(hào)翻轉(zhuǎn)

? ? ? ? 搞定！從圖中可以看到，clk_out每過(guò)兩個(gè)clk時(shí)鐘上升沿就flip-flop一次，這樣一個(gè)clk_out的周期就是clk周期的兩倍，也即實(shí)現(xiàn)了二分頻。

????????那如果是任意偶數(shù)分頻呢，這就得數(shù)經(jīng)過(guò)了多少上升沿，如果是四分頻，那就每過(guò)兩個(gè)時(shí)鐘上升沿（兩周期），新信號(hào)flip-flop一次，flip-flop兩次為新信號(hào)的一個(gè)周期，即是周期是原時(shí)鐘的四倍。同理，8分頻就是每數(shù)4個(gè)上升沿，flip-flop一次，以此類(lèi)推，可以實(shí)現(xiàn)任意偶數(shù)分頻了。

????????下面拿8分頻舉例，貼出所有代碼以及testbench。

代碼：

testbench：

????得到的八分頻的波形如下：

????????從波形我們可以看到，clk每過(guò)4個(gè)時(shí)鐘上升沿，clk_out 翻轉(zhuǎn)一次，和設(shè)計(jì)的一樣，在RTL文件中的 number 是可以修改的，可以改成任意偶數(shù)從而實(shí)現(xiàn)任意偶數(shù)分頻(改為2也行，即每次時(shí)鐘上升沿到來(lái)時(shí)，if語(yǔ)句一直滿(mǎn)足，clk_out 翻轉(zhuǎn)一次，每次時(shí)鐘上升沿翻轉(zhuǎn)一次，就是我們之前提到的二分頻。）注意翻轉(zhuǎn)的時(shí)間點(diǎn)是number/2-1！因?yàn)楫?dāng)cnt 是從0開(kāi)始計(jì)數(shù)的，

當(dāng)cnt == 3 時(shí)（八分頻舉例），cnt被重置到0，持續(xù)一個(gè)clk。

? ? 檢測(cè)到上升沿，cnt再持續(xù)一個(gè)clk，cnt=1。

再檢測(cè)到上升沿，cnt再持續(xù)一個(gè)clk，cnt=2。

再檢測(cè)到上升沿，cnt再持續(xù)一個(gè)clk，cnt=3。

再檢測(cè)到上升沿，此時(shí)cnt=3，cnt又被置零。

????????更加直觀一些可以把cnt作為div_8這個(gè)module的輸出信號(hào)，查看cnt隨時(shí)間的變化值，找感覺(jué)。

占空比分析：我們上面寫(xiě)的任意偶數(shù)分頻代碼的占空比都是50%，實(shí)際上面試手撕代碼不會(huì)讓你50%占空比，那怎么辦？

????????答：進(jìn)行計(jì)數(shù)，對(duì)于一個(gè)八分頻，開(kāi)始就把時(shí)鐘設(shè)為高電平，我用cnt 計(jì)數(shù)到兩個(gè)時(shí)鐘上升沿后再把它拉低，計(jì)數(shù)到7后cnt 拉低 時(shí)鐘拉高，這樣就實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)周期高，六個(gè)周期低，占空比為2/8 即 25% 的八分頻。

????????本篇專(zhuān)欄到此結(jié)束，感興趣的小伙伴可以關(guān)注我， 一起學(xué)習(xí)，備戰(zhàn)秋招。

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