设计一个程序，产生占空比为25%的时钟信号，信号周期个数，周期可参数化。

Question

设计一个程序，产生占空比为25%的时钟信号，信号周期个数，周期可参数化，写出代码

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在FPGA开发中，我们可以使用Verilog或VHDL语言来实现这个功能。这里我将提供一个使用Verilog语言的示例代码，它会创建一个占空比为25%（即高电平1/4周期，低电平3/4周期）的时钟信号，并且可以参数化周期数。

module clock_generator (
    input wire clk_in,      // 时钟输入，通常来自系统时钟
    input wire rst_n,       // 复位信号，低电平有效
    output reg clk_out,     // 输出的占空比为25%的时钟信号
    parameter周期数 = 10   // 周期数，可修改此值改变输出时钟的持续时间
);

// 定义计数器
reg [31:0] counter;

// 状态机定义
always @(posedge clk_in or negedge rst_n) begin
    if (~rst_n) begin
        counter <= 0;
        clk_out <= 1'b0;
    end else begin
        case (counter)
            0: begin
                clk_out <= 1'b1;
                counter <= 周期数 - 1;
            end
            1 to 周期数 - 1: begin
                clk_out <= 1'b0;
                counter <= counter - 1;
            end
            default: begin
                counter <= 0;
                clk_out <= 1'b1;
            end
        endcase
    end
end

endmodule

这段代码首先定义了一个名为clock_generator的模块，它接受一个输入时钟clk_in、一个复位信号rst_n以及一个输出时钟clk_out。模块还包含一个参数周期数，用于设置输出时钟的持续时间。

在这个模块内部，我们定义了一个32位的计数器counter，用于跟踪每个周期的计数。然后，我们使用一个状态机来控制时钟输出。当接收到正边缘触发的clk_in时，或者复位信号rst_n变为低电平时，状态机的状态会发生变化。

在正常状态下（非复位），根据计数值的不同，我们将clk_out设为高电平或低电平。当计数值为0时，clk_out设为高电平，然后将计数值重置为周期数-1。之后，在接下来的周期数-1个时钟周期里，clk_out保持低电平，计数值减1。当计数值再次降为0时，重新进入高电平阶段，完成一个完整的周期。这样就保证了输出时钟的占空比为25%。

为了在实际项目中使用这个模块，你需要将其添加到你的主模块中，并连接适当的端口。例如，如果你有一个名为main_module的主模块，可以这样做：

module main_module(
    input wire clk_in,
    input wire rst_n,
    output wire clk_out
);

clock_generator gen (
    .clk_in(clk_in),
    .rst_n(rst_n),
    .clk_out(clk_out),
    .周期数(10)  // 设置输出时钟的持续时间为10个周期
);

endmodule

在这里，我们实例化了一个clock_generator模块，并将它的输出连接到了主模块的clk_out端口上。注意，你可以在设计中随时更改周期数的值，以适应不同的需求。