Verilog 三种计数器写法0计数器设计要点1 时序逻辑和组合逻辑彻底分开2最常见的写法3至简设计法4 总结

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我是靠谱客的博主傻傻大米，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Verilog 三种计数器写法0计数器设计要点1 时序逻辑和组合逻辑彻底分开2最常见的写法3至简设计法4 总结，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

时钟周期频率50MHz 倒数为1/（5*10⁸）s=20ns,凑够一秒需要5 * 10⁸个。
ms us ns ps

0计数器设计要点

1 初始值
a) 复位值
b)每轮初始值

2 . 加1 条件

3 . 结束条件
a)返回初始值
b)结束一轮计数的条件，一般为加1条件并列

4 计数器位宽
与2的n次幂相比，如2<3<2²,则取上限，2

当不定时计数时，采用自减计数器

1 时序逻辑和组合逻辑彻底分开

//模10计数器，0到10循环累加

module Count_1
(
    input               clk                 ,
    input               rst_n               ,
    output reg [ 3:0]   cnt
);

//----------------------------------------------------------------------
//--   组合电路
//----------------------------------------------------------------------
reg [ 3:0]              cnt_n                ;

always @(*)begin
    if(cnt == 4'd9)
        cnt_n = 4'd0; 
    else
        cnt_n = cnt + 1'b1;
end

//----------------------------------------------------------------------
//--   时序电路
//----------------------------------------------------------------------
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(!rst_n)
        cnt <= 4'b0;
    else
        cnt <= cnt_n;
end

endmodule

/*
//----------------------------------------------------------------------
//--   组合电路也可以这样写
//----------------------------------------------------------------------
wire [ 3:0]             cnt_n               ;

assign cnt_n = (cnt==4'd9)? 4'd0 : cnt+1'b1;

*/

2最常见的写法


module Count_2
(
    input               clk                 ,
    input               rst_n               ,
    output reg [ 3:0]   cnt
);

always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(!rst_n)
        cnt <= 4'd0;
    else if(cnt==4'd9)
        cnt <= 4'd0;
    else
        cnt <= cnt + 1'b1;
end



endmodule

3至简设计法



module Count_3
//---------------------<端口声明>---------------------------------------
(
input                   clk                 ,
input                   rst_n               ,
output reg [ 3:0]       cnt
);
//---------------------<信号定义>---------------------------------------
wire                    add_cnt             ;
wire                    end_cnt             ;

//----------------------------------------------------------------------
//--   0-9计数
//----------------------------------------------------------------------
always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(!rst_n)
        cnt <= 4'd0;
    else if(add_cnt)begin
        if(end_cnt)
            cnt <= 4'd0;
        else
            cnt <= cnt + 1'b1;
    end
    else
        cnt <= cnt;
end

assign add_cnt = 1;
assign end_cnt = add_cnt && cnt==4'd9;




endmodule

在这里插入图片描述

4 总结

由此可见，三种写法对应的RTL视图是完全一致的。

第一种写法优点是时序和组合彻底分开，代码直接映射成电路，非常直观。缺点是写法较为麻烦。第二种写法是最常见的写法，不仅是小梅哥，大多数人都是这种写法。第三种明德杨FPGA教程的写法，把加一条件和结束条件独立出来，非常方便使用。我这里为了保持一致把每一个数字都加了位宽，其实位宽是也是可以省略的。这样第三种写法甚至变成了一种模板：

always @(posedge clk or negedge rst_n)begin
    if(!rst_n)begin
        cnt <= 0;
    end
    else if(add_cnt)begin
        if(end_cnt)
            cnt <= 0;
        else
            cnt <= cnt + 1;
    end
end

assign add_cnt = 1;
assign end_cnt = add_cnt && cnt==x-1 ;

ref
https://www.cnblogs.com/xianyufpga/p/10908740.html
计数器用作分频及仿真
https://www.cnblogs.com/IClearner/p/7208871.html