verilog学习（11）实战之计数器

一：纹波计数器

1：纹波计数器的面积最小，易于结构化实现。这种计数器的触发器是前一级输出数据的边沿作为时钟来驱动。前一级的输出连在后一级的时钟端，每当时钟的输入端口的数据产生了上升沿，输出就会翻转。这个计数器必须从一个确定的状态开始工作，这要求我们要对它复位，否则，计数器的翻转则没有意义。3比特的纹波计数器如下图所示，输出位Q[0],Q[1],Q[2]（图中未标出）

2：代码（4bit纹波计数器）

　　vcs dump的波形

　　可见，毛刺很大；这是因为纹波计数器中高阶触发器没有时钟，只有等到低阶触发器的输出变化后才能变化，所以当计数器的位宽增大时，这是个线性渐慢器件。在每个时钟上升沿之后，触发器的输出端会出现很多毛刺。然而，各阶的进位不会立刻由时钟传输下去，因此和同步计数器相比，功耗和噪声都减小了。

　　改进：慢一拍输出，使用锁存器将输出锁存一拍，再输出

　　vcs dump的波形

　　可见，减少了毛刺，计数正常。

二：同步（超前进位）计数器

1：这类计数器增加了超前进位逻辑，在每个时钟有效沿对所有寄存器比特进行更新。

　　同步计数器偶尔会产生极大的瞬时功率，而这种尖峰功率会生成噪声。

　　如下图，每个寄存单元的输入端口都是由1比特加法器（异或门）驱动；做设计的时候也应该遵循这个原则，组合逻辑后应该跟上寄存器以保证电路的时序。

　　时钟连在每个触发器的时钟端上，前面寄存器输出Q‘端进行或操作，然后用异或门进行隔离，直到进位溢出该比特。

2：代码（4bit同步计数器）

　　vcs dump波形

三：行为级计数器

1：4bit行为级计数器代码

　　vcs dump波形

四：使用pll时钟，将以上三个计数器放在一起，看计数快慢

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