FPGA邏輯面試題

1、FPGA邏輯面試題2010-12-14 16:05:24FPGA大公司面試筆試數(shù)電部分1:什么是同步邏輯和異步邏輯？（漢王同步邏輯是時(shí)鐘之間有固定的因果關(guān)系。異步邏輯是各時(shí)鐘之間沒有固定的因 果關(guān)系。答案應(yīng)該與上面問題一致補(bǔ)充：同步時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)：各觸發(fā)器的時(shí)鐘端全部連接在一起，并接 在系統(tǒng)時(shí)鐘端，只有當(dāng)時(shí)鐘脈沖到來時(shí)，電路的狀態(tài)才能改變。改變后的狀態(tài)將一直 保持到下一個(gè)時(shí)鐘脈沖的到來，此時(shí)無論外部輸入x有無變化，狀態(tài)表中的每個(gè)狀態(tài) 都是穩(wěn)定的。異步時(shí)序邏輯電路的特點(diǎn)：電路中除可以使用帶時(shí)鐘的觸發(fā)器外，還可以使 用不 帶時(shí)鐘的觸發(fā)器和延遲元件作為存儲(chǔ)元件，電路中沒有統(tǒng)一的時(shí)鐘，電路狀態(tài)的改

2、變 由外部輸入的變化直接引起。2:同步電路和異步電路的區(qū)別：同步電路:存儲(chǔ)電路中所有觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端都接同一個(gè)時(shí)鐘脈沖源，因而所 有觸發(fā)器的狀態(tài)的變化都與所加的時(shí)鐘脈沖信號(hào)同步。異步電路：電路沒有統(tǒng)一的時(shí)鐘，有些觸發(fā)器的時(shí)鐘輸入端與時(shí)鐘脈沖源相連， 這有這些觸發(fā)器的狀態(tài)變化與時(shí)鐘脈沖同步，而其他的觸發(fā)器的狀態(tài)變化不與時(shí)鐘 脈沖同步。3:時(shí)序設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)：電路設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在時(shí)序設(shè)計(jì)，時(shí)序設(shè)計(jì)的實(shí)質(zhì)就是滿足每一個(gè)觸發(fā)器的建立/ 保持時(shí)間的而要求4:建立時(shí)間與保持時(shí)間的概念？建立時(shí)間：觸發(fā)器在時(shí)鐘上升沿到來之前，其數(shù)據(jù)輸入端的數(shù)據(jù)必須保持不變的 時(shí)間。保持時(shí)間：觸發(fā)器在時(shí)鐘上升沿到來之后，其數(shù)據(jù)輸入端

3、的數(shù)據(jù)必須保持不變的 時(shí)間。不考慮時(shí)鐘的skew ,D2的建立時(shí)間不能大于（時(shí)鐘周期T - D1數(shù)據(jù)最遲到達(dá) 時(shí)間T1max+T2max;保持時(shí)間不能大于（D1數(shù)據(jù)最快到達(dá)時(shí)間T1min+T2 min ;否則 D2的數(shù)據(jù)將進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài)并向后級(jí)電路傳播5:為什么觸發(fā)器要滿足建立時(shí)間和保持時(shí)間？因?yàn)橛|發(fā)器內(nèi)部數(shù)據(jù)的形成是需要一定的時(shí)間的，如果不滿足建立和保持時(shí)間， 觸發(fā)器將進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài)，進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài)后觸發(fā)器的輸出將不穩(wěn)定，在0和1之間變化，這時(shí) 需要經(jīng)過一個(gè)恢復(fù)時(shí)間，其輸出才能穩(wěn)定，但穩(wěn)定后的值并不一定是 你的輸入值。這 就是為什么要用兩級(jí)觸發(fā)器來同步異步輸入信號(hào)。這樣做可以防止由于異步輸入信號(hào)對(duì)于本級(jí)

4、時(shí)鐘可能不滿足建立保持時(shí)間而使本級(jí)觸發(fā)器 產(chǎn)生的亞穩(wěn)態(tài)傳播到后面邏輯中，導(dǎo)致亞穩(wěn)態(tài)的傳播。（比較容易理解的方式換個(gè)方式理解：需要建立時(shí)間是因?yàn)橛|發(fā)器的 D段像一 個(gè)鎖存器在接受數(shù)據(jù)，為了穩(wěn)定的設(shè)置前級(jí)門的狀態(tài)需要一段穩(wěn)定時(shí)間；需要保持時(shí) 問是因?yàn)樵跁r(shí)鐘沿到來之后，觸發(fā)器要通過反饋來所存狀態(tài)，從后級(jí)門傳到前級(jí)門需 要時(shí)間。6:什么是亞穩(wěn)態(tài)？為什么兩級(jí)觸發(fā)器可以防止亞穩(wěn)態(tài)傳播 ？這也是一個(gè)異步電路同步化的問題，具體的可以參考EDACN技術(shù)月刊20050401» 0亞穩(wěn)態(tài)是指觸發(fā)器無法在某個(gè)規(guī)定的時(shí)間段內(nèi)到達(dá)一個(gè)可以確認(rèn)的狀態(tài)。使用兩級(jí)觸發(fā)器來使異步電路同步化的電路其實(shí)叫做一步同位器”他只

5、能用來對(duì)一位異步信號(hào)進(jìn)行同步。兩級(jí)觸發(fā)器可防止亞穩(wěn)態(tài)傳播的原理：假設(shè)第一級(jí)觸發(fā)器的 輸入不滿足其建立保持時(shí)間，它在第一個(gè)脈沖沿到來后輸出的數(shù)據(jù)就為亞穩(wěn)態(tài)，那么 在下一個(gè)脈沖沿到來之前，其輸出的亞穩(wěn)態(tài)數(shù)據(jù)在一段恢復(fù)時(shí)間后必須穩(wěn)定下來，而 且穩(wěn)定的數(shù)據(jù)必須滿足第二級(jí)觸發(fā)器的建立時(shí)間，如果都滿足了，在下一個(gè)脈沖沿到 來時(shí)，第二級(jí)觸發(fā)器將不會(huì)出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)，因?yàn)槠漭?入端的數(shù)據(jù)滿足其建立保持時(shí)間。 同步器有效的條件：第一級(jí)觸發(fā)器進(jìn)入亞穩(wěn)態(tài)后的恢復(fù)時(shí)間+第二級(jí)觸發(fā)器的建立 時(shí)間 二時(shí)鐘周期。更確切地說，輸入脈沖寬度必須大于同步時(shí)鐘周期與第一級(jí)觸發(fā)器所需的保持 時(shí)間之和。最保險(xiǎn)的脈沖寬度是兩倍同步時(shí)鐘周期。所

6、以，這樣的同步電路對(duì)于從較慢的時(shí)鐘域來的異步信號(hào)進(jìn)入較快的時(shí)鐘域比較有效，對(duì)于進(jìn)入一個(gè)較慢的時(shí)鐘域，則沒有作用。7:系統(tǒng)最高速度計(jì)算（最快時(shí)鐘頻率和流水線設(shè)計(jì)思想：同步電路的速度是指同步系統(tǒng)時(shí)鐘的速度，同步時(shí)鐘愈快，電路處理數(shù)據(jù) 的時(shí)間 間隔越短，電路在單位時(shí)間內(nèi)處理的數(shù)據(jù)量就愈大。假設(shè)Tco是觸發(fā)器的輸入數(shù)據(jù)被時(shí)鐘打入到觸發(fā)器到數(shù)據(jù)到達(dá)觸發(fā)器輸出端的延時(shí)時(shí)間；Tdelay是組合邏輯的延時(shí)；Tsetup是D觸發(fā)器的建立時(shí)間。假設(shè)數(shù)據(jù)已被時(shí)鐘打入D觸發(fā)器，那么數(shù)據(jù)到達(dá)第一個(gè)觸發(fā)器的Q輸出端需要的延時(shí)時(shí)間是 Tco，經(jīng)過組合邏輯的延時(shí)時(shí)間為 Tdelay，然后到達(dá)第二個(gè)觸發(fā)器的D端,要希望時(shí)鐘能

7、在第二個(gè)觸發(fā)器再次被穩(wěn)定地 打入觸發(fā)器，則時(shí)鐘的延遲必須大于Tco +Tdela y +Tsetup也就是說最小的時(shí)鐘周期 Tmin =Tco+Tdelay +Tsetup，即最快 的時(shí)鐘頻率Fmax =1/Tmin。FPGA開發(fā)軟件也 是通過這種方法來計(jì)算系統(tǒng)最高運(yùn)行速度Fmax o因?yàn)門co和Tsetup是由具體的 器件工藝決定的，故設(shè)計(jì)電路時(shí)只能改變組合邏輯的延遲時(shí)間 Tdelay，所以說縮短 觸發(fā)器間組合邏輯的延 時(shí)時(shí)間是提高同步電路速度的關(guān)鍵所在。由于一般同步電 路都大于一級(jí)鎖存，而要使電路穩(wěn)定工作，時(shí)鐘周期必須滿足最大延時(shí)要求。故只有 縮短最長(zhǎng)延時(shí)路徑,才能提高電路的工作頻率?？梢?/p>

8、將較大的組合邏輯分解為較小的N塊,通過適當(dāng)?shù)姆椒ㄆ骄峙浣M合邏輯，然后在中間插入觸發(fā)器，并和原觸發(fā)器 使用相同的時(shí)鐘，就可以避免在兩個(gè)觸發(fā)器之間出現(xiàn)過大的延時(shí)，消除速度瓶頸，這 樣可以提高電路的工作頻率。這就是所謂 "流水線"技術(shù)的基本設(shè)計(jì)思想，即原設(shè) 計(jì)速度受限部分用一個(gè)時(shí)鐘周期實(shí)現(xiàn)，采用流水線技術(shù)插入觸發(fā)器后，可用N個(gè)時(shí)鐘周期實(shí)現(xiàn)，因此系統(tǒng)的工作速度可以加快，吞吐量加大。注意，流水 線設(shè)計(jì)會(huì)在原數(shù)據(jù)通路上加入延時(shí)，另外硬件面積也會(huì)稍有增加。8:時(shí)序約束的概念和基本策略？時(shí)序約束主要包括周期約束，偏移約束，靜態(tài)時(shí)序路徑約束三種。通過附加時(shí)序 約束可以綜合布線工具調(diào)整映射和

9、布局布線，是設(shè)計(jì)達(dá)到時(shí)序要求。附加時(shí)序約束的一般策略是先附加全局約束，然后對(duì)快速和慢速例外路徑附加 專門約束。附加全局約束時(shí)，首先定義設(shè)計(jì)的所有時(shí)鐘，對(duì)各時(shí)鐘域內(nèi)的同步元件進(jìn) 行分組，對(duì)分組附加周期約束，然后對(duì)FPGA/CPLD輸入輸出PAD附加偏移約束、 對(duì)全組合邏輯的PAD TO PAD路徑附加約束。附加專門約束時(shí)，首先約束分組之間 的路徑，然后約束快、慢速例外路徑和多周期路徑，以及其他特殊路徑。9:附加約束的作用？作用：1：提高設(shè)計(jì)的工作頻率（減少了邏輯和布線延時(shí)；2:獲得正確的 時(shí)序分析報(bào) 告;（靜態(tài)時(shí)序分析工具以約束作為判斷時(shí)序是否滿足設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)，因此要求設(shè)計(jì)者正確輸入約束，以便

10、靜態(tài)時(shí)序分析工具可以正確的輸出時(shí)序報(bào)告3:指定 FPGA/CPLD的電氣標(biāo)準(zhǔn)和引腳位置。10:FPGA設(shè)計(jì)工程師努力的方向：SOPC高速串行I/O,低功耗，可靠性，可測(cè)試性和設(shè)計(jì)驗(yàn)證流程的優(yōu)化等方面。 隨著芯片工藝的提高，芯片容量、集成度都在增加,FPGA設(shè)計(jì)也朝著高速、高度集成、低功耗、高可靠性、高可測(cè)、可驗(yàn)證性發(fā)展。芯片可測(cè)、可驗(yàn) 證，正在成為復(fù)雜設(shè)計(jì)所必備的條件，盡量在上板之前查出bug將發(fā)現(xiàn)bug的時(shí)間提 前,這也是一些公司花大力氣設(shè)計(jì)仿真平臺(tái)的原因。另外隨著單板功能的提高、成本的壓力，低功耗也逐漸進(jìn)入FPGA設(shè)計(jì)者的考慮范圍，完成相同的功能下，考慮如 何能夠使芯片的功耗最低，據(jù)說al

11、tera、xilinx都在根據(jù)自己的芯片特點(diǎn)整理如何 降低功耗的文檔。高速串行IO的應(yīng)用，也豐富了 FPGA的應(yīng)用范圍，象xilinx的 v2pro中的高速鏈路也逐漸被應(yīng)用?？傊瑢W(xué)無止境，當(dāng)掌握一定概念、方法之后，就要開始考慮FPGA其它方面的問題了。11:對(duì)于多位的異步信號(hào)如何進(jìn)行同步？對(duì)以一位的異步信號(hào)可以使用一位同步器進(jìn)行同步”而對(duì)于多位的異步信 號(hào)，可以采用如下方法：1:可以采用保持寄存器加握手信號(hào)的方法（多數(shù)據(jù)，控制，地址; 2:特殊的具體應(yīng)用電路結(jié)構(gòu)，根據(jù)應(yīng)用的不同而不同；3:異步FIFO。（最常用的緩 存單元是DPRAM12:FPGA和CPLD的區(qū)別？FPGA是可編程ASIC。

12、ASIC:專用集成電路，它是面向?qū)ｉT用途的電路，專門為一個(gè)用戶設(shè)計(jì)和制造 的。根據(jù)一個(gè)用戶的特定要求，能以低研制成本，短、交貨周期供貨的全定制，半定制 集成電路。與門陣列等其它 ASIC（ApplicaTIon Specific IC相比,它們又 具有設(shè)計(jì)開 發(fā)周期短、設(shè)計(jì)制造成本低、開發(fā)工具先進(jìn)、標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品無需測(cè)試、質(zhì)量穩(wěn)定以及可實(shí)時(shí)在線檢驗(yàn)等優(yōu)點(diǎn)。CPLDFPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)Product -termLook -up Table程序存儲(chǔ)內(nèi)部EEPROMSRAM，外掛EEPROM資源類型組合電路資源豐富觸發(fā)器資源豐富集成度低高使用場(chǎng)合完成控制邏輯能完成比較復(fù)雜的算法 速度慢快其他資源-PLL、RA

13、M和乘法器等保密性可加密一般不能保密13:鎖存器（latch和觸發(fā)器（flip-flop區(qū)別？電平敏感的存儲(chǔ)期間稱為鎖存器?？煞譃楦唠娖芥i存器和低電平鎖存器，用于不同時(shí)鐘之間的信號(hào)同步。有交叉耦合的門構(gòu)成的雙穩(wěn)態(tài)的存儲(chǔ)原件稱為觸發(fā)器。分為上升沿觸發(fā)和 下 降沿觸發(fā)?？梢哉J(rèn)為是兩個(gè)不同電平敏感的鎖存器串連而成。前一個(gè)鎖存器決定了觸發(fā)器的建立時(shí)間，后一個(gè)鎖存器則決定了保持時(shí)間。14:FPGA芯片內(nèi)有哪兩種存儲(chǔ)器資源？FPGA芯片內(nèi)有兩種存儲(chǔ)器資源：一種叫block ram,另一種是由LUT配置成的 內(nèi)部存儲(chǔ)器（也就是分布式ram。 Block ram由一定數(shù)量固定大小的存儲(chǔ)塊構(gòu)成的，使用BLOCK

14、 RAM資源不占用額外的邏輯資源，并且速度快。但 是使用的時(shí)候消耗的BLOCK RAM資源是其塊大小的整數(shù)倍。15:什么是時(shí)鐘抖動(dòng)？時(shí)鐘抖動(dòng)是指芯片的某一個(gè)給定點(diǎn)上時(shí)鐘周期發(fā)生暫時(shí)性變化，也就是說時(shí)鐘 周期在不同的周期上可能加長(zhǎng)或縮短。它是一個(gè)平均值為0的平均變量。16:FPGA設(shè)計(jì)中對(duì)時(shí)鐘的使用？（例如分頻等FPGA芯片有固定的時(shí)鐘路由，這些路由能有減少時(shí)鐘抖動(dòng)和偏差。需要對(duì)時(shí) 鐘進(jìn)行相位移動(dòng)或變頻的時(shí)候，一般不允許對(duì)時(shí)鐘進(jìn)行邏輯操作，這樣不僅會(huì)增加時(shí) 鐘的偏差和抖動(dòng)，還會(huì)使時(shí)鐘帶上毛刺。一般的處理方法是采用FP GA芯片自帶的時(shí)鐘管理器如PLL,DLL或DCM，或者把邏輯轉(zhuǎn)換到觸發(fā)器的 D

15、輸入（這些也是對(duì) 時(shí)鐘邏輯操作的替代方案。17:FPGA設(shè)計(jì)中如何實(shí)現(xiàn)同步時(shí)序電路的延時(shí) ？首先說說異步電路的延時(shí)實(shí)現(xiàn)：異步電路一半是通過加buffer、兩級(jí)與非 門等（我還沒用過所以也不是很清楚，但這是不適合同步電路實(shí)現(xiàn)延時(shí)的。在同步電路中，對(duì)于比較大的和特殊要求的延時(shí)，一半通過高速時(shí)鐘產(chǎn)生計(jì)數(shù)器，通過計(jì)數(shù)器來控制 延時(shí);對(duì)于比較小的延時(shí)，可以通過觸發(fā)器打一拍，不過這樣只能延遲一個(gè)時(shí)鐘周 期。18:FPGA中可以綜合實(shí)現(xiàn)為RAM/ROM/CAM的三種資源及其注意事項(xiàng)？三種 資源:block ram;觸發(fā)器（FF ,查找表（LUT ;注意事項(xiàng)：1:在生成RAM等存儲(chǔ)單元時(shí)，應(yīng)該首選block

16、ram資源;其原因有二： 第一:使用block ram等資源，可以節(jié)約更多的FF和4-LUT等底層可 編程單元。使 用block ram可以說是不用白不用”是最大程度發(fā)揮器件效能，節(jié)約成本的一種 體現(xiàn);第二:block ram是一種可以配置的硬件結(jié)構(gòu)，其可靠性和速度與用LUT和 register構(gòu)建的存儲(chǔ)器更有優(yōu)勢(shì)。2:弄清FPGA的硬件結(jié) 構(gòu)，合理使用block ram資 源；3:分析block ram容量，高效使用block ram資源;4:分布式ram資源（distribute ram19:Xilinx中與全局時(shí)鐘資源和 DLL相關(guān)的硬件原語：常用的與全局時(shí)鐘資源相關(guān)的Xilinx器件原

17、語包括：IBUFG,IBUFGDS,BU FG,BUFGP,BUFGCE,BUFGMUX,BUFGDLL,DCM 等。關(guān)于各個(gè)器件原語的解釋 可以參考FPGA設(shè)計(jì)指導(dǎo)準(zhǔn)則p50部分。20:HDL語言的層次概念？HDL語言是分層次的、類型的，最常用的層次概念有系統(tǒng)與標(biāo)準(zhǔn)級(jí)、功能 模塊 級(jí),行為級(jí)，寄存器傳輸級(jí)和門級(jí)。21:查找表的原理與結(jié)構(gòu)？查找表（look-up-table簡(jiǎn)稱為L(zhǎng)UT , LUT本質(zhì)上就是一個(gè) RAM 。目前F PGA 中多使用4輸入的LUT,所以每一個(gè)LUT可以看成一個(gè)有4位地址線的16x1的 RAM 。當(dāng)用戶通過原理圖或HDL語言描述了一個(gè)邏輯電路以后，PLD /FPGA

18、開發(fā)軟件會(huì)自動(dòng)計(jì)算邏輯電路的所有可能的結(jié)果，并把結(jié)果事先寫入R AM,這樣，每輸 入一個(gè)信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算就等于輸入一個(gè)地址進(jìn)行查表 ，找出地址對(duì)應(yīng)的內(nèi)容，然后 輸出即可22:ic設(shè)計(jì)前端到后端的流程和eda工具？設(shè)計(jì)前端也稱邏輯設(shè)計(jì)，后端設(shè)計(jì)也稱物理設(shè)計(jì)，兩者并沒有嚴(yán)格的界限，一般涉 及到與工藝有關(guān)的設(shè)計(jì)就是后端設(shè)計(jì)。1:規(guī)格制定:客戶向芯片設(shè)計(jì)公司提出設(shè)計(jì)要求。2:詳細(xì)設(shè)計(jì)：芯片設(shè)計(jì)公司（Fabless根據(jù)客戶提出的規(guī)格要求，拿出設(shè)計(jì)解決方 案和具體實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，劃分模塊功能。目前架構(gòu)的驗(yàn)證一般基于syst emC語言,對(duì)價(jià)后模型的仿真可以使用systemC的仿真工具。例如：CoCent門c和V

19、isual日ite等。3:HDL編碼:設(shè)計(jì)輸入工具：ultra , visual VHDL等4:仿真驗(yàn)證：modelsim5:邏輯綜合:synplify6:靜態(tài)時(shí)序分析：synopsys的 Prime Time7:形式驗(yàn)證:Synopsys 的 Formality.23:寄生效應(yīng)在ic設(shè)計(jì)中怎樣加以克服和利用（這是我的理解，原題好像是說，ic 設(shè)計(jì)過程中將寄生效應(yīng)的怎樣反饋影響設(shè)計(jì)師的設(shè)計(jì)方案？24:用 filp-flop 和 logic-gate 設(shè)計(jì)一個(gè) 1 位加法器，輸入 carryin 和 current-sta ge ,輸出carryout 和 next-stageprocess(s

20、ig_intelbegincase sig_intel iswhen "000" => carryout <= '0'next_state <= '0'when "001" => carryout <= '1'next_state <= '0'when "010" => carryout <= '1'next_state <= '0'when "011" =>

21、carryout <= '0'next_state <= '1'when "100" => carryout <= '1'next_state <= '0'when "101" => carryout <= '0'next_state <= '1'when "110" => carryout <= '0'next_state <= '1'whe

22、n "111" => carryout <= '1'next_state <= '1'when others => carryout <= 'X'next_state <= 'X'end case;end process;25:設(shè)計(jì)一個(gè)自動(dòng)飲料售賣機(jī)，飲料10分錢,硬幣有5分和10分兩種，并考慮找1 .畫出fsm (有限狀態(tài)機(jī)2 .用verilog編程，語法要符合fpga設(shè)計(jì)的要求3.設(shè)計(jì)工程中可使用的工具及設(shè)計(jì)大致過程 ？library IEEE;use IEEE.STD_

23、LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL; entity drink_auto_sale isport(clk: in std_logic;reset:in std_logic;sw101:in std_logic;sw102:in std_logic;buy : out std_logic;back: out std_logic;end drink_auto_sale;architecture Behavioral of drink_auto_sale is type state_t

24、ype is(st0,st1;signal cs ,ns : state_type;beginprocess(clk,resetbeginif(reset = '1' thencs <= st0;elsif(clk'event and clk = '1' thencs <= ns;end if;end process;process(reset ,csbegincase cs iswhen st0 => if( sw101 = '1' thenns <= st1; buy<= '0' back

25、<= '0' elsif(sw102 = '1' then ns <= st0; buy<= '1' back <='0' elsens <= st0 ; buy <= '0' back <= '0'end if;when st1 => if(sw101 = '1' thenns <= st0;buy <= '1'back <= '0'elsif(sw102 = '1'

26、thenns <= st0;buy <= '1'back <= '1'end if;when others => ns <= st0;buy<= '0'back <= '0'end case;end process;end Behavioral;設(shè)計(jì)過程:設(shè)定三個(gè)狀態(tài)：0分，5分;當(dāng)狀態(tài)為0分時(shí),接收到5分信號(hào)脈沖 后轉(zhuǎn) 為5分;接收到10分信號(hào)脈沖時(shí)，轉(zhuǎn)到0分狀態(tài)，同時(shí)彈出飲料，不找零;狀態(tài)為5分時(shí), 接受到5分信號(hào)，彈出飲料,不找零，返回0分狀態(tài)；當(dāng)接受到10分狀態(tài)時(shí)，彈出飲料， 找零

27、，并返回零分狀態(tài)所用設(shè)計(jì)工具：ISE7.1, modelsim,synplify(不知道為什么上面的狀態(tài)機(jī)設(shè)計(jì)在synplify的RTL view中沒能看到狀態(tài)機(jī)流程圖，所以狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖就沒畫。26:什么是"線與"邏輯，要實(shí)現(xiàn)它，在硬件特性上有什么具體要求 ？線與邏輯是兩個(gè)輸出信號(hào)相連可以實(shí)現(xiàn)與的功能。在硬件上 ，要用oc門來實(shí) 現(xiàn)，由于不用oc門可能使灌電流過大，而燒壞邏輯門.同時(shí)在輸出端口應(yīng)加一 個(gè)上 拉電阻。Oc門就是集電極開路門。27:什么是競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)現(xiàn)象？怎樣判斷？如何消除？在組合電路中，某一輸入變量經(jīng)過不同途徑傳輸后，到達(dá)電路中某一匯合 點(diǎn)的時(shí) 間有先有后，這種現(xiàn)

28、象稱競(jìng)爭(zhēng)；由于競(jìng)爭(zhēng)而使電路輸出發(fā)生瞬時(shí)錯(cuò)誤的 現(xiàn)象叫做冒 險(xiǎn)。(也就是由于競(jìng)爭(zhēng)產(chǎn)生的毛束U叫做冒險(xiǎn)。判斷方法：代數(shù)法(如果布爾式中有相反的信號(hào)則可能產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)和冒險(xiǎn)現(xiàn)象；卡諾圖:有兩個(gè)相切的卡諾圈并且相切處沒有 被其他卡諾圈包圍，就有可能出現(xiàn)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)；實(shí)驗(yàn)法:示波器觀測(cè)；解決方法：1:加濾波電路，消除毛刺的影響；2:加選通信號(hào)，避開毛刺；3:增加冗余 項(xiàng)消除邏輯冒險(xiǎn)。28:你知道那些常用邏輯電平 ？TTL與COMS電平可以直接互連嗎？常用邏輯電平：TTL、CMOS、LVTTL、LVCMOS、ECL (Emitter Coupled Lo gic、PECL (Pseudo/Positive Emi

29、tter Coupled Logiu LVDS (Low Voltage Differential Signaling、GTL (Gunning Transceiver Logic、 BTL (Back plane Transceiver Logic、ETL (enhanced transceiver logic GTLP (Gu nning Transceiver Logic Plus; RS232、RS422、RS485(12V , 5V , 3.3 V ;也有一種答案是：常用邏輯電 平:12V , 5V , 3.3V。 TTL和CMOS不可以直接互連，由于TTL是在0.3-3.6V之間,

30、 而CMOS則是有在12V的有在5 V的。CMOS輸出接到TTL是可以直接互連。 TTL接到CMOS需要在輸出端口加一上拉電阻接到5V或者12V 。cmos的高低電平分別為 Vih>=0.7VDD,Vil<=0.3VDD;Voh>=0.9VDD,Vol<=0.1VDD.ttl 的為：Vih>=2.0v,Vil<=0.8v;Voh>=2.4v,Vol<=0.4v.用cmos可直接驅(qū)動(dòng)ttl;加上拉電阻后，ttl可驅(qū)動(dòng)cmos.1、當(dāng)TTL電路驅(qū)動(dòng)COMS電路時(shí)，如果TTL電路輸出的高電平低于 COMS 電路的最低高電平（一般為3.5V，這時(shí)就需要在

31、TTL的輸出端接上拉電阻，以提高輸 出高電平的值。2、OC門電路必須加上拉電阻，以提高輸出的搞電平值。3、為加大輸出引腳的驅(qū)動(dòng)能力，有的單片機(jī)管腳上也常使用上拉電阻。4、在COMS芯片上，為了防止靜電造成損壞，不用的管腳不能懸空，一般接上拉 電阻產(chǎn)生降低輸入阻抗，提供泄荷通路。5、芯片的管腳加上拉電阻來提高輸出電平，從而提高芯片輸入信號(hào)的噪聲容限 增強(qiáng)抗干擾能力。6、提高總線的抗電磁干擾能力。管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。7、長(zhǎng)線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾，加上下拉電阻是電阻匹配，有 效的抑制反射波干擾。上拉電阻阻值的選擇原則包括：1、從節(jié)約功耗及芯片的灌電流能力考慮應(yīng)當(dāng)足夠大

32、；電阻大，電流小。2、從確保足夠的驅(qū)動(dòng)電流考慮應(yīng)當(dāng)足夠??；電阻小，電流大。3、對(duì)于高速電路，過大的上拉電阻可能邊沿變平緩。綜合考慮以上三點(diǎn)，通常在1k到10k之間選取。對(duì)下拉電阻也有類似道理。OC門電路必須加上拉電阻，以提高輸出的搞電平值。OC門電路要輸出“1時(shí)才需要加上拉電阻不加根本就沒有高電平在有時(shí)我們用OC門作驅(qū)動(dòng)（例如控制一個(gè)LED灌電流工作時(shí)就可以不加上 拉 電阻OC門可以實(shí)現(xiàn)線與”運(yùn)算OC門就是集電極開路輸出總之加上拉電阻能夠提高驅(qū)動(dòng)能力。29:IC設(shè)計(jì)中同步復(fù)位與異步復(fù)位的區(qū)別 ？同步復(fù)位在時(shí)鐘沿采復(fù)位信號(hào)，完成復(fù)位動(dòng)作。異步復(fù)位不管時(shí)鐘，只要復(fù)位信 號(hào)滿足條件，就完成復(fù)位動(dòng)作。

33、異步復(fù)位對(duì)復(fù)位信號(hào)要求比較高，不能有毛刺,如果其 與時(shí)鐘關(guān)系不確定，也可能出現(xiàn)亞穩(wěn)態(tài)。30:MOORE與MEELEY狀態(tài)機(jī)的特征？Moore狀態(tài)機(jī)的輸出僅與當(dāng)前狀態(tài)值有關(guān)，且只在時(shí)鐘邊沿到來時(shí)才會(huì)有 狀態(tài) 變化。Mealy狀態(tài)機(jī)的輸出不僅與當(dāng)前狀態(tài)值有關(guān),而且與當(dāng)前輸入值有關(guān)。31:多時(shí)域設(shè)計(jì)中，如何處理信號(hào)跨時(shí)域？不同的時(shí)鐘域之間信號(hào)通彳S時(shí)需要進(jìn)行同步處理，這樣可以防止新時(shí)鐘域中第 一級(jí)觸發(fā)器的亞穩(wěn)態(tài)信號(hào)對(duì)下級(jí)邏輯造成影響。信號(hào)跨時(shí)鐘域同步：當(dāng)單個(gè)信號(hào)跨時(shí)鐘域時(shí),可以采用兩級(jí)觸發(fā)器來同步；數(shù)據(jù)或地址總線跨時(shí)鐘域時(shí)可以采用異步 fifo來實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘同步；第三種方法就是采用握手信號(hào)。32:說說靜

34、態(tài)、動(dòng)態(tài)時(shí)序模擬的優(yōu)缺點(diǎn)？靜態(tài)時(shí)序分析是采用窮盡分析方法來提取出整個(gè)電路存在的所有時(shí)序路徑 ，計(jì) 算信號(hào)在這些路徑上的傳播延時(shí)，檢查信號(hào)的建立和保持時(shí)間是否滿足時(shí)序要求，通 過對(duì)最大路徑延時(shí)和最小路徑延時(shí)的分析，找出違背時(shí)序約束的錯(cuò)誤。它不需要輸 入向量就能窮盡所有的路徑，且運(yùn)行速度很快、占用內(nèi)存較少，不僅可以對(duì)芯片設(shè)計(jì) 進(jìn)行全面的時(shí)序功能檢查，而且還可利用時(shí)序分析的結(jié)果來優(yōu)化設(shè)計(jì)，因此靜態(tài)時(shí)序 分析已經(jīng)越來越多地被用到數(shù)字集成電路設(shè)計(jì)的驗(yàn)證 中。動(dòng)態(tài)時(shí)序模擬就是通常的仿真，因?yàn)椴豢赡墚a(chǎn)生完備的測(cè)試向量，覆蓋門級(jí)網(wǎng)表 中的每一條路徑。因此在動(dòng)態(tài)時(shí)序分析中，無法暴露一些路徑上可能存在的 時(shí)序問

35、題；33:一個(gè)四級(jí)的Mux,其中第二級(jí)信號(hào)為關(guān)鍵信號(hào) 如何改善timing. ?關(guān)鍵:將第二級(jí)信號(hào)放到最后輸出一級(jí)輸出，同時(shí)注意修改片選信號(hào)，保證其優(yōu) 先級(jí)未被修改。（為什么？34:給出一個(gè)門級(jí)的圖，又給了各個(gè)門的傳輸延時(shí)，問關(guān)鍵路徑是什么，還問給 出輸入，使得輸出依賴于關(guān)鍵路徑？35:為什么一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的倒相器中P管的寬長(zhǎng)比要比N管的寬長(zhǎng)比大？和載流子有關(guān)，P管是空穴導(dǎo)電，N管是電子導(dǎo)電，電子的遷移率大于空 穴，同樣 的電場(chǎng)下，N管的電流大于P管，因此要增大P管的寬長(zhǎng)比，使之對(duì)稱,這樣才能使得 兩者上升時(shí)間下降時(shí)間相等、高低電平的噪聲容限一樣、充電放電的時(shí)間相等。36:用mos管搭出一個(gè)二輸入與

36、非門？數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)49頁37:畫出NOT,NAND,NOR的符號(hào)，真值表,還有transisto門evel的電路？省略38:畫出 CMOS 的圖,畫出 tow-to-one mux gate.域盛 VIA 2003.11.06 上海筆試 試題？39:用一個(gè)二選一 mux和一個(gè)inv實(shí)現(xiàn)異或？其中：B連接的是地址輸入端A和A非連接的是數(shù)據(jù)選擇端，F(xiàn)對(duì)應(yīng)的的是輸 出端，使能端固定接地置零（沒有畫出來.40:畫出CMOS電路的晶體管級(jí)電路圖，實(shí)現(xiàn)Y=A*B+C（D+E.（仕蘭微電子？41:用與非門等設(shè)計(jì)全加法器？（華為數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)57頁。;.42:A,B,C,D,E進(jìn)行投票，多數(shù)服從少數(shù)，輸

37、出是F（也就是如果A,B,C,D,E中1 的個(gè)數(shù)比0多，那么F輸出為1,否則F為0,用與非門實(shí)現(xiàn)，輸入數(shù)目沒有限制？ F二ABC + ABD + ABE +ACD + ACE+ ADE + BCD + BCE + CDE + BDE43:畫出一種CMOS的D鎖存器的電路圖和版圖？44:LATCH和DFF的概念和區(qū)別？45:latch與register的區(qū)別，為什么現(xiàn)在多用register.行為級(jí)描述中l(wèi)atch如何 產(chǎn)生的？latch是電平觸發(fā)，register是邊沿觸發(fā)，register在同一時(shí)鐘邊沿觸發(fā)下動(dòng) 作符 合同步電路的設(shè)計(jì)思想，而latch則屬于異步電路設(shè)計(jì)，往往會(huì)導(dǎo)致時(shí)序 分析困

38、難，不 適當(dāng)?shù)膽?yīng)用latch則會(huì)大量浪費(fèi)芯片資源。46:用D觸發(fā)器做個(gè)二分頻的電路？畫出邏輯電路？library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity two_de_fre isport(clk: in std_logic;reset:in std_logic;clk_out: out std_logic ;end two_de_fre;architecture Behavioral of two_de_fre issignal s

39、ig_clk: std_logic;beginprocess(clkbeginif(reset = '1' thensig_clk <= '0'elsif(clk'event and clk = '1' thensig_clk <= not sig_clk;end if;end process;clk_out <= sig_clk;end Behavioral;顯示工程設(shè)計(jì)中一般不采用這樣的方式來設(shè)計(jì)，二分頻一般通過DCM來實(shí) 現(xiàn)。通過DCM得到的分頻信號(hào)沒有相位差。47:什么是狀態(tài)圖？狀態(tài)圖是以幾何圖形的方式來描述時(shí)序

40、邏輯電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)移規(guī)律以及輸出與輸入的關(guān)系。48:用你熟悉的設(shè)計(jì)方式設(shè)計(jì)一個(gè)可預(yù)置初值的7進(jìn)制循環(huán)計(jì)數(shù)器，15進(jìn)制的呢？library IEEE;use IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_ARITH.ALL;use IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;entity seven_counter isport(reset:in std_logic;clk: in std_logic;counter_out std_logic_vector(2 downto 0; end seven_counter;architecture B

41、ehavioral of seven_counter issignal sig_counter : std_logic_vector(2 downto 0;beginprocess(reset,clkbeginif(reset = '1' thensig_count <= "101"-初值為 5elsif(clk'event and clk = '1' thensig_count <= sig_count + 1;end if;end process;counter_out <= sig_counter; end B

42、ehavioral;15進(jìn)制計(jì)數(shù)器設(shè)計(jì)只需將 counter_out和sig_counter改為4位就行；49:你所知道的可編程邏輯器件有哪些？PAL,PLD,CPLD,FPGA50:用VERILOG或VHDL寫一段代碼，實(shí)現(xiàn)消除一個(gè)glitch ?將傳輸過來的信號(hào)經(jīng)過兩級(jí)觸發(fā)器就可以消除毛刺。(這是我自己采用的方式這種方式消除毛刺是需要滿足一定條件的，并不能保證一定可以消除51:sram,falsh memory及 dram 的區(qū)另U ?sram靜態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，存取速度快，但容量小，掉電后數(shù)據(jù)會(huì)丟失，不像D RAM 需要不停的REFRESH制造成本較高，通常用來作為快取(CACHE記憶體使用

43、flash :閃存，存取速度慢容量大,掉電后數(shù)據(jù)不會(huì)丟失dram :動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器，必須不斷的重新的加強(qiáng)（REFRESHED電位差量，否則電 位差將降低至無法有足夠的能量表現(xiàn)每一個(gè)記憶單位處于何種狀態(tài)。價(jià)格比sram便宜，但訪問速度較慢，耗電量較大，常用作計(jì)算機(jī)的內(nèi)存使用。52:有四種復(fù)用方式瀕分多路復(fù)用，寫出另外三種？四種復(fù)用方式：頻分多路復(fù)用（FDMA，時(shí)分多路復(fù)用（TDMA，碼分多路復(fù)用 （CDMA，波分多路復(fù)用（WDM53:ASIC 設(shè)計(jì)流程中什么時(shí)候修正 Setup time violation 和 Hold time violation?如 何修正？見前面的建立時(shí)間和保持時(shí)間54:

44、給出一個(gè)組合邏輯電路，要求分析邏輯功能。所謂組合邏輯電路的分析，就是找出給定邏輯電路輸出和輸入之間的關(guān)系，并指 出電路的邏輯功能。分析過程一般按下列步驟進(jìn)行：1:根據(jù)給定的邏輯電路，從輸入端開始，逐級(jí)推導(dǎo)出輸出端的邏輯函數(shù)表達(dá)式。2:根據(jù)輸出函數(shù)表達(dá)式列出真值表；3:用文字概括處電路的邏輯功能；55:如何防止亞穩(wěn)態(tài)？1降低系統(tǒng)時(shí)鐘頻率2用反應(yīng)更快的FF3引入同步機(jī)制，防止亞穩(wěn)態(tài)傳播（可以采用前面說的加兩級(jí)觸發(fā)器。4改善時(shí)鐘質(zhì)量，用邊沿變化快速的時(shí)鐘信號(hào)56:基爾霍夫定理的內(nèi)容基爾霍夫定律包括電流定律和電壓定律：電流定律:在集總電路中，任何時(shí)刻，對(duì)任一節(jié)點(diǎn)，所有流出節(jié)點(diǎn)的支路電流 的代 數(shù)和恒等

45、于零。電壓定律:在集總電路中，任何時(shí)刻，沿任一回路，所有支路電壓的代數(shù)和包 等于 零。57:描述反饋電路的概念，列舉他們的應(yīng)用。反饋，就是在電路系統(tǒng)中，把輸出回路中的電量輸入到輸入回路中去。反饋的類型有：電壓串聯(lián)負(fù)反饋、電流串聯(lián)負(fù)反饋、電壓并聯(lián)負(fù)反饋、電流并 聯(lián)負(fù)反饋。負(fù)反饋的優(yōu)點(diǎn)：降低放大器的增益靈敏度，改變輸入電阻和輸出電阻，改善放大 器的線性和非線性失真，有效地?cái)U(kuò)展放大器的通頻帶，自動(dòng)調(diào)節(jié)作用。電壓負(fù)反饋的 特點(diǎn):電路的輸出電壓趨向于維持恒定。電流負(fù)反饋的特點(diǎn)：電路的輸出電流趨向于維持恒定。58:有源濾波器和無源濾波器的區(qū)別無源濾波器：這種電路主要有無源元件 R、L和C組成有源濾波器：集

46、成運(yùn)放和R、C組成，具有不用電感、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。 集成運(yùn)放的開環(huán)電壓增益和輸入阻抗均很高，輸出電阻小，構(gòu)成有源濾波電路后還具 有一定的電壓放大和緩沖作用。但集成運(yùn)放帶寬有限 ，所以目前的有源 濾波電路的 工作頻率難以做得很高。59:什么叫做OTP片、掩膜片，兩者的區(qū)別何在？OTP means one time program 次性編程MTP means multi time program 多次性編程OTP （One Time Program是MCU的一種存儲(chǔ)器類型MCU按其存儲(chǔ)器類型可分為 MASK（掩模ROM、OTP（一次性可編程 ROM、F LASHROM 等類型。MASKROM

47、的MCU價(jià)格便宜，但程序在出廠時(shí)已經(jīng)固化，適合程序固定不變 的 應(yīng)用場(chǎng)合；FALSHROM的MCU程序可以反復(fù)擦寫，靈活性很強(qiáng)，但價(jià)格較高，適合對(duì)價(jià)格 不敏感的應(yīng)用場(chǎng)合或做開發(fā)用途；OTP ROM的MCU價(jià)格介于前兩者之間，同時(shí)又擁有一次性可編程能力，適合 既要求一定靈活性，又要求低成本的應(yīng)用場(chǎng)合，尤其是功能不斷翻新、需要迅速量產(chǎn) 的電子產(chǎn)品。60、單片機(jī)上電后沒有運(yùn)轉(zhuǎn)，首先要檢查什么？首先應(yīng)該確認(rèn)電源電壓是否正常。用電壓表測(cè)量接地引腳跟電源引腳之間的電 壓，看是否是電源電壓，例如常用的5V。接下來就是檢查復(fù)位引腳電壓是否正常。分別測(cè)量按下復(fù)位按鈕和放開復(fù)位按 鈕的電壓值，看是否正確。然后再檢

48、查晶振是否起振了，一般用示波器來看晶振引腳的波形，注意應(yīng)該使用 示波器探頭的“X10'檔。另一個(gè)辦法是測(cè)量復(fù)位狀態(tài)下的IO 口電平，按住復(fù) 位鍵 不放，然后測(cè)量IO 口 （沒接外部上拉的P0 口除外的電壓，看是否是高 電平，如果不是 高電平，則多半是因?yàn)榫д駴]有起振。另外還要注意的地方是，如果使用片內(nèi)ROM的話（大部分情況下如此，現(xiàn)在已經(jīng) 很少有用外部擴(kuò)ROM的了，一定要將EA引腳拉高，否則會(huì)出現(xiàn)程序 亂跑的情況。 有時(shí)用仿真器可以，而燒入片子不行，往往是因?yàn)镋A引腳沒拉高的緣故（當(dāng)然，晶振 沒起振也是原因只一。經(jīng)過上面幾點(diǎn)的檢查，一般即可排除故障了。如果系統(tǒng)不穩(wěn) 定的話，有時(shí)是因?yàn)殡?/p>

49、源濾波不好導(dǎo)致的。在單片機(jī)的電源引腳跟地引腳之間接上 一個(gè)0.1uF的電容會(huì)有所改善。如果電源沒 有濾波電容的話，則需要再接一個(gè)更大 濾波電容,例如220uF的。遇到系統(tǒng)不 穩(wěn)定時(shí)，就可以并上電容試試（越靠近芯片越 好。61:給了 reg的setup,hold時(shí)間，求中間組合邏輯的delay范圍Delay < period - setup - hold62:時(shí)鐘周期為T,觸發(fā)器D1的寄存器到輸出時(shí)間最大為 T1max，最小為T1m in。組合邏輯電路最大延遲為 T2max,最小為T2min。問,觸發(fā)器D2的建立時(shí) 間 T3和保持時(shí)間應(yīng)滿足什么條件T3setup>T+T2max,T3hold>T1min+T2min63:用傳輸門和倒向器搭一個(gè)邊沿觸發(fā)器。（揚(yáng)智電子筆試64:用邏輯們畫出D觸發(fā)器。（威盛VIA 2003.11.06上海筆試試題65:16分頻電路中需要多少觸發(fā)器？66:阻塞式賦值和非組塞式賦值的區(qū)別？非阻塞賦值：塊內(nèi)的賦值語句同時(shí)賦值，一般用在時(shí)序電路描述中。阻塞賦值:完成該賦值語句后才能做下一句的操作，一般用在組合邏輯描述中。67:74、用FSM實(shí)現(xiàn)1011