常見硬件工程師筆試題(標準答案)

硬件工程師筆試題一、電路分析：1、競爭與冒險在組合邏輯中，在輸入端的不同通道數字信號中經過了不同的延時，導致到達該門的時間不一致叫競爭。因此在輸出端可能產生短時脈沖（尖峰脈沖）的現象叫冒險.常用的消除競爭冒險的方法有：輸入端加濾波電容、選通脈沖、修改邏輯設計等。2、同步與異步同步邏輯是時鐘之間有固定的因果關系。異步邏輯是各時鐘之間沒有固定的因果關系。同步電路：存儲電路中所有觸發(fā)器的時鐘輸入端都接同一個時鐘脈沖源,因而所有觸發(fā)器的狀態(tài)的變化都與所加的時鐘脈沖信號同步.異步電路:電路沒有統(tǒng)一的時鐘,有些觸發(fā)器的時鐘輸入端與時鐘脈沖源相連,只有這些觸發(fā)器的狀態(tài)變化與時鐘脈沖同步，而其它的觸發(fā)器的狀態(tài)變化不與時鐘脈沖同步。異步電路不使用時鐘脈沖做同步，其子系統(tǒng)是使用特殊的“開始"和“完成”信號使之同步同步就是雙方有一個共同的時鐘，當發(fā)送時,接收方同時準備接收.異步雙方不需要共同的時鐘,也就是接收方不知道發(fā)送方什么時候發(fā)送,所以在發(fā)送的信息中就要有提示接收方開始接收的信息，如開始位，結束時有停止位3、仿真軟件:Proteus4、Setup和HoldtimeSetup/holdtime是測試芯片對輸入信號和時鐘信號之間的時間要求。建立時間是指觸發(fā)器的時鐘信號上升沿到來以前,數據穩(wěn)定不變的時間。輸入信號應提前時鐘上升沿（如上升沿有效)T時間到達芯片，這個T就是建立時間-Setuptime.如不滿足setuptime,這個數據就不能被這一時鐘打入觸發(fā)器，只有在下一個時鐘上升沿，數據才能被打入觸發(fā)器.保持時間是指觸發(fā)器的時鐘信號上升沿到來以后,數據穩(wěn)定不變的時間。如果holdtime不夠，數據同樣不能被打入觸發(fā)器。5、IC設計中同步復位與異步復位的區(qū)別同步復位在時鐘沿采集復位信號，完成復位動作。異步復位不管時鐘，只要復位信號滿足條件，就完成復位動作。異步復位對復位信號要求比較高，不能有毛刺，如果其與時鐘關系不確定,也可能出現亞穩(wěn)態(tài)。6、常用的電平標準TTL：transistor-transistor?logic?gate晶體管－晶體管邏輯門CMOS：ComplementaryMetalOxideSemiconductor互補金屬氧化物半導體LVTTL(LowVoltageTTL)、LVCMOS（LowVoltageCMOS）：3.3V、2.5VRS232、RS4857、TTL電平與CMOS電平TTL電平和CMOS電平標準TTL電平:5V供電輸出L:〈0。4V;H：〉2.4V1輸入L:<0.8V；H：〉2.0V 0CMOS電平：（一般是12V供電）輸出L:〈0。1*Vcc；H：>0。9＊Vcc輸入L：〈0.3＊Vcc；H：〉0.7*Vcc。CMOS電路臨界值（\t"_blank”電源電壓為＋5V)

VOHmin=4。5VVOLmax=0.5V

VIHmin=3.5VVILmax=1。5V特性區(qū)別：CMOS是場效應管構成，TTL為雙極晶體管構成；CMOS的邏輯電平范圍比較大（3～15V)，TTL只能在5V下工作；CMOS的高低電平之間相差比較大、抗干擾性強，TTL則相差小，抗干擾能力差;CMOS功耗很小，TTL功耗較大(1～5mA/門）；CMOS的工作頻率較TTL略低，但是高速CMOS速度與TTL差不多相當。8、RS232、RS485RS232:采用三線制傳輸分別為TXD\RXD\GND，其中TXD為發(fā)送信號,RXD為接收信號。全雙工，在RS232中任何一條信號線的電壓均為負邏輯關系。即:－15v～－3v代表1＋3v～＋15v代表0RS485：采用差分傳輸(平衡傳輸）的方式，半雙工，一般有兩個引腳A、B。AB間的電勢差U為UA-UB：不帶終端電阻AB電勢差:＋2～＋6v邏輯‘1’；－2～－6v邏輯‘0’；帶終端電阻AB電勢差:大于＋200mv邏輯‘1'；小于－200mv邏輯‘0’；注意：AB之間的電壓差不小于200mv。波特率計算：如圖，傳輸9bit（1起始位+8數據位）花費的時間為79us.1s傳輸的數據量為1/0。000079＊9=113924,可以推測波特設置的波特率為115200.RS485的波特率計算同理。(二進制系統(tǒng)中，波特率等于比特率）終端電阻其目的就是消耗通信電纜中的信號反射，其原因有兩個：阻抗不連續(xù)喝阻抗不匹配。9、CANBUS要點（顯性與隱性電平):顯性位即無論總線上各節(jié)點想將總線驅動成什么樣的電平,只要有一個節(jié)點驅動為顯性位，則總線表現為顯性位的電平；隱性位正好相反，只有各節(jié)點都不將總線驅動成顯性位的電平,總線才表現為隱性位對應的電平。顯性位電平為Vh-Vl=2V，邏輯上為“0”；隱性位電平為Vh—Vl=0V，邏輯上為“1”。CAN總線在沒有節(jié)點傳輸報文時是一直處于隱性狀態(tài)。當有節(jié)點傳輸報文時顯性覆蓋隱性，由于CAN總線是一種串行總線，也就是說報文是一位一位的傳輸的，而且是數字信號（0和1)，1代表隱性，0代表顯性.在傳送報文的過程中是顯隱交替的，就像二進制數字0101001等，這樣就能把信息發(fā)送出去，而總線空閑的時候是一直處于隱性的?！帮@性”具有“優(yōu)先”的意味，總線上執(zhí)行邏輯上的線“與”時，只要有一個單元輸出顯性電平,總線上即為顯性電平；只有所有的單元都輸出隱性電平，總線上才為隱性電平.（顯性電平比隱性電平更強）隱性（邏輯‘1’）:H=2.5V,L=2.5V，H—L=0V顯示（邏輯‘0'）:H=3。5V，L=1.5V，H—L=2V共同點：CAN_BUS空閑狀態(tài)為隱性狀態(tài),相當于串口通信（232/485)的停止位‘1’；當準備發(fā)送數據時，CAN_BUS的狀態(tài)由隱性變成顯性，相當于串口通信(232/485）的起始位‘0’。10、KNXBUS1、 概述：KNX是Konnex的縮寫。1999年5月，歐洲三大總線協(xié)議EIB、BatiBus和EHSA合并成立了Konnex協(xié)會，提出了KNX協(xié)議.該協(xié)議以EIB為基礎，兼顧了BatiBus和EHSA的物理層規(guī)范，并吸收了BatiBus和EHSA中配置模式等優(yōu)點，提供了家庭、樓宇自動化的完整解決方案。2、 總線框架：A、 總線—區(qū)域總線（15條)—主干道（15條）—總線設備(64個）B、 15*15*64=14400個設備C、 三種結構:線形、樹形、和星形D、 KNX總線協(xié)議遵循OSI模型協(xié)議規(guī)范，并進行了合理的簡化。由物理層、數據鏈接層、網絡層、傳輸層和應用層組成,會話層和表示層的功能則并入應用層與傳輸層3、 配置模式：A、S-Mode（system系統(tǒng)模式）B、E-Mode(Essential簡單模式)4、 所有的總線設備連接到KNX介質上(這些介質包括雙絞線、射頻、電力線或IP/Ethernet)，它們可以進行信息交換。總線設備可以是傳感器也可以是執(zhí)行器，所有這些功能通過一個統(tǒng)一的系統(tǒng)就可以進行控制、監(jiān)視和發(fā)送信號，不需要額外的控制中心。5、 KNX電纜由一對雙絞線組成，其中一條雙絞線用于數據傳輸(紅色為CE+黑色為CE—)，另一條雙絞線給電子器件提供電源。6、 所有的信號在總線上都是以串行異步傳輸(廣播)的形式進行傳播，也就是說在任何時候，所有的總線設備總是同時接收到總線上的信息，只要總線上不再傳輸信息時,總線設備即可獨立決定將報文發(fā)送到總線上。11、SPI是串行外設接口（SerialPeripheralInterface） 是一種高速的,全雙工,同步的通信總線，至少四根線； SDI（數據輸入)、SDO（數據輸出）、SCLK（時鐘）、CS（使能）。12、以太網13、推挽電路和開漏輸出推挽輸出：可以輸出高,低電平，連接數字器件；推挽結構一般是指兩個三極管的B極和E極接在一起，總是一個三極管導通時另一個三極管截止。開漏輸出:輸出端相當于一個NPN三極管，集電極懸空，只能輸出低電平或者高阻態(tài)，必須加一個上拉電阻輸出高電平。開漏輸出可以將多個輸出短接，共用一個上拉，此時這些開漏輸出的驅動PIN_A、PIN_B、PIN_C“與”的關系。14、DC-DC電源和LDO電源LDO:lowdropoutvoltageregulator低壓差線性穩(wěn)壓器，故名思意，為線性的穩(wěn)壓器，僅能使用在降壓應用中。也就是輸出電壓必需小于輸入電壓。優(yōu)點：穩(wěn)定性好,負載響應快.輸出紋波小，外圍元器件少。缺點：效率低，輸入輸出的電壓差不能太大。負載不能太大,目前最大的LDO為5A（但要保證5A的輸出還有很多的限制條件）DC/DC：直流電壓轉直流電壓.嚴格來講，LDO也是DC/DC的一種，但目前DC/DC多指開關電源。包括boost（升壓）、buck（降壓）、Boost/buck(升/降壓）和反相結構,具有高效率、高輸出電流、低靜態(tài)電流等特點，隨著集成度的提高，許多新型DC-DC轉換器的外圍電路僅需電感和濾波電容；但該類電源控制器的輸出紋波和開關噪聲較大、成本相對較高。優(yōu)點：效率高，輸入電壓范圍較寬。缺點:負載響應比LDO差，輸出紋波比LDO大。15、基爾霍夫定律 電壓定律（回路定律)：電路中沿任何一個回路的所有電壓的代數和為0; 電流定律（節(jié)點定律）：流入一個節(jié)點的所有電流之和等于流出該節(jié)點的所有電流之和。16、數字電路和模擬電路區(qū)別 數字電路只關心高低電平，模擬電路是連續(xù)變化的模擬量，表現形式為電壓和電流的連續(xù)波動二、常用的元器件：1、電阻resistance:固定電阻（色環(huán)電阻/貼片電阻）、熱敏電阻、光敏電阻、數字可調電阻 基本作用：限制電流和調節(jié)電壓；2、電容capacitance:陶瓷電容、鋁電解電容、薄膜電容、紙介電容、云母電容 基本作用:存儲能量（以電場方式）和隔直通交(濾波/旁路）； 容抗和電容成反比，和頻率也成反比.如果容抗用Xc表示，電容用C表示,頻率用f表示,那么Xc＝1／(2πfC)3、電感inductance：磁芯電感、空心電感、可調電感、阻流電感 基本作用：存儲能量（以磁場方式）和阻交通直(抑制流過它的電流突然變化） 電磁感應只有在外施電壓或者電流隨時間增大或減小的變化過程中才會產生. 重點：電感的能量存儲特性可以被用在開關電源電路中，如圖升壓電路.當mos管打開，電感存儲能量，由二極管隔斷的負載由電容存儲能量供給。當MOS管關斷時，存儲在mos管的能量疊加到5V電源（達到升壓的效果）.此時，電感給電容充電,同時供給負載電流。4、磁珠：用于抑制信號線、電源線上的高頻噪聲和尖峰干擾,還具有吸收靜電脈沖的能力。磁珠是用來吸收超高頻信號，像一些RF電路,PLL，振蕩電路，含超高頻存儲器電路（DDRSDRAM，RAMBUS等）都需要在電源輸入部分加磁珠，而電感是一種蓄能元件，用在LC振蕩電路，中低頻的濾波電路等,其應用頻率范圍很少超過50MHZ。磁珠有很高的電阻率和磁導率，等效于電阻和電感串聯,但電阻值和電感值都隨頻率變化。4、二極管：正向導通，反向截至；(PN結二極管、肖特基二極管、穩(wěn)壓(齊納）二極管、發(fā)光二極管、變容二極管） 硅管：壓降是0.7V左右,耐壓高但開關速度慢，常用低頻整流和開關；鍺管：壓降是0.2V左右，閾值電壓小，常用于RF信號檢測和低電壓電平電路；肖特基二極管:壓降是0.4V左右，耐壓低但開關速度快，常用高頻整流和開關。二極管選項考慮五大因素:反向峰值電壓/最大整流電流/響應速度/反向漏電流/最大正向壓降。5、三極管（晶體管）：NPN,PNP三極管;用于開關和放大電路 術語：截止區(qū)、放大區(qū)、飽和區(qū)、偏置和靜態(tài)工作點Q。 放大區(qū)電流增益：Ic=B*Ib，B是電流增益，典型值10—500，Ic最大為80—600mA.只有工作在放大區(qū)，即對于流過晶體管的電流和加在晶體管電壓大小都有限制的,才存在電流增益。當Ib過大或過小,放大系數B都會變小。只有Ib為常量，即靜態(tài)工作點才由有最大的電流增益。 放大區(qū):Ie=Ic+Ib=(B+1）Ib 達林頓管:把兩個三極管連在一起，工作電流更大，放大倍數B更大（2B)等效晶體管電路。6、MOS管（場效應管）：結型場效應管、金屬氧化物晶體管(耗盡型和增強型）、單結場效應管。除了增強型導通方向跟晶體管一致，其他均相反。常用是增強型。普通晶體管是電流控制元件，通過控