EDA试卷与答案优秀的EDA技术复习材料.doc

简介：
本文档为《EDA试卷与答案》，包含丰富的电子设计自动化（EDA）技术试题及解答，是备考和复习的优秀学习资料。 本段落将对EDA技术相关的知识点进行详细的阐述，包括EDA软件的FPGACPLD设计流程、IP核的分类与应用、综合的概念及其重要性、CPLD的工作原理、VHDL语言的基本结构及其应用、电子系统设计优化策略、信号赋值的方式、条件语句的综合结果、状态机编码的不同类型以及具体的VHDL程序设计实例。 ### 1. 基于EDA软件的FPGACPLD设计流程 FPGA和CPLD的设计流程主要包括以下步骤： - **原理图或HDL文本输入**：这是设计的起点，设计师通过绘制原理图或者编写硬件描述语言(HDL)来定义电路的行为和结构。 - **功能仿真**：在这个阶段，设计被模拟以验证其功能是否符合预期。此时还没有考虑具体的时序参数，因此被称为功能仿真。 - **综合**：将HDL代码转换成较低级别的门级网表，这个过程通常伴随着一些优化措施以满足特定的性能目标。 - **适配**：将门级网表映射到具体的FPGA或CPLD架构上。此过程中可能会涉及到资源分配和布线等问题。 - **时序仿真**：在适配之后，设计会被再次模拟以确保它在实际硬件上的时序行为符合要求。 - **编程下载**：将最终的设计配置数据下载到目标硬件中。 - **硬件测试**：最后一步是对实际硬件进行测试，确保设计能够在真实环境中正确工作。 ### 2. IP核的应用 IP核是指预先设计好的、经过验证的、可以重复使用的集成电路设计单元。它们按照实现程度的不同，可以分为三种类型： - 软IP：提供的是HDL描述的功能块，不涉及具体的电路实现细节。 - 固IP：不仅提供了功能描述，还包含了具体的电路结构和布局信息。 - 硬IP：已经过物理实现并准备好直接用于芯片制造的IP核。 ### 3. 综合的重要性 综合是EDA设计流程中的关键步骤。其目的是将高层次的HDL描述转换成低层次的门级网表。在综合过程中，会考虑性能、面积和功耗等因素，并通过加入约束来指导综合工具优化设计。 ### 4. CPLD的工作原理 CPLD是一种高度灵活的可编程逻辑器件，它使用**可编程乘积项逻辑**实现其功能。这种结构使其适合于复杂的数字电路设计。 ### 5. VHDL语言结构 VHDL是一种广泛使用的硬件描述语言。它由实体(Entity)和架构体(Architecture)两部分组成：实体定义了电路的接口，而架构则描述了内部行为和逻辑实现方式。 ### 6. 电子系统设计优化 在电子系统设计中，优化的目标通常包括面积优化与速度优化。常用的面积优化方法有资源共享、逻辑简化等；速度优化技术如流水线处理可以提高系统的运行效率。 ### 7. VHDL中的信号赋值 VHDL进程中对信号的赋值是在进程结束时完成的。这意味着在整个过程中，信号保持恒定直到进程执行完毕才更新其状态。 ### 8. 不完整IF语句的综合结果 未完全指定条件分支的if语句可实现时序逻辑电路。这是因为在默认情况下，未定义的状态会保留上一次的状态值，从而形成了一种时间相关的逻辑行为。 ### 9. 状态机编码方式 在状态机设计中，一位热码（One-Hot）编码虽然需要更多的触发器资源但具有简单易控的优点，并能减少所需组合逻辑的数量，在特定场景下非常有用。 ### 10. VHDL程序设计实例 #### 示例：一比特十进制计数器 ```vhdl ENTITY CNT10 IS PORT ( CLK : IN STD_LOGIC; Q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ); END ENTITY CNT10; ARCHITECTURE bhv OF CNT10 IS SIGNAL Q1 : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); BEGIN PROCESS (CLK) BEGIN IF CLKEVENT AND CLK = 1 THEN -- 边沿检测 IF Q1 > 1001 THEN Q1 <= B0; -- 置零 ELSE Q1 <= Q1 + 1; -- 加一计数 END IF; END IF; END PROCESS; Q <= Q1; END ARCHITECTURE bhv; ``` #### 示例：多路选择器 ```vhdl ENTITY bmux IS PORT ( sel : IN STD_LOGIC; A : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); B : IN STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); Y : OUT STD_LOGIC_VECTOR(7