(完整)FPGA笔试题及答案总结,推荐文档 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/12/26 16:15:37星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

件,用于实现布尔逻辑的不同组合。

PLA:可编程阵列逻辑,一种逻辑器件,由大规模的与阵列和规模小且数量固定的或门组成,可用于实现布尔逻辑和状态机。

PAL:很短的交货时间、可编程的、没有NRE(非循环工程)费用 门阵列:高密度性、能实现许多逻辑函数、速度相对较快 1.9 FPGA、ASIC、CPLD的概念及区别

FPGA(Field Programmable Gate Array)是可编程ASIC。

ASIC专用集成电路,它是面向专门用途的电路,专门为一个用户设计和制造的。根据一个用户的特定要求,能以低研制成本,短、交货周期供货的全定制,半定制集成电路。与门阵列等其它ASIC(Application Specific IC)相比,它们又具有设计开发周期短、设计制造成本低、开发工具先进、标准产品无需测试、质量稳定以及可实时在线检验等优点。

FPGA采用同步时钟设计,使用全局时钟驱动,采用时钟驱动方式在各级专用布线资源上灵活布线,ASIC有时采用异步逻辑,一般采用门控时钟驱动,一旦设计完成,其布线是固定的。FPGA比ASIC开发周期短,成本低,设计灵活。

CPLD(Complex Programmable Logic Device)是复杂可编程逻辑器件。CPLD开关矩阵路径设计的一个优点是信号通过芯片的延时时间是确定的。设计者通过计算经由功能模块、I/O模块和开关矩阵的延迟就可以 任何信号的延迟时间,并且信号沿金属线传递所引起的延迟是可忽略的。

1.10 锁存器(latch)和触发器(flip-flop)区别?

电平敏感的存储器件称为锁存器,可分为高电平锁存器和低电平锁存器,用于不同时钟 之间的信号同步。

由交叉耦合的门构成的双稳态的存储原件称为触发器。分为上升沿触发和下降沿触发。可以认为是两个不同电平敏感的锁存器串连而成。前一个锁存器决定了触发器的建立时间,后一个锁存器则决定了保持时间。

锁存器对脉冲电平敏感,在时钟脉冲的电平作用下改变状态。 锁存器是电平触发的存储单元,数据存储的动作取决于输入时钟(或者使能)信号的电平值,仅当锁存器处于使能状态时,输出才会随着数据输入发生变化。

锁存器不同于触发器,它不在锁存数据时,输出端的信号随输入信号变化,就像信号通过一个缓冲器一样;一旦锁存信号起锁存作用,则

数据被锁住,输入信号不起作用。锁存器也称为透明锁存器,指的是不锁存时输出对于输入是透明的。

应用场合:数据有效迟后于时钟信号有效。这意味着时钟信号先到,数据信号后到。在某些运算器电路中有时采用锁存器作为数据暂存器。

缺点:时序分析较困难。

不要锁存器的原因:1、锁存器容易产生毛刺,2、锁存器在ASIC设计中应该说比ff要简单,但是在FPGA的资源中,大部分器件没有锁存器这个东西,所以需要用一个逻辑门和ff来组成锁存器,这样就浪费了资源。

优点:面积小。锁存器比FF快,所以用在地址锁存是很合适的,不过一定要保证所有的latch信号源的质量,锁存器在CPU设计中很常见,正是由于它的应用使得CPU的速度比外部IO部件逻辑快许多。latch完成同一个功能所需要的门较触发器要少,所以在asic中用的较多。

寄存器用来存放数据的一些小型存储区域,用来暂时存放参与运算的数据和运算结果,它被广泛的用于各类数字系统和计算机中。其实寄存器就是一种常用的时序逻辑电路,但这种时序逻辑电路只包含存储电路。寄存器的存储电路是由锁存器或触发器构成的,因为一个锁存器或触发器能存储1位二进制数,所以由N个锁存器或触发器可以构成N位寄存器。 工程中的寄存器一般按计算机中字节的位数设计,所以一般有8位寄存器、16位寄存器等。

对寄存器中的触发器只要求它们具有置1、置0的功能即可,因而无论是用同步RS结构触发器,还是用主从结构或边沿触发结构的触发器,都可以组成寄存器。一般由D触发器组成,有公共输入/输出使能控制端和时钟,一般把使能控制端作为寄存器电路的选择信号,把时钟控制端作为数据输入控制信号。 寄存器的应用

1. 可以完成数据的并串、串并转换;

2.可以用做显示数据锁存器:许多设备需要显示计数器的记数值,以8421BCD码记数,以七段显示器显示,如果记数速度较高,人眼则无法辨认迅速变化的显示字符。在计数器和译码器之间加入一个锁存器,控制数据的显示时间是常用的方法。 3.用作缓冲器;

4. 组成计数器:移位寄存器可以组成移位型计数器,如环形或扭环形计数器。

1.11 JTAG信号

TCK:测试时钟输入,用于移位控制,上升沿将测试指令、测试数据和控制输入信号移入芯片;下降沿时将数据从芯片移出。

TMS:测试模式选择,串行输入端,用于控制芯片内部的JTAG状态机。

TDI:测试数据输入,串行输入端,用于指令和编程数据的输入,在时钟上升沿,数据被捕获。