第5部分计算机程序员FPGA嵌入式应用3级操作技能复习题A.docx
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第5部分计算机程序员FPGA嵌入式应用3级操作技能复习题A
第5部分
操作技能复习题
设计基础
一、嵌入式硬件调试（试题代码：
1.1.1–1.1.5；考核时间：
15min）
试题1.1.1
（一）试题单1.1.1
1、操作条件
（1）ProjectNavigator10.1.03
（2）Chipscope10.1.03
（3）Ultrawise实训系统平台
（4）素材
2、操作内容
根据素材案例给定的设计调试任务要求，在已有项目框架及部分模块代码的基础上完成指定模块的调试。
硬件调试要求涉及到以下内容：
（1）阅读任务要求，理解模块设计调试要求
（2）使用Chipscope创建ILA核，并配置ILA核的触发参数、数据捕捉参数和待调试信号的连接方式；
（3）进行在线片上调试，捕捉特定信号波形，并将调试工程保存为cpj文件。
（4）在实验箱上实际验证调试后的效果。
3、操作要求
按照“素材”的具体要求部分进行操作；
素材
素材内容：
1、素材文件夹：
sucai\1_1_1
2、任务说明：
（1）工程为61进制的计数器；
其模块结构图如所示：
图1
（2）其中CLK为50MHZ时钟，RST为复位信号，Data_Out（5:
0）为6位输出计数器数据。
具体要求：
1）请使用Chipscope创建一个名字为test的ILA核并配置该核，捕捉Data_Out数据（实际选择时，是选择out）。
2）在配置ILA核时，捕获时钟选择50MHZ时钟，触发信号选择为代码中的26位counter，捕获的数据为Data_Out（5:
0），数据采样深度选择为512。
3）在ChipScope中，捕获数据使用NSample模式，每翻转一次采样128个数据，match中填写为49999999。
4）最后捕捉到的Data_Out数据在ChipScope中的显示要符合以下图片中的样式（数据要10进制的）：
（考生答案禁止和下图完全一致（30,30,30,31,32,33不能完全相同），否则视0分处理）
5）考生在做完题目后，要把所生成的bit文件提取出来放在"sucai/1_1_1/doc/"文件夹下。
6）使用键盘上的“PrScrn”键进行截屏，然后在开始中打开画图软件，按ctrl+v把图片粘贴在画图软件中，保存为JPG格式的图片，命名为1_1_1.jpg。
7）请把1_1_1.jpg放在"sucai/1_1_1/doc"文件夹下。
（二）评分表1.1.1
考生姓名：
准考证号：
试题代码
1.1.1
考核时间（min）
15
试题名称
嵌入式系统硬件调试
编号
评分要素
配分
分值
评分标准
实际得分
1
实际运行
10
10
1.考生图片如果有水印，直接0分
2.和实验现象对应给10分
合计配分
10
合计得分
实验现象
图片Data_out行一定要有4个小段，即图中分别写有30,31,32,33的小段，图片中的四个小段中数字要依次递增（最大值为60，如果出现60，后面应该从0开始）。
考评员（签名）：
试题1.1.2
（一）试题单1.1.2
1、操作条件
（1）ProjectNavigator10.1.03
（2）Chipscope10.1.03
（3）Ultrawise实训系统平台
（4）素材
2、操作内容
根据素材案例给定的设计调试任务要求，在已有项目框架及部分模块代码的基础上完成指定模块的调试。
硬件调试要求涉及到以下内容：
（1）阅读任务要求，理解模块设计调试要求
（2）使用Chipscope创建ILA核，并配置ILA核的触发参数、数据捕捉参数和待调试信号的连接方式；
（3）进行在线片上调试，捕捉特定信号波形，并将调试工程保存为cpj文件。
（4）在实验箱上实际验证调试后的效果。
3、操作要求
按照“素材”的具体要求部分进行操作；
素材
素材内容：
1、素材文件夹：
sucai\1_1_2
2、任务说明：
（1）工程为255进制的计数器；
其模块结构图如所示：
图2
（2）其中CLK为50MHZ时钟，RST为复位信号，Data_Out（7:
0）为8位输出计数器数据
具体要求：
1）请使用Chipscope创建一个名字为test的ILA核并配置该核，捕捉Data_Out数据。
2）在配置ILA核时，捕获时钟选择50MHZ时钟，触发信号选择为代码中的26位counter，捕获的数据为Data_Out（7:
0），数据采样深度选择为512。
3）在ChipScope中，捕获数据使用NSample模式，每翻转一次采样128个数据，match中填写为49999999。
4）最后捕捉到的Data_Out数据在ChipScope中的显示要符合以下图片中的样式（数据必须要10进制的）：
（考生答案禁止和下图完全一致（63,63,64,65,66,67不能完全相同），否则视0分处理）
5）考生在做完题目后，要把所生成的bit文件提取出来放在"sucai/1_1_2/doc/"文件夹下。
6）使用键盘上的“PrScrn”键进行截屏，然后在开始中打开画图软件，按ctrl+v把图片粘贴在画图软件中，保存为JPG格式的图片，命名为1_1_2.jpg。
7）请把1_1_2.jpg放在"sucai/1_1_2/doc"文件夹下。
（二）评分表1.1.2
考生姓名：
准考证号：
试题代码
1.1.2
考核时间（min）
15
试题名称
嵌入式系统硬件调试
编号
评分要素
配分
分值
评分标准
实际得分
1
实际运行
10
10
3.考生图片如果有水印，直接0分
4.和实验现象对应给10分
合计配分
10
合计得分
实验现象
图片Data_out行一定要有4个小段，即图中分别写有64,65,66,67的小段，图片中的四个小段中数字要依次递增（最大值为254，如果出现254，后面应该从0开始）。
考评员（签名）：
试题1.1.3
（一）试题单1.1.3
1、操作条件
（1）ProjectNavigator10.1.03
（2）Chipscope10.1.03
（3）Ultrawise实训系统平台
（4）素材
2、操作内容
根据素材案例给定的设计调试任务要求，在已有项目框架及部分模块代码的基础上完成指定模块的调试。
硬件调试要求涉及到以下内容：
（1）阅读任务要求，理解模块设计调试要求
（2）使用Chipscope创建ILA核，并配置ILA核的触发参数、数据捕捉参数和待调试信号的连接方式；
（3）进行在线片上调试，捕捉特定信号波形，并将调试工程保存为cpj文件。
（4）在实验箱上实际验证调试后的效果。
3、操作要求
按照“素材”的具体要求部分进行操作；
素材
素材内容：
1、素材文件夹：
sucai\1_1_3
2、任务说明：
（1）工程为2位2操作数全加器；
其模块结构图如所示：
图3
（2）其中clk为50MHZ时钟，rst为复位信号，ina为2位输入数据，inb为2位输入数据，cin为1为输入数据，sum为2位和输出数据，cout为1位进位位。
具体要求：
1）请使用Chipscope创建一个名字为test的ILA核并配置该核，捕捉ina，inb，sum和cout共7位数据。
2）数据的输入请查看UCF文件
图4
3）在配置ILA核时，捕获时钟选择50MHZ时钟，触发信号选择为ina，捕获的数据为ina，inb，sum和cout共7位数据，捕获数据深度选择512。
4）在ChipScope中，捕获数据使用windows模式，捕获64个数据。
5）最后捕捉到的数据在ChipScope中的显示要符合以下图片中的样式：
（禁止和下图完全一致，其中的数字可以不相同，但是逻辑关系一定要正确。
ina+inb=（cout,sum），不能为0+0=0）拨动开关确定输入后，进行捕获。
ina范围0到3，inb范围0到3。
6）考生在做完题目后，要把所生成的bit文件提取出来放在"sucai/1_1_3/doc/"文件夹下。
7）使用键盘上的“PrScrn”键进行截屏，然后在开始中打开画图软件，按ctrl+v把图片粘贴在画图软件中，保存为JPG格式的图片，命名为1_1_3.jpg。
8）请把1_1_3.jpg放在"sucai/1_1_3/doc"文件夹下。
（二）评分表1.1.3
考生姓名：
准考证号：
试题代码
1.1.3
考核时间（min）
15
试题名称
嵌入式系统硬件调试
编号
评分要素
配分
分值
评分标准
实际得分
1
实际运行
10
10
5.考生图片如果有水印，直接0分
6.和实验现象对应给10分
7.图片中为0+0=0，不给分
合计配分
10
合计得分
实验现象
图片中满足ina+inb=（cout,sum）即可给全分
考评员（签名）：
试题1.1.4
（一）试题单1.1.4
1、操作条件
（1）ProjectNavigator10.1.03
（2）Chipscope10.1.03
（3）Ultrawise实训系统平台
（4）素材
2、操作内容
根据素材案例给定的设计调试任务要求，在已有项目框架及部分模块代码的基础上完成指定模块的调试。
硬件调试要求涉及到以下内容：
（1）阅读任务要求，理解模块设计调试要求
（2）使用Chipscope创建ILA核，并配置ILA核的触发参数、数据捕捉参数和待调试信号的连接方式；
（3）进行在线片上调试，捕捉特定信号波形，并将调试工程保存为cpj文件。
（4）在实验箱上实际验证调试后的效果。
3、操作要求
按照“素材”的具体要求部分进行操作；
素材
素材内容：
1、素材文件夹：
sucai\1_1_4
2、任务说明：
（1）工程为移位器；
功能：
当data_in原来为0，之后data_in变为1时，data_out依次变为1000,1100，1110,1111，即每次data_in移向最高位，其余位向后移。
其模块结构图如所示：
图5
（2）其中clock为50MHZ时钟，reset为复位信号，data_in为1为输入数据，shift为4位和输出数据。
具体要求：
1）请使用Chipscope创建一个名字为test的ILA核并配置该核，捕捉data_in和shift共5位数据。
2）数据的输入请查看UCF文件
3）在配置ILA核时，捕获时钟选择50MHZ时钟，触发信号选择为代码中的counter，共24位，捕获的数据为data_in和shift共5位数据，捕获数据深度为512。
4）在ChipScope中，捕获数据使用NSample模式，每翻转一次采样128个数据，match中的数据填写1111，1111，1111，1111，1111，1100。
5）最后捕捉到的数据在ChipScope中的显示要符合以下图片中的样式（数据要16进制的）：
（请勿和下图完全一致，否则视0分处理，其中的数字可以不相同，但是要可以看出逻辑变化且要符合逻辑。
）在拨动开关输入后，开始捕获，这样才能获得较好的捕获情况。
6）考生在做完题目后，要把所生成的bit文件提取出来放在"sucai/1_1_4/doc/"文件夹下。
7）使用键盘上的“PrScrn”键进行截屏，然后在开始中打开画图软件，按ctrl+v把图片粘贴在画图软件中，保存为JPG格式的图片，命名为1_1_4.jpg。
8）请把1_1_4.jpg放在"sucai/1_1_4/doc"文件夹下。
（二）评分表1.1.4
考生姓名：
准考证号：
试题代码
1.1.4
考核时间（min）
15
试题名称
嵌入式系统硬件调试
编号
评分要素
配分
分值
评分标准
实际得分
1
实际运行
10
10
8.考生图片如果有水印，直接0分
9.和实验现象对应给10分
合计配分
10
合计得分
实验现象
Data_in行可以为0，也可以为1。
Shift行至少要分两小段（保证能看出逻辑关系），shift为4位，满足移位的关系为shift[3:
0]=（data_in，shift[3:
1]）。
考评员（签名）：
试题1.1.5
（一）试题单1.1.5
1、操作条件
（1）ProjectNavigator10.1.03
（2）Chipscope10.1.03
（3）Ultrawise实训系统平台
（4）素材
2、操作内容
根据素材案例给定的设计调试任务要求，在已有项目框架及部分模块代码的基础上完成指定模块的调试。
硬件调试要求涉及到以下内容：
（5）阅读任务要求，理解模块设计调试要求
（6）使用Chipscope创建ILA核，并配置ILA核的触发参数、数据捕捉参数和待调试信号的连接方式；
（7）进行在线片上调试，捕捉特定信号波形，并将调试工程保存为cpj文件。
（8）在实验箱上实际验证调试后的效果。
3、操作要求
按照“素材”的具体要求部分进行操作；
素材
素材内容：
1、素材文件夹：
sucai\1_1_5
2、任务说明：
（1）工程为流水灯；
功能：
led的输出依次为00001111,00011110,00111100,01111000,11110000,11100001,11000011,10000111,00001111。
（循环左移）
其模块结构图如所示：
图6
（2）其中clk为50MHZ时钟，rst为复位信号，leds为8位输出数据。
具体要求：
1）请使用Chipscope创建一个名字为test的ILA核并配置该核，捕获的数据为leds共8位数据
2）在配置ILA核时，捕获时钟选择50MHZ时钟，触发信号选择为代码中的cnt，的低25位，捕获的数据为led共8位数据，捕获数据深度为512。
3）在ChipScope中，捕获数据使用NSample模式，每翻转一次采样128个数据。
Match中的数据填写为12499990，改为10进制；
4）最后捕捉到的数据在ChipScope中的显示要符合以下图片中的样式（数据要16进制的）：
（禁止原图拷贝，否则视0分处理，其中的数字可以不相同，但是要符合逻辑。
）
5）考生在做完题目后，要把所生成的bit文件提取出来放在"sucai/1_1_5/doc/"文件夹下。
6）使用键盘上的“PrScrn”键进行截屏，然后在开始中打开画图软件，按ctrl+v把图片粘贴在画图软件中，保存为JPG格式的图片，命名为1_1_5.jpg。
7）请把1_1_5.jpg放在"sucai/1_1_5/doc"文件夹下。
（二）评分表1.1.5
考生姓名：
准考证号：
试题代码
1.1.5
考核时间（min）
15
试题名称
嵌入式系统硬件调试
编号
评分要素
配分
分值
评分标准
实际得分
1
实际运行
10
10
10.考生图片如果有水印，直接0分
11.和实验现象对应给10分
合计配分
10
合计得分
实验现象
led行一定要有4个小段，即图中分别写有1E,3C,78,F0的小段，图片中的四个小段中数字满足0F,1E,3C,78,F0,E1,C3,87,0F,1E,3C,78,F0中任意连续的4个数。
同一段中出现两个相同数字只取一个。
考评员（签名）：
设计数字逻辑电路
一、设计组合逻辑电路（试题代码：
2.1.1-2.1.5；考核时间：
15min）
试题2.1.1
（一）试题单2.1.1
1、操作条件
（1）ProjectNavigator10.1.03
（2）Chipscope10.1.03
（3）Ultrawise实训系统平台
（4）素材
2、操作内容
针对给定素材及任务说明完成以下操作：
（1）编写可综合代码
（2）编写组合逻辑电路模块（包括选择器、编码器、译码器、比较器、算术逻辑单元其中之一）
（3）验证在实验箱上调试
3、操作要求
按照“素材”的具体要求部分进行操作；
素材
素材内容：
1、素材文件夹：
sucai\2_1_1
在素材文件夹中有包含compare.v文件的ISE工程，其功能是实现两个两位二进制数x,y比较，并将结果用三个LED灯进行显示，xey,xgy,xsy分别指示x等于y、x大于y和x小于y。
该模块里面包含了一个比较器，如图所示。
图7
具体要求：
（1）操作要求：
（1）按照素材中比较器的功能描述，在已有的compare.v文件中填写程序空白处〈1〉，〈2〉，〈3〉，完成比较器的设计；
（2）在实验箱上实际验证设计效果，用Spartan-3E实验板上的拨码开关sw1、sw0分别表示x的高低位，sw3、sw2分别表示y的高低位。
用Spartan-3E实验板上LD0,LD1,LD2的灯分别接xey，xgy和xsy，表示x等于y,x大于y,x小于y。
下载到试验箱后，查看操作结果，并保存compare.bit文件。
（2）操作结果保存要求：
（1）考生除了在"/sucai/2_1_1/ise/"工程中填写答案外,还要把填写的答案在"/sucai/2_1_13/doc/2_1_1答题单.txt"重新填写一遍。
（2）考生在做完题目后，要把所生成的bit文件提取出来放在"sucai/2_1_1/doc/"文件夹下。
（二）评分表2.1.1
考生姓名：
准考证号：
试题代码
2.1.1
考核时间（min）
15
试题名称
设计组合逻辑电路
编号
评分要素
配分
分值
评分标准
实际得分
1
模块实际运行
15
15
能够在实验箱上能看到正确的实验现象给全分，否则不给分
合计配分
15
合计得分
实验现象
正确的实验现象是：
用拨码开关输入sw0=0,sw1=1,sw2=1,sw3=1时，LED2灯应该亮起，其它灯不亮；再输入sw0=1,sw1=1,sw2=0,sw3=1时，LED1灯应该亮起，其它灯不亮。
考评员（签名）：
试题2.1.2
（一）试题单2.1.2
1、操作条件
（1）ProjectNavigator10.1.03
（2）Chipscope10.1.03
（3）Ultrawise实训系统平台
（4）素材
2、操作内容
针对给定素材及任务说明完成以下操作：
（1）编写可综合代码
（2）编写组合逻辑电路模块（包括选择器、编码器、译码器、比较器、算术逻辑单元其中之一）
（3）验证在实验箱上调试
3、操作要求
按照“素材”的具体要求部分进行操作；
素材
素材内容：
1、素材文件夹：
sucai\2_1_2
在素材文件夹中有包含decoder.v文件的ISE工程，其功能是实现对输入的译码，并通过LED来显示输入内容，当输入数据变化时，模块检测输入数据的值，并根据输入控制输出，例如输入为十进制数5，则输出的out[5]为0，其它位全为1，
输入十进制数4，则输出的out[4]为0，其它位全为1，即输入为x时，out[x]位为0，其它位为1。
图8
端口名
位宽
方向
描述
in
3
输入
进行译码的端口输入，分别用Spartan-3E开发板拨码开关SW2，SW1，SW0依次表示其高低位
out
8
输出
译码输出，输出从高位到低位依次与Spartan-3E开发板LD7，LD6，LD5…对应
具体要求：
1.操作要求：
1.按照素材中译码器的功能描述，在已有的完decoder.v文件中填写空白处<1>，<2>，成该译码器的设计；
2.在实验箱上实际验证设计效果，文件填写正确并综合后下载到实验箱，用拨码开关输入数值，观察LED灯的现象，并保存decoder.bit文件。
2.操作结果保存要求：
（1）考生除了在"/sucai/2_1_2/ise/"工程中填写答案外,还要把填写的答案在"/sucai/2_1_13/doc/2_1_2答题单.txt"重新填写一遍。
（2）考生在做完题目后，要把所生成的bit文件提取出来放在"sucai/2_1_2/doc/"文件夹下。
（二）评分表2.1.2
考生姓名：
准考证号：
试题代码
2.1.2
考核时间（min）
15
试题名称
设计组合逻辑电路
编号
评分要素
配分
分值
评分标准
实际得分
1
模块实际运行
15
15
能够在实验箱上能看到正确的实验现象给全分，否则不给分
合计配分
15
合计得分
实验现象
正确的实验现象是：
当8个拨码开关全部输入0时，LED0不亮，其它7个灯全亮；当8个拨码开关全部输入1时，LED7不亮，其它7个灯全亮。
考评员（签名）：
试题2.1.3
（一）试题单2.1.3
1、操作条件
（1）ProjectNavigator10.1.03
（2）Chipscope10.1.03
（3）Ultrawise实训系统平台
（4）素材
2、操作内容
针对给定素材及任务说明完成以下操作：
（1）编写可综合代码
（2）编写组合逻辑电路模块（包括选择器、编码器、译码器、比较器、算术逻辑单元其中之一）
（3）验证在实验箱上调试
3、操作要求
按照“素材”的具体要求部分进行操作；
素材
素材内容：
1、素材文件夹：
sucai\2_1_3
在素材文件夹中有一包含chooser.v文件的ISE工程，其功能是输入选择，通过输入选择信号addr选择有效的输入，当选择器使能信号ncs为0，,如果addr为0，则输出mout与输入in1相连，如果addr为1，则输出mout与输入in2相连，模块内容为选择器。
图9
端口名
位宽
方向
描述
addr
1
输入
输入控制信号。
锁定在Spartan-3E开发板拨码开关的SW2
in1
1
输入
输入信号，锁定在Spartan-3E开发板拨码开关的SW0
in2
1
输入
输入信号，锁定在Spartan-3E开发板拨码开关的SW1
ncs
1
输入
选择器使能信号，锁定在Spartan-3E开发板拨码开关的SW3
mout
1
输出
显示输入数据的值，锁定Spartan-3E开发板LED的LD0
具体要求：
1.操作要求：
（1）按照素材中选择器的功能描述，在已有的chooser.v文件中完成填空，实现该选择器的功能；
（2）在实验箱上实际验证设计效果，完成chooser.v文件并综合下载到实验箱，验证操作现象，并保存chooser.v文件。
2.操作结果保存要求：
（1）考生除了在"/sucai/2_1_3/ise/"工程中填写答案外,还要把填写的答案在"/sucai/2_1_13/doc/2_1_3答题单.txt"重新填写一遍。
（2）考生在做完题目后，要把所生成的bit文件提取
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