FPGA设计一个很重要的设计是时序设计而时序设计的实质.docx

1、FPGA设计一个很重要的设计是时序设计而时序设计的实质FPGA设计一个很重要的设计是时序设计，而时序设计的实质就是满足每一个触发器的建立(Setup)/保持(Hold)时间的要求。建立时间(Setup Time)：是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不变的时间，如果建立时间不够，数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器；保持时间(Hold Time)：是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时间， 如果保持时间不够，数据同样不能被打入触发器。FPGA设计分为同步电路设计和同步电路设计，然而很多异步电路设计都可以转化为同步电路设计，在设计时尽量采用同步电路进行设计。对于同步电

2、路可以转化的逻辑必须转化，不能转化的逻辑，应将异步的部分减到最小，而其前后级仍然应该采用同步设计。为了让同步电路可靠地运行，就要对时钟偏差进行控制，以使时钟偏差减小到可用的范围。影响时钟偏差的主要有以下几个因素： 用于连接时钟树的连线 钟树的拓扑结构 时钟的驱动 时钟线的负载 时钟的上升及下降时间在通常的FPGA设计中对时钟偏差的控制主要有以下几种方法： 控制时钟信号尽量走可编程器件的的全局时钟网络。在可编程器件中一般都有专门的时钟驱动器及全局时钟网络，不同种类、型号的可编程器件，它们中的全局时钟网络数量不同，因此要根据不同的设计需要选择含有合适数量全局时钟网络的可编程器件。一般来说，走全局时

3、钟网络的时钟信号到各使用端的延时小，时钟偏差很小，基本可以忽略不计。 若设计中时钟信号数量很多，无法让所有的信号都走全局时钟网络，那么可以通过在设计中加约束的方法，控制不能走全局时钟网络的时钟信号的时钟偏差。 异步接口时序裕度要足够大。局部同步电路之间接口都可以看成是异步接口，比较典型的是设计中的高低频电路接口、I/O接口，那么接口电路中后一级触发器的建立-保持时间要满足要求，时序裕度要足够大。 在系统时钟大于30MHz时，设计难度有所加大，建议采用流水线等设计方法。采用流水线处理方式可以达到提高时序电路的速度，但使用的器件资源也成倍增加。 要保证电路设计的理论最高工作频率大于电路的实际工作频

4、率。FPGA工程师面试试题001、同步电路和异步电路的区别是什么?(仕兰微电子)2、什么是同步逻辑和异步逻辑?(汉王笔试)同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系.异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系.3、什么是线与逻辑,要实现它,在硬件特性上有什么具体要求?(汉王笔试)线与逻辑是两个输出信号相连可以实现与的功能.在硬件上,要用oc门来实现,由于不用 oc门可能使灌电流过大,而烧坏逻辑门. 同时在输出端口应加一个上拉电阻.4、什么是Setup 和Holdup时间?(汉王笔试)5、setup和holdup时间,区别.(南山之桥)6、解释setup time和hold time的定义和在时钟信号延迟时

5、的变化.(未知)7、解释setup和hold time violation,画图说明,并说明解决办法.(威盛VIA2003.11.06 上海笔试试题)Setup/hold time 是测试芯片对输入信号和时钟信号之间的时间要求.建立时间是指触发 器的时钟信号上升沿到来以前,数据稳定不变的时间.输入信号应提前时钟上升沿(如上升沿有效)T时间到达芯片,这个T就是建立时间-Setup time.如不满足setup time,这个数据就不能被这一时钟打入触发器,只有在下一个时钟上升沿,数据才能被打入触发器. 保持时间是指触发器的时钟信号上升沿到来以后,数据稳定不变的时间.如果hold time 不够,

6、数据同样不能被打入触发器.建立时间(Setup Time)和保持时间(Hold time).建立时间是指在时钟边沿前,数据信 号需要保持不变的时间.保持时间是指时钟跳变边沿后数据信号需要保持不变的时间.如果不满足建立和保持时间的话,那么DFF将不能正确地采样到数据,将会出现 metastability的情况.如果数据信号在时钟沿触发前后持续的时间均超过建立和保持时 间,那么超过量就分别被称为建立时间裕量和保持时间裕量.8、说说对数字逻辑中的竞争和冒险的理解,并举例说明竞争和冒险怎样消除.(仕兰微 电子)9、什么是竞争与冒险现象?怎样判断?如何消除?(汉王笔试)在组合逻辑中,由于门的输入信号通路

7、中经过了不同的延时,导致到达该门的时间不一致叫竞争.产生毛刺叫冒险.如果布尔式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象.解决方法:一是添加布尔式的消去项,二是在芯片外部加电容.10、你知道那些常用逻辑电平?TTL与COMS电平可以直接互连吗?(汉王笔试)常用逻辑电平:12V,5V,3.3V;TTL和CMOS不可以直接互连,由于TTL是在0.3-3.6V之间,而CMOS则是有在12V的有在5V的.CMOS输出接到TTL是可以直接互连.TTL接到CMOS需要在输出端口加一上拉电阻接到5V或者12V.11、如何解决亚稳态.(飞利浦-大唐笔试)亚稳态是指触发器无法在某个规定时间段内达到一个可确认的状态.

8、当一个触发器进入亚稳态时,既无法预测该单元的输出电平,也无法预测何时输出才能稳定在某个正确的电平上.在这个稳定期间,触发器输出一些中间级电平,或者可能处于振荡状态,并且这种无用的输出电平可以沿信号通道上的各个触发器级联式传播下去.12、IC设计中同步复位与 异步复位的区别.(南山之桥)13、MOORE 与 MEELEY状态机的特征.(南山之桥)14、多时域设计中,如何处理信号跨时域.(南山之桥)15、给了reg的setup,hold时间,求中间组合逻辑的delay范围.(飞利浦-大唐笔试)Delay q,还有 clock的delay,写出决定最大时钟的因素,同时给出表达式.(威盛VIA 200

9、3.11.06 上海笔试试题)18、说说静态、动态时序模拟的优缺点.(威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题)19、一个四级的Mux,其中第二级信号为关键信号 如何改善timing.(威盛VIA2003.11.06 上海笔试试题)20、给出一个门级的图,又给了各个门的传输延时,问关键路径是什么,还问给出输入,使得输出依赖于关键路径.(未知)21、逻辑方面数字电路的卡诺图化简,时序(同步异步差异),触发器有几种(区别,优点),全加器等等.(未知)22、卡诺图写出逻辑表达使.(威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题)23、化简F(A,B,C,D)= m(1,3,4,5,10,11,

10、12,13,14,15)的和.(威盛)24、please show the CMOS inverter schmatic,layout and its cross sectionwith P-well process.Plot its transfer curve (Vout-Vin) And also explain theoperation region of PMOS and NMOS for each segment of the transfer curve? (威盛笔试题circuit design-beijing-03.11.09)25、To design a CMOS inve

11、rtor with balance rise and fall time,please definethe ration of channel width of PMOS and NMOS and explain?26、为什么一个标准的倒相器中P管的宽长比要比N管的宽长比大?(仕兰微电子)27、用mos管搭出一个二输入与非门.(扬智电子笔试)28、please draw the transistor level schematic of a cmos 2 input AND gate andexplain which input has faster response for output r

12、ising edge.(less delaytime).(威盛笔试题circuit design-beijing-03.11.09)29、画出NOT,NAND,NOR的符号,真值表,还有transistor level的电路.(Infineon笔试)30、画出CMOS的图,画出tow-to-one mux gate.(威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题)31、用一个二选一mux和一个inv实现异或.(飞利浦-大唐笔试)32、画出Y=A*B+C的cmos电路图.(科广试题)33、用逻辑们和cmos电路实现ab+cd.(飞利浦-大唐笔试)34、画出CMOS电路的晶体管级电路图,实现Y=

13、A*B+C(D+E).(仕兰微电子)35、利用4选1实现F(x,y,z)=xz+yz.(未知)36、给一个表达式f=xxxx+xxxx+xxxxx+xxxx用最少数量的与非门实现(实际上就是化简).37、给出一个简单的由多个NOT,NAND,NOR组成的原理图,根据输入波形画出各点波形.(Infineon笔试)38、为了实现逻辑(A XOR B)OR (C AND D),请选用以下逻辑中的一种,并说明为什么?1)INV 2)AND 3)OR 4)NAND 5)NOR 6)XOR 答案:NAND(未知)39、用与非门等设计全加法器.(华为)40、给出两个门电路让你分析异同.(华为)41、用简单电

14、路实现,当A为输入时,输出B波形为(仕兰微电子)42、A,B,C,D,E进行投票,多数服从少数,输出是F(也就是如果A,B,C,D,E中1的个数比0多,那么F输出为1,否则F为0),用与非门实现,输入数目没有限制.(未知)43、用波形表示D触发器的功能.(扬智电子笔试)44、用传输门和倒向器搭一个边沿触发器.(扬智电子笔试)45、用逻辑们画出D触发器.(威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题)46、画出DFF的结构图,用verilog实现之.(威盛)47、画出一种CMOS的D锁存器的电路图和版图.(未知)48、D触发器和D锁存器的区别.(新太硬件面试)49、简述latch和filp-f

15、lop的异同.(未知)50、LATCH和DFF的概念和区别.(未知)51、latch与register的区别,为什么现在多用register.行为级描述中latch如何产生的.(南山之桥)52、用D触发器做个二分颦的电路.又问什么是状态图.(华为)53、请画出用D触发器实现2倍分频的逻辑电路?(汉王笔试)54、怎样用D触发器、与或非门组成二分频电路?(东信笔试)55、How many flip-flop circuits are needed to divide by 16? (Intel) 16分频?56、用filp-flop和logic-gate设计一个1位加法器,输入carryin和cu

16、rrent-stage,输出carryout和next-stage. (未知)57、用D触发器做个4进制的计数.(华为)58、实现N位Johnson Counter,N=5.(南山之桥)59、用你熟悉的设计方式设计一个可预置初值的7进制循环计数器,15进制的呢?(仕兰微电子)60、数字电路设计当然必问Verilog/VHDL,如设计计数器.(未知)61、BLOCKING NONBLOCKING 赋值的区别.(南山之桥)62、写异步D触发器的verilog module.(扬智电子笔试)module dff8(clk , reset, d, q);input clk;input reset;in

17、put 7:0 d;output 7:0 q;reg 7:0 q;always (posedge clk or posedge reset) if(reset) q = 0; else q = d;endmodule63、用D触发器实现2倍分频的Verilog描述? (汉王笔试)module divide2( clk , clk_o, reset); input clk , reset; output clk_o; wire in;reg out ; always ( posedge clk or posedge reset) if ( reset) out = 0; else out = i

18、n; assign in = out; assign clk_o = out; endmodule64、可编程逻辑器件在现代电子设计中越来越重要,请问:a) 你所知道的可编程逻辑器件有哪些? b) 试用VHDL或VERILOG、ABLE描述8位D触发器逻辑.(汉王笔试)PAL,PLD,CPLD,FPGA.module dff8(clk , reset, d, q);input clk;input reset;input d;output q;reg q;always (posedge clk or posedge reset) if(reset) q = 0; else q = d;endmo

19、dule65、请用HDL描述四位的全加法器、5分频电路.(仕兰微电子)66、用VERILOG或VHDL写一段代码,实现10进制计数器.(未知)67、用VERILOG或VHDL写一段代码,实现消除一个glitch.(未知)68、一个状态机的题目用verilog实现(不过这个状态机画的实在比较差,很容易误解的).(威盛VIA 2003.11.06 上海笔试试题)69、描述一个交通信号灯的设计.(仕兰微电子)70、画状态机,接受1,2,5分钱的卖报机,每份报纸5分钱.(扬智电子笔试)71、设计一个自动售货机系统,卖soda水的,只能投进三种硬币,要正确的找回钱数. (1)画出fsm(有限状态机);(

20、2)用verilog编程,语法要符合fpga设计的要求.(未知)72、设计一个自动饮料售卖机,饮料10分钱,硬币有5分和10分两种,并考虑找零:(1)画出fsm(有限状态机);(2)用verilog编程,语法要符合fpga设计的要求;(3)设计工程中可使用的工具及设计大致过程.(未知)73、画出可以检测10010串的状态图,并verilog实现之.(威盛)74、用FSM实现101101的序列检测模块.(南山之桥)a为输入端,b为输出端,如果a连续输入为1101则b输出为1,否则为0.例如a: 0001100110110100100110 b: 0000000000100100000000 请画

21、出state machine;请用RTL描述其state machine.(未知)75、用verilog/vddl检测stream中的特定字符串(分状态用状态机写).(飞利浦-大唐笔试)76、用verilog/vhdl写一个fifo控制器(包括空,满,半满信号).(飞利浦-大唐笔试)77、现有一用户需要一种集成电路产品,要求该产品能够实现如下功能:y=lnx,其中,x为4位二进制整数输入信号.y为二进制小数输出,要求保留两位小数.电源电压为35v假设公司接到该项目后,交由你来负责该产品的设计,试讨论该产品的设计全程.(仕兰微电子)78、sram,falsh memory,及dram的区别?(新

22、太硬件面试)79、给出单管DRAM的原理图(西电版数字电子技术基础作者杨颂华、冯毛官205页图9-14b),问你有什么办法提高refresh time,总共有5个问题,记不起来了.(降低温度,增大电容存储容量)(Infineon笔试)80、Please draw schematic of a common SRAM cell with 6 transistors,point outwhich nodes can store data and which node is word line control? (威盛笔试题circuit design-beijing-03.11.09)81、名词:

23、sram,ssram,sdram名词IRQ,BIOS,USB,VHDL,SDRIRQ: Interrupt ReQuestBIOS: Basic Input Output SystemUSB: Universal Serial BusVHDL: VHIC Hardware Description LanguageSDR: Single Data Rate 压控振荡器的英文缩写(VCO). 动态随机存储器的英文缩写(DRAM).名词解释,无聊的外文缩写罢了,比如PCI、ECC、DDR、interrupt、pipeline、IRQ,BIOS,USB,VHDL,VLSI VCO(压控振荡器) RAM

24、 (动态随机存储器),FIR IIR DFT(离散傅立叶变换)或者是中文的,比如:a.量化误差 b.直方图 c.白平衡FPGA工程师面试试题011 什么是Setup 和Holdup时间？2 什么是竞争与冒险现象？怎样判断？如何消除？3 用D触发器实现2倍分频的逻辑电路？.4 什么是线与逻辑，要实现它，在硬件特性上有什么具体要求？5 什么是同步逻辑和异步逻辑？6 请画出微机接口电路中，典型的输入设备与微机接口逻辑示意图（数据接口、控制接口、所存器/缓冲器）。7 你知道那些常用逻辑电平？TTL与COMS电平可以直接互连吗？8 可编程逻辑器件在现代电子设计中越来越重要，请问：你所知道的可编程逻辑器件

25、有哪些？9 试用VHDL或VERILOG、ABLE描述8位D触发器逻辑。10 设想你将设计完成一个电子电路方案。请简述用EDA软件（如PROTEL）进行设计（包括原理图和PCB图）到调试出样机的整个过程。在各环节应注意哪些问题？11 用逻辑门和cmos电路实现ab+cd12 用一个二选一mux和一个inv实现异或13 给了reg的setup,hold时间，求中间组合逻辑的delay范围。14 如何解决亚稳态15 用verilog/vhdl写一个fifo控制器16 用verilog/vddl检测stream中的特定字符串17 用mos管搭出一个二输入与非门。18 集成电路前段设计流程，写出相关的

26、工具。19 名词IRQ,BIOS,USB,VHDL,SDR20 unix 命令cp -r, rm,uname21 用波形表示D触发器的功能22 写异步D触发器的verilog module23 What is PC Chipset?24 用传输门和反向器搭一个边沿触发器25 画状态机，接受1，2，5分钱的卖报机，每份报纸5分钱答案1 什么是Setup 和Holdup时间？建立时间(Setup Time)和保持时间（Hold time）。建立时间是指在时钟边沿前，数据信号需要保持不变的时间。保持时间是指时钟跳变边沿后数据信号需要保持不变的时间。见图1。如果不满足建立和保持时间的话，那么DFF将不

27、能正确地采样到数据，将会出现metastability的情况。如果数据信号在时钟沿触发前后持续的时间均超过建立和保持时间，那么超过量就分别被称为建立时间裕量和保持时间裕量。图1 建立时间和保持时间示意图2什么是竞争与冒险现象？怎样判断？如何消除？在组合逻辑中，由于门的输入信号通路中经过了不同的延时，导致到达该门的时间不一致叫竞争。产生毛刺叫冒险。如果布尔式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象。解决方法：一是添加布尔式的消去项，二是在芯片外部加电容。3 用D触发器实现2倍分频的逻辑电路？Verilog描述：module divide2( clk , clk_o, reset); input c

28、lk , reset; output clk_o; wire in;reg out ; always ( posedge clk or posedge reset) if ( reset) out = 0; else out = in; assign in = out; assign clk_o = out; endmodule图形描述：4 什么是线与逻辑，要实现它，在硬件特性上有什么具体要求？ 线与逻辑是两个输出信号相连可以实现与的功能。在硬件上，要用oc门来实现，由于不用oc门可能使灌电流过大，而烧坏逻辑门。 同时在输出端口应加一个上拉电阻。5 什么是同步逻辑和异步逻辑？ 同步逻辑是时钟之

29、间有固定的因果关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。6 请画出微机接口电路中，典型的输入设备与微机接口逻辑示意图（数据接口、控制接口、所存器/缓冲器）。7 你知道那些常用逻辑电平？TTL与COMS电平可以直接互连吗？ 12，5，3.3TTL和CMOS不可以直接互连，由于TTL是在0.3-3.6V之间，而CMOS则是有在12V的有在5V的。CMOS输出接到TTL是可以直接互连。TTL接到CMOS需要在输出端口加一上拉电阻接到5V或者12V。8 可编程逻辑器件在现代电子设计中越来越重要，请问：你所知道的可编程逻辑器件有哪些？PAL，PLD，CPLD，FPGA。9 试用VHDL或VERILOG、ABLE描述8位D触发器逻辑。module dff8(clk , reset, d, q);input clk;input reset;input 7:0 d;output 7:0 q;reg 7:0 q;always (posedge clk or posedge reset) if(reset) q = 0; else q =