fpga2021复习题.pdf

【FPGA设计与应用技术概览】 FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，允许用户根据需求定制硬件逻辑功能。2021年的复习题重点涉及了FPGA设计的基础知识，包括EDA（电子设计自动化），设计工具，编程语言，以及相关的设计流程和技术。 1. EDA（Electronic Design Automation）是现代电子设计的核心，它包括了从概念到最终产品的整个设计流程，例如逻辑设计、验证、综合、布局布线等。 2. 在FPGA设计中，Altera公司的Quartus II是一款常用的设计工具，它支持通过原理图输入和HDL（硬件描述语言）输入设计思想。 3. Verilog HDL是一种广泛使用的硬件描述语言，它可以被综合成电路网表文件，实现硬件逻辑功能。 4. CPLD（Complex Programmable Logic Device）是比PAL和GAL更复杂的可编程逻辑器件，而FPGA通常采用查找表（Look-up Table，LUT）结构，内部由SRAM（Static Random-Access Memory）组成。 5. JTAG（Joint Test Action Group）边界扫描技术，主要用于测试高密度器件，如CPU、DSP、ARM和PLD，同时可用于编程下载和在线逻辑分析。 6. Verilog HDL中的变量状态包括0、1、x和z，分别代表低电平、高电平、未知和高阻态。 7. 逻辑功能的定义可以通过assign语句、always过程块以及元件例化来实现。 8. 整数的书写格式包括指定宽度、进制和数值，支持二进制、十进制、十六进制和八进制表示。 9. reg和wire是Verilog中的两种主要变量类型，reg用于声明可变状态的变量，wire用于声明信号线。 10. 状态机设计中，可以使用位热码或顺序码定义状态，状态变量通常为reg型数组。 【相关知识点】 1. HDL语言：Verilog HDL和VHDL是IEEE标准的HDL语言，用于描述数字逻辑系统。 2. 设计工具：Quartus II是Altera公司的专用FPGA开发工具，ModelSim则是Mentor Graphics公司的仿真软件。 3. 设计流程：FPGA设计涵盖了模拟电路和数字电路设计，但不包括PCB设计，可以应用于高速电路、DSP系统以及SOPC（System on a Programmable Chip）设计。 4. Verilog HDL语法：包括input、output、inout端口类型和reg、wire、integer等可综合变量类型。 5. 逻辑操作：位操作如取反（~）、与（&）等，以及关键词的使用规则，如保留字一般为大写。 总结来说，FPGA设计涉及多方面知识，包括EDA工具的使用，硬件描述语言的理解，以及设计规范和流程的掌握。学习者需要熟悉Quartus II、Verilog HDL等工具和语言，理解CPLD和FPGA的结构差异，以及JTAG等测试和编程接口的使用。此外，还需掌握状态机设计、数字逻辑操作以及综合和仿真等核心概念。