【EDA技术】EDA,全称Electronic Design Automation,是电子设计自动化技术,主要用于设计复杂的电子系统,包括硬件描述语言(HDL)、仿真工具、综合工具、布局布线工具等,能够帮助工程师实现从概念到产品的完整设计流程。
【可编程器件】可编程器件分为两大类:现场可编程逻辑门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。FPGA基于SRAM,可以重复编程,如Altera和Xilinx是国际上较大的两家FPGA制造商。CPLD通常具有固定的逻辑结构,但比FPGA更简单,适用于中等规模的逻辑设计。
【Verilog HDL设计】Verilog HDL是一种硬件描述语言,用于描述数字系统的结构和行为。它支持自顶向下的设计方法,即从系统层面开始,逐步细化到每个模块。在Verilog中,阻塞赋值(=)和非阻塞赋值(<=)是两种重要的赋值方式。阻塞赋值会立即更新变量的值,而非阻塞赋值则在当前进程结束后再更新,这对于描述并行和时序逻辑至关重要。
【大规模可编程器件】大规模可编程器件主要包括FPGA和CPLD。FPGA,如Altera公司的MAX7000系列,是一种基于查找表(LUT)的结构,可在线配置,而CPLD则基于乘积项结构,适用于固定功能的逻辑设计。
【设计流程】基于EDA软件的FPGA/CPLD设计流程通常包括:原理图/HDL文本输入→逻辑综合→功能仿真→分配管脚→适配→编程下载→硬件测试。其中,逻辑综合将高级语言描述转化为门级网表,功能仿真验证设计的逻辑功能,适配优化布局布线,最后编程下载到目标设备。
【优化设计】子系统设计优化主要考虑面积优化(提高资源利用率,减少功耗)和速度优化(提高运行速度)。面积优化的方法包括资源共享、逻辑优化和串行化;而流水线设计、寄存器配平和关键路径法则属于速度优化。
【标识符规则】在Verilog HDL中,标识符应遵循一定的命名规则,不能以数字开头,如9moon是非法的,而State0、Not_Ack_0和signall是合法的。
【EDA名词解释】
- ASIC:专用集成电路,设计定制的半导体芯片。
- RTL:寄存器传输级,描述数字系统的中级抽象层次。
- FPGA:现场可编程门阵列,可编程逻辑器件。
- SOPC:可编程片上系统,集成了处理器和其他功能模块的FPGA解决方案。
- CPLD:复杂可编程逻辑器件,比FPGA更简单的可编程逻辑器件。
- LPM:参数可定制宏模块库,预定义的模块库,可以根据需求调整参数。
- EDA:电子设计自动化,电子系统设计的软件工具集合。
- IEEE:电子电气工程师协会,全球最大的专业技术组织之一。
- IP:知识产权核,可重用的硬件或软件设计模块。
- ISP:在系统可编程,允许在设备已安装后进行编程。
【简答题】
1. 阻塞赋值与非阻塞赋值的区别在于,阻塞赋值在当前语句执行时立即改变变量值,而非阻塞赋值则在当前进程结束后才更新,适合于并行逻辑描述。
2. FSM分为Mealy型和Moore型。Mealy型状态机的输出取决于当前输入和状态,而Moore型状态机的输出仅取决于当前状态。状态编码风格主要有直接编码、1-of-N编码和格雷码编码。三段式描述风格包括:状态定义、状态转换表和状态输出逻辑。
【程序注解】
给定的Verilog程序实现了一个计数器,当输入b的二进制位中有1时,sum累加1,如果sum的最高位为1,则输出a为1,否则为0。
【Verilog HDL编程题】
1. 8位全加器设计需包含输入A、B和进位输入CI,输出S和进位输出CO。通过异或和与运算实现每一位的加法,并考虑进位传递。
2. 带有异步清零、异步置位的D触发器,需要在时钟边沿检测到来时,根据D输入、清零和置位信号更新输出Q。
3. 10进制计数器需在时钟上升沿、复位和使能条件下工作,根据加载数据DIN进行计数,并提供进位输出COUT和计数输出DOUT。
这些题目覆盖了EDA考试中的基础理论、设计实践和编程应用,是备考EDA考试的关键知识点。考生应熟练掌握Verilog HDL语法、可编程逻辑器件的工作原理、设计流程及优化技巧,理解基本的数字系统设计概念。