FPGA 的一些题目

【FPGA基础知识】 FPGA（Field-Programmable Gate Array），即现场可编程门阵列，是一种可重构的集成电路，允许用户根据需求自定义逻辑电路。在电子设计领域，FPGA因其灵活性和高速设计能力而变得越来越重要。下面将详细讨论相关知识点。 1. **数字电路基础** a) **Setup 和 Holdup 时间**：Setup时间是指数据信号应在时钟信号边沿到来之前保持稳定的时间，以确保触发器正确捕获数据。Holdup时间则是数据信号在时钟边沿之后应保持稳定的时间，避免触发器在下一次时钟到来前数据发生变化。 b) **竞争与冒险现象**：当多个路径的信号同时到达触发器，可能导致输出不稳定，称为竞争。冒险是竞争的结果，表现为输出的短暂随机波动。可以通过增加延迟消除竞争，或使用滤波器消除冒险。 c) **2倍分频电路**：使用D触发器，通过设置反馈使输出在每个时钟周期翻转一次，从而实现频率减半。 d) **“线与”逻辑**：一种逻辑运算，要求所有输入同时为低电平时，输出才为低电平。在硬件上，需要使用三态门或OC门来实现。 e) **同步逻辑和异步逻辑**：同步逻辑基于全局时钟信号，所有部件在同一时刻进行操作。异步逻辑则没有统一时钟，依赖于信号的传递和局部时钟。 2. **可编程逻辑器件** a) 可编程逻辑器件种类：除了FPGA，还有 CPLD（Complex Programmable Logic Device）、PLD（Programmable Logic Device）、PAL（Programmable Array Logic）等。 b) **VHDL/VERILOG/ABEL描述D触发器**：这些是硬件描述语言，可以用来定义D触发器的逻辑行为。例如，用VHDL描述一个8位D触发器： ```vhdl entity D_FF is Port ( D : in STD_LOGIC; Clk : in STD_LOGIC; Q : out STD_LOGIC); end D_FF; architecture Behavioral of D_FF is begin process (Clk) begin if rising_edge(Clk) then Q <= D; end if; end process; end Behavioral; ``` 3. **EDA软件使用流程** 使用EDA软件（如PROTEL）设计电子电路包括原理图设计、PCB布局布线和调试。原理图设计时需注意元件库的选择和正确连接；PCB布局时要考虑信号完整性、电源稳定性以及热耗散；布线时避免短路、过长走线和信号干扰；调试阶段要检查电源、接地、阻抗匹配等问题。 4. **面试题目解析** - 题目涉及了逻辑门电路设计、时序电路分析、亚稳态解决、FIFO控制器编写、DSP结构与应用、计算机组织、操作系统、信号处理、通信协议等多个方面的知识。 这些题目反映了FPGA开发者需要具备的广泛技能，包括数字电路、逻辑设计、硬件描述语言编程、嵌入式系统理解和系统级设计。掌握这些知识点对于理解和设计FPGA应用至关重要。在学习和实践中，不断深入理解数字电路基础，熟练运用EDA工具，掌握VHDL或Verilog编程，以及熟悉相关硬件知识，将有助于成为优秀的FPGA工程师。