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1. 简述FPGA等可编程逻辑器件设计流程

答：系统设计电路构思，设计说明与设计划分，
电路设计与输入（HDL代码、原理图），
功能仿真与测试，
逻辑综合，
门级综合，
逻辑验证与测试（综合后仿真），
布局布线，
时序仿真，
板级验证与仿真，
加载配置，
在线调试。

2. FPGA选型时要考虑哪些方面？

答：需要的逻辑资源、应用的速度要求，功耗，可靠性，价格，开发环境和开发人员的熟悉程度。
1) FPGA平台选择：根据应用的需求和算法复杂度等因素，选择合适的FPGA芯片。不同的FPGA芯片具有不同的资源和性能特征，因此需要根据应用要求进行权衡。
2) 开发工具选择：选择可编程逻辑开发工具，如Xilinx Vivado或Intel Quartus Prime等，以实现设计、调试和验证。
3) 接口标准支持：根据应用需要，选择与外部组件通信所需的接口标准，例如PCI Express、Ethernet、USB等。
4) 系统架构设计：根据应用的需求和算法复杂度，设计FPGA系统架构，并选择合适的IP核和算法实现方法。
5) 性能评估与测试：通过性能评估和测试，验证FPGA原型的正确性和性能是否符合预期，并针对性地进行优化。评估和测试的方式包括仿真、实验室测试和现场测试等。
6) 电源管理和散热设计：由于FPGA芯片功耗较高，在系统设计中需要考虑电源管理和散热设计等问题，以确保FPGA原型稳定运行。
7) 成本和时间预算：在选择FPGA平台和开发工具以及进行系统设计时，需要考虑成本和时间预算等问题。这些问题涉及到硬件和软件开发的成本、成品率、生产周期和市场前景等因素。

3. FPGA中底层资源有哪些？

答：FPGA的底层资源主要有CLB基本逻辑单元、Block RAM、Distributed RAM(分布式)、Dedicated Multipliers(专用乘法器)、DCM(数字时钟管理单元)、I/O端口。

4. FPGA的外围电路由哪些？

答：基础类外围接口：LED、拨码开关、按键；
显示类外围接口：字符LCD、VGA接口；
通信类外围接口：UART、USB2.0；
电源、时钟和复位电路：

5. 你知道那些常用逻辑电平?TTL与CMOS电平可以互联吗？其中高速的逻辑电平有哪些？

答：常用的逻辑电平标准有TTL、CMOS、LVTTL、ECL、PECL、GTL；RS232、RS422、LVDS。
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。
高速逻辑电平：LVDS、GTL、PGTL、CML、HSTL、SSTL等。
TTL:0.3~3.6V LVTTL: CMOS:5V或者12V

6. 简要描述SRAM、Flash Memory、DRAM的区别；以及nor flash和nand flash的区别。

答：
1) RAM又分为SRAM和DRAM：
SRAM（静态随机存储器）存取速度快，价格昂贵，一般用在CPU一二级缓冲，掉电资料消失，持续供电时资料一直存在，不需要动态刷新。
DRAM（动态随机存储器）存取速度比SRAM慢，但快于ROM，价格稍微便宜，掉电资料丢失，供电时需要刷新电路（因为栅极会漏电）
SDRAM（同步动态随机存储器）比DRAM多一个同步时钟。
FLASH（闪存）结合了ROM和RAM的优点，电子可擦除，断电不丢失数据，读取速度快，如U盘、MP3等
2) FLASH主要分NAND FLASH和NOR FLASH。（NOR和NAND是两种非易失闪存）：
 NOR的读速度比NAND稍快一些。
 NAND的写入速度比NOR快很多。
 NAND的4ms擦除速度远比NOR的5s快。
 norflash数据线和地址线分开，能够实现ram一样的随机寻址功能。能够读取不论什么一个字节。可是擦除仍要按块来擦。
 nandflash相同是按块擦除，可是数据线和地址线复用，不能利用地址线随机寻址。读取仅仅能按页来读取。

7. 什么是同步逻辑和异步逻辑?

答：整个设计中只有一个全局时钟成为同步逻辑；多时钟系统逻辑设计成为异步逻辑。

8. 什么是竞争和冒险，并举例说明竞争和冒险怎样消除？

答：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。

9. 多时域设计中，如何处理信号跨时域？

答：建立和保持时间如果数据发生变化，就可能发生亚稳态现象。一般来说，在单一时钟域的设计中只要系统电路的fmax能够保证，就可以避免亚稳态的发生；但是在跨时钟域的时钟的相位是异步的，亚稳态将无法避免。
此时，在跨时钟设计时的解决亚稳态的思想是：虽然亚稳态无法避免，但可以对不同的时钟域之间信号进行同步处理，防止新时钟域中第一级触发器的亚稳态信号对下级逻辑造成影响。使得在发生亚稳态后系统仍然可以稳定地工作。
单根信号下，对第2个时钟用D触发器打2拍就可以将亚稳态的影响减少到可以忽略的地步。
多根信号下：握手，速度太慢；异步FIFO；多相位/高频时钟多次采样数据。

10. IC设计中同步复位与异步复位的区别？

答：同步复位在时钟沿采复位信号，完成复位动作。
异步复位不管时钟，只要复位信号满足条件，就完成复位动作。
异步复位对复位信号要求比较高，不能有毛刺，如果其与时钟关系不确定，也可能出现亚稳态。

11. 什么是同步逻辑和异步逻辑？

答：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。

12. 同步电路和异步电路的区别？

答：电路设计可分类为同步电路和异步电路设计。同步电路利用时钟脉冲使其子系统同步运作，而异步电路不使用时钟脉冲做同步，其子系统是使用特殊的“开始”和“完成”信号使之同步。由于异步电路具有下列优点–无时钟歪斜问题、低电源消耗、平均效能而非最差效能、模块性、可组合和可复用性–因此近年来对异步电路研究增加快速。
异步电路主要是组合逻辑电路，用于产生地址译码器、FIFO或RAM的读写控制信号脉冲，其逻辑输出与任何时钟信号都没有关系，译码输出产生的毛刺通常是可以监控的。同步电路是由时序电路(寄存器和各种触发器)和组合逻辑电路构成的电路，其所有操作都是在严格的时钟控制下完成的。这些时序电路共享同一个时钟CLK，而所有的状态变化都是在时钟的上升沿(或下降沿)完成的。
同步时序逻辑电路的特点：各触发器的时钟端全部连接在一起，并接在系统时钟端，只有当时钟脉冲到来时，电路的状态才能改变。改变后的状态将一直保持到下一个时钟脉冲的到来，此时无论外部输入有无变化，状态表中的每个状态都是稳定的。
异步时序逻辑电路的特点：电路中除可以使用带时钟的触发器外，还可以使用不带时钟的触发器和延迟元件作为存储元件，电路中没有统一的时钟，电路状态的改变由外部输入的变化直接引起。

13. 对于多位的异步信号如何进行同步？

答：对以一位的异步信号可以使用一位同步器进行同步，而对于多位的异步信号，可以采用如下方法：
(1) 可以采用保持寄存器加握手信号的方法（多数据，控制，地址）；
(2) 特殊的具体应用电路结构，根据应用的不同而不同；
(3) 异步FIFO。（最常用的缓存单元是DPRAM）

14. PLL和DLL有什么区别？

答 ：DLL是基于数字抽样方式，在输入时钟和反馈时钟之间插入延迟，使输入时钟和反馈时钟的上升沿一致来实现的。又称数字锁相环。
PLL使用了电压控制延迟，用VCO来实现和DLL中类试的延迟功能。又称模拟锁相环。功能上都可以实现倍频、分频、占空比调整，但是PLL调节范围更大。

15. Latch和Register区别？

答：本质的区别在于：latch是电平触发，register是边沿触发。
register在同一时钟边沿触发下动作，符合同步电路的设计思想，而latch则属于异步电路设计，往往会导致时序分析困难，不适当的应用latch则会大量浪费芯片资源。时序设计中尽量使用register触发。

16. 锁存器Latch和触发器（flip-flop）区别？行为描述中Latch如何产生？

答：本质的区别在于：latch是电平触发，flip-flop是边沿触发。
1) latch由电平触发，非同步控制。在使能信号有效时latch相当于通路，在使能信号无效时latch保持输出状态。DFF由时钟沿触发，同步控制。
2) latch容易产生毛刺（glitch），DFF则不易产生毛刺。
3) 如果使用门电路来搭建latch和DFF，则latch消耗的门资源比DFF要少，这是latch比DFF优越的地方。
4) latch将静态时序分析变得极为复杂。一般的设计规则是：在绝大多数设计中避免产生latch。
行为描述中，如果对应所有可能输入条件，有的输入没有对应明确的输出，系统会综合出latch。
比如：always@(a or b) //缺少else语句
begin
if(a==1)
a <= b;
end

17. MOORE与MEELEY状态机的特征？

答：Moore状态机的输出仅与当前状态值有关,且只在时钟边沿到来时才会有状态变化。Mealy状态机的输出不仅与当前状态值有关,而且与当前输入值有关。

18. 状态机的编码方式有哪几种？

答：二进制，格雷码和独热码

19. 什么是三态门，简要描述两个三态门对接的示意图。

答：三态门，是指逻辑门的输出除有高、低电平两种状态外，还有第三种状态——高阻状态的门电路。高阻态相当于隔断状态（电阻很大，相当于开路）。三态门都有一个EN控制使能端，来控制门电路的通断。可以具备这三种状态的器件就叫做三态门。
两个三态门的输出（特定条件下可以）直接连接在一起，特定条件就是当两个三态门有一个处于高阻抗输出状态时。