EDA技术与VHDL程序设计基础教程习题答案 第1章EDA习题答案 1.8.1填空 1.EDA的英文全称是Electronic Design Automation 2.EDA技术经历了计算机辅助设计CAD阶段、计算机辅助工程设计CAE阶段、现代电子系统设计自动化EDA阶段三个发展阶段 3. EDA技术的应用可概括为PCB设计、ASIC设计、CPLD/FPGA设计三个方向 4.目前比较流行的主流厂家的EDA软件有Quartus II、ISE、ModelSim、ispLEVER 5.常用的设计输入方式有原理图输入、文本输入、状态机输入 6.常用的硬件描述语言有VHDL、V erilog 7.逻辑综合后生成的网表文件为EDIF 8.布局布线主要完成将综合器生成的网表文件转换成所需的下载文件 9.时序仿真较功能仿真多考虑了器件的物理模型参数 10.常用的第三方EDA工具软件有Synplify/Synplify Pro、Leonardo Spectrum 1.8.2选择 1.EDA技术发展历程的正确描述为（A） A CAD->CAE->EDA B EDA->CAD->CAE C EDA->CAE->CAD D CAE->CAD->EDA 2.Altera的第四代EDA集成开发环境为（C） A Modelsim B MUX+Plus II C Quartus II D ISE 3.下列EDA工具中，支持状态图输入方式的是（B） A Quartus II B ISE C ispDesignEXPERT
D Syplify Pro 4.下列几种仿真中考虑了物理模型参数的仿真是（A） A时序仿真 B 功能仿真 C 行为仿真 D 逻辑仿真 5.下列描述EDA工程设计流程正确的是（C） A输入->综合->布线->下载->仿真 B布线->仿真->下载->输入->综合 C输入->综合->布线->仿真->下载 D输入->仿真->综合->布线->下载 6.下列编程语言中不属于硬件描述语言的是（D） A VHDL B V erilog C ABEL D PHP 1.8.3问答 1.结合本章学习的知识，简述什么是EDA技术？谈谈自己对EDA技术的认识？ 答：EDA（Electronic Design Automation）工程是现代电子信息工程领域中一门发展迅速的新技术。 2.简要介绍EDA技术的发展历程？ 答：现代EDA技术是20世纪90年代初从计算机辅助设计、辅助制造和辅助测试等工程概念发展而来的。它的成熟主要经历了计算机辅助设计（CAD，Computer Aided Design）、计算机辅助工程设计（CAED，Computer Aided Engineering Design）和电子设计自动化（EDA，Electronic System Design Automation）三个阶段。 3.什么是SOC？什么是SOPC？ 答：SOC （System on Chip，片上系统） SOPC（System on a Programmable Chip，片上可编程系统) 4.对目标器件为CPLD/FPGA的VHDL设计，主要有几个步骤？每步的作用和结果分别是什
第一章 1-1 EDA 技术与ASIC 设计与FPGA 开发有什么关系? 答:利用EDA 技术进行电子系统设计得最后目标就是完成专用集成电路ASIC 得设计与实现;FPGA 与CPLD 就是实现 这一途径得主流器件。FPGA 与CPLD 通常也被称为可编程专用IC,或可编程ASIC。FPGA 与CPLD 得应用就是EDA 技术 有机融合软硬件电子设计技术、SoC(片上系统)与ASIC 设计,以及对自动设计与自动实现最典型得诠释。 1-2 与软件描述语言相比,VHDL 有什么特点? P6 答:编译器将软件程序翻译成基于某种特定CPU 得机器代码,这种代码仅限于这种CPU 而不能移植,并且机器 代码不代表硬件结构,更不能改变CPU 得硬件结构,只能被动地为其特定得硬件电路结构所利用。综合器将VHDL 程序转化得目标就是底层得电路结构网表文件,这种满足VHDL 设计程序功能描述得电路结构,不依赖于任何特定硬 件环境;具有相对独立性。综合器在将VHDL(硬件描述语言)表达得电路功能转化成具体得电路结构网表过程中,具 有明显得能动性与创造性,它不就是机械得一一对应式得“翻译”,而就是根据设计库、工艺库以及预先设置得各类约 束条件,选择最优得方式完成电路结构得设计。 l-3 什么就是综合?有哪些类型?综合在电子设计自动化中得地位就是什么? 什么就是综合? 答:在电子设计领域中综合得概念可以表示为:将用行为与功能层次表达得电子系统转换为低层 次得便于具体实现得模块组合装配得过程。 有哪些类型? 答:(1)从自然语言转换到VHDL 语言算法表示,即自然语言综合。(2)从算法表示转换到寄存器 传输级(RegisterTransport Level,RTL),即从行为域到结构域得综合,即行为综合。(3)从RTL 级表示转换到逻 辑门(包括触发器)得表示,即逻辑综合。(4)从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC 设计),或转换到FPGA 得配置网表 文件,可称为版图综合或结构综合。 综合在电子设计自动化中得地位就是什么? 答:就是核心地位(见图1-3)。综合器具有更复杂得工作环境,综合器 在接受VHDL 程序并准备对其综合前,必须获得与最终实现设计电路硬件特征相关得工艺库信息,以及获得优化综 合得诸多约束条件信息;根据工艺库与约束条件信息,将VHDL 程序转化成电路实现得相关信息。 1-4 在EDA 技术中,自顶向下得设计方法得重要意义就是什么? P7~10 答:在EDA 技术应用中,自顶向下得设计方法,就就是在整个设计流程中各设计环节逐步求精得过程。 1-5 IP 在EDA 技术得应用与发展中得意义就是什么? P11~12 答:IP 核具有规范得接口协议,良好得可移植与可测试性,为系统开发提供了可靠得保证。 第二章 2-1 叙述EDA 得FPGA/CPLD 设计流程。P13~16 答:1、设计输入(原理图/HDL 文本编辑);2、综合;3、适配;4、时序仿真与功能仿真;5、编程下载;6、硬件测试。 2-2 IP 就是什么?IP 与EDA 技术得关系就是什么? P24~26 IP 就是什么? 答:IP 就是知识产权核或知识产权模块,用于ASIC 或FPGA/CPLD 中得预先设计好得电路功能模块。 IP 与EDA 技术得关系就是什么? 答:IP 在EDA 技术开发中具有十分重要得地位;与EDA 技术得关系分有软IP、 固IP、硬IP:软IP 就是用VHDL 等硬件描述语言描述得功能块,并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能;软IP 通常就是以硬件描述语言HDL 源文件得形式出现。固IP 就是完成了综合得功能块,具有较大得设计深度,以网表文件 得形式提交客户使用。硬IP 提供设计得最终阶段产品:掩模。 2-3 叙述ASIC 得设计方法。P18~19 答:ASIC 设计方法,按版图结构及制造方法分有半定制(Semi-custom)与全定制(Full-custom)两种实现方法。 全定制方法就是一种基于晶体管级得,手工设计版图得制造方法。 半定制法就是一种约束性设计方式,约束得目得就是简化设计,缩短设计周期,降低设计成本,提高设计正确率。 半定制法按逻辑实现得方式不同,可再分为门阵列法、标准单元法与可编程逻辑器件法。 2-4 FPGA/CPLD 在ASIC 设计中有什么用途? P16,18 答:FPGA/CPLD 在ASIC 设计中,属于可编程ASIC 得逻辑器件;使设计效率大为提高,上市得时间大为缩短。 2-5 简述在基于FPGA/CPLD 得EDA 设计流程中所涉及得EDA 工具,及其在整个流程中得作用。P19~23 答:基于FPGA/CPLD 得EDA 设计流程中所涉及得EDA 工具有:设计输入编辑器(作用:接受不同得设计输 入表达方式,如原理图输入方式、状态图输入方式、波形输入方式以及HDL 得文本输入方式。);HDL 综合器(作用: HDL 综合器根据工艺库与约束条件信息,将设计输入编辑器提供得信息转化为目标器件硬件结构细节得信息,并在 数字电路设计技术、化简优化算法以及计算机软件等复杂结体进行优化处理);仿真器(作用:行为模型得表达、 电子系统得建模、逻辑电路得验证及门级系统得测试);适配器(作用:完成目标系统在器件上得布局与布线);下 载器(作用:把设计结果信息下载到对应得实际器件,实现硬件设计)。 第三章 3-1 OLMC(输出逻辑宏单元)有何功能?说明GAL 就是怎样实现可编程组合电路与时序电路得。P34~36 OLMC 有何功能? 答:OLMC 单元设有多种组态,可配置成专用组合输出、专用输入、组合输出双向口、寄存器 输出、寄存器输出双向口等。 说明GAL 就是怎样实现可编程组合电路与时序电路得? 答:GAL(通用阵列逻辑器件)就是通过对其中得OLMC (输出逻辑宏单元)得编程与三种模式配置(寄存器模式、复合模式、简单模式),实现组合电路与时序电路设计 得。 3-2 什么就是基于乘积项得可编程逻辑结构? P33~34,40 答:GAL、CPLD 之类都就是基于乘积项得可编程结构;即包含有可编程与阵列与固定得或阵列得PAL(可编程阵
第一章 1-1 EDA技术与ASIC设计和FPGA开发有什么关系? P3~4 答：利用EDA技术进行电子系统设计的最后目标是完成专用集成电路ASIC的设计和实现；FPGA和CPLD是实现这一途径的主流器件。FPGA和CPLD通常也被称为可编程专用IC，或可编程ASIC。FPGA和CPLD的应用是EDA技术有机融合软硬件电子设计技术、SoC（片上系统）和ASIC设计，以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。 1-2与软件描述语言相比，VHDL有什么特点? P6 答：编译器将软件程序翻译成基于某种特定CPU的机器代码，这种代码仅限于这种CPU而不能移植，并且机器代码不代表硬件结构，更不能改变CPU的硬件结构，只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。综合器将VHDL 程序转化的目标是底层的电路结构网表文件，这种满足VHDL设计程序功能描述的电路结构，不依赖于任何特定硬件环境；具有相对独立性。综合器在将VHDL(硬件描述语言)表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中，具有明显的能动性和创造性，它不是机械的一一对应式的“翻译”，而是根据设计库、工艺库以及预先设置的各类约束条件，选择最优的方式完成电路结构的设计。 l-3什么是综合?有哪些类型?综合在电子设计自动化中的地位是什么? P5 什么是综合? 答：在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。 有哪些类型? 答：(1)从自然语言转换到VHDL语言算法表示，即自然语言综合。(2)从算法表示转换到寄存器传输级(RegisterTransport Level，RTL)，即从行为域到结构域的综合，即行为综合。(3)从RTL级表示转换到逻辑门(包括触发器)的表示，即逻辑综合。(4)从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC设计)，或转换到FPGA的配置网表文件，可称为版图综合或结构综合。 综合在电子设计自动化中的地位是什么? 答：是核心地位（见图1-3）。综合器具有更复杂的工作环境，综合器在接受VHDL程序并准备对其综合前，必须获得与最终实现设计电路硬件特征相关的工艺库信息，以及获得优化综合的诸多约束条件信息；根据工艺库和约束条件信息，将VHDL程序转化成电路实现的相关信息。 1-4在EDA技术中，自顶向下的设计方法的重要意义是什么? P7~10 答：在EDA技术应用中，自顶向下的设计方法，就是在整个设计流程中各设计环节逐步求精的过程。 1-5 IP在EDA技术的应用和发展中的意义是什么? P11~12 答：IP核具有规范的接口协议，良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。 第二章 2-1 叙述EDA的FPGA/CPLD设计流程。P13~16 答：1.设计输入(原理图/HDL文本编辑)；2.综合；3.适配；4.时序仿真与功能仿真；5.编程下载；6.硬件测试。 2-2 IP是什么?IP与EDA技术的关系是什么? P24~26 IP是什么? 答：IP是知识产权核或知识产权模块，用于ASIC或FPGA/CPLD中的预先设计好的电路功能模块。 IP与EDA技术的关系是什么?答：IP在EDA技术开发中具有十分重要的地位；与EDA技术的关系分有软IP、固IP、硬IP：软IP是用VHDL等硬件描述语言描述的功能块，并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能；软IP 通常是以硬件描述语言HDL源文件的形式出现。固IP是完成了综合的功能块，具有较大的设计深度，以网表文件的形式提交客户使用。硬IP提供设计的最终阶段产品：掩模。 2-3 叙述ASIC的设计方法。P18~19 答：ASIC设计方法,按版图结构及制造方法分有半定制(Semi-custom)和全定制(Full-custom)两种实现方法。 全定制方法是一种基于晶体管级的，手工设计版图的制造方法。 半定制法是一种约束性设计方式，约束的目的是简化设计，缩短设计周期，降低设计成本，提高设计正确率。半定制法按逻辑实现的方式不同，可再分为门阵列法、标准单元法和可编程逻辑器件法。 2-4 FPGA/CPLD在ASIC设计中有什么用途? P16,18 答：FPGA/CPLD在ASIC设计中，属于可编程ASIC的逻辑器件；使设计效率大为提高，上市的时间大为缩短。 2-5 简述在基于FPGA/CPLD的EDA设计流程中所涉及的EDA工具，及其在整个流程中的作用。 P19~23答：基于FPGA/CPLD的EDA设计流程中所涉及的EDA工具有：设计输入编辑器（作用：接受不同的设计输
《EDA技术实用教程(第四版)》习题 3 习题 3-1 画出与以下实体描述对应的原理图符号元件: ENTITY buf3s IS --实体1:三态缓冲器 PORT(input:IN STD_LOGIC; --输入端 enable:IN STD_LOGIC; --使能端 output:OUT STD_LOGIC); --输出端 END buf3s ; ENTITY mux21 IS --实体2: 2选1多路选择器 PORT(in0, in1,sel: IN STD_LOGIC; output:OUT STD_LOGIC); 3-2 图3-16所示的是4选1多路选择器,试分别用IF_THEN语句和CASE语句的表达方式写出此电路的VHDL程序,选择控制信号s1和s0的数据类型为STD_LOGIC_VECTOR;当s1=’0’,s0=’0’；s1=’0’,s0=’1’；s1=’1’,s0=’0’和s1=’1’,s0=’1’时,分别执行y<=a、y<=b、y<=c、y<=d。 图3-16 4选1多路选择器 --解1：用IF_THEN语句实现4选1多路选择器 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; mux21 in0 output in1 sel buf3s input output enable
ENTITY mux41 IS PORT (a,b,c,d: IN STD_LOGIC; s0: IN STD_LOGIC; s1: IN STD_LOGIC; y: OUT STD_LOGIC); END ENTITY mux41; ARCHITECTURE if_mux41 OF mux41 IS SIGNAL s0s1 : STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);--定义标准逻辑位矢量数据BEGIN s0s1<=s1&s0; --s1相并s0,即s1与s0并置操作 PROCESS(s0s1,a,b,c,d) BEGIN IF s0s1 = "00" THEN y <= a; ELSIF s0s1 = "01" THEN y <= b; ELSIF s0s1 = "10" THEN y <= c; ELSE y <= d; END IF; END PROCESS; END ARCHITECTURE if_mux41; --解2：用CASE语句实现4选1多路选择器 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux41 IS PORT (a,b,c,d: IN STD_LOGIC; s0: IN STD_LOGIC; s1: IN STD_LOGIC; y: OUT STD_LOGIC); END ENTITY mux41; ARCHITECTURE case_mux41 OF mux41 IS SIGNAL s0s1 : STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0);--定义标准逻辑位矢量数据类型BEGIN s0s1<=s1&s0; --s1相并s0,即s1与s0并置操作 PROCESS(s0s1,a,b,c,d) BEGIN CASE s0s1 IS --类似于真值表的case语句 WHEN "00" => y <= a; WHEN "01" => y <= b; WHEN "10" => y <= c; WHEN "11" => y <= d; WHEN OTHERS =>NULL ; END CASE; END PROCESS; END ARCHITECTURE case_mux41;
EDA技术与VHDL语言课程设计 课程设计 EDA技术与VHDL语言 课程设计报告 班级: 电信11-2班 姓名: 董元伟 学号: 1106110205 指导教师: 李铁 成绩: 电子与信息工程学院 信息与通信工程系 - 2 - 课程设计;数字密码锁 目录 摘 要 ..................................................................... .......................................... - 3 - 一、设计目 的 ..................................................................... ............................ - 4 - 二、设计内容和要 求 ..................................................................... .................. - 4 - 1、用户开 锁 ..................................................................... ......................... - 5 -
2、管理员解除警 报 ..................................................................... .............. - 5 - 3、管理员修改密 码 ..................................................................... .............. - 5 - 4、定时返 回 ..................................................................... ......................... - 6 - 三、设计思路和系统结构...................................................................... ............ - 6 - 1、设计模 块 ..................................................................... ......................... - 6 - 2、系统结构和数字密码锁原理 图 .............................................................. - 7 - 3、设计思 路 ..................................................................... ......................... - 8 - 四、实验设计程序 如 ..................................................................... ................... - 9 - 五、创建测试平台仿真结 果 ..................................................................... ....... - 21 - 参考文
13-1进程有哪几种主要类型？不完全组合进程是 由什么原因引起的？有什么特点？如何避免？ 解：两种： （1） begin 顺序语句 end process （2） begin wait 语句； 顺序语句 end process 两个的主要不同就在于敏感信号的不同 13-2比较CASE 语句与WITH_SELECT 语句，叙述它 们的异同点。并用WITH_SELECT_WHEN 语句描述4个16位至1个16位输出的4选1多路选择器。 答：①相同点：CASE 语句中各子句的条件不能有重叠，必须包容所有的条件；WITH_SECLECT 语句也不允许选择值有重叠现象，也不允许选择值涵盖不全的情况。另外，两者对子句各选择值的测试都具有同步性，都依赖于敏感信号的变化。 不同点：CASE 语句只能在进程中使用，至少包含一个条件语句，可以有多个赋值目标；WITH_SECLECT 语句根据满足的条件，对信号进行赋值，其赋值目标只有一个，且必须是信号。 ②LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY mux IS PORT( dina : IN STD_LOGIC_VECTOR(0 to 15); dinb : IN STD_LOGIC_VECTOR(0 to 15); dinc : IN STD_LOGIC_VECTOR(0 to 15); dind : IN STD_LOGIC_VECTOR(0 to 15); sel: IN STD_LOGIC_VECTOR(0 to 1); dout : OUT STD_LOGIC_VECTOR(0 to 15)); END mux; ARCHITECTURE rtl OF mux IS BEGIN with sel select dout<=dina WHEN "00", dinb WHEN "01", dinc WHEN "10", dind WHEN "11", "ZZZZZZZZZZZZZZZZ" when others; END rtl; 13-3 为什么说一条并行赋值语句可以等效为一 个进程？如果是这样的话，该语句咋么实现敏感信号的检测？ 解：因为信号赋值语句的共同点是赋值目标必须都是信号，所有赋值语句与其它并行语句一样，在结构体内的执行是同时发生的，与它们的书写顺序没有关系，所以每一信号赋值语句都相当于一条缩写的进程语句。由于这条语句的所有输入信号都被隐性地列入此缩写进程的敏感信号表中，故任何信号的变化都将相关并行语句的赋值操作，这样就实现了敏感信号的检测。 13-4 在STRING,TIME ，REAL,BIT 数据类型中，VHDL 综合器支持哪些类型？ 答：VHDL 支持BIT 类型和STRING 类型，其他属于用户定义的数据类型不能综合 13-5 判断下列VHDL 标识符是否合法，如果有误 则指出原因16#0FA#，10#12F#，8#789#，8#356#，2#0101010#，74HC245，\74HC574\，CLR/RESET ，\IN 4/SCLK\， D100%。 答：识符用法规定：（1）只能包含英文字母，数字，下划线（2）标识符的首字符只能是字母。故： （1）16#0FA#错在首字符是数字，且包含非法字符“#“。 10#12F#、8#789#，8#356#，2#0101010#，74HC245也是犯同一错误。 （2）\74HC574\,CLR/RESET,\IN4/SCLK\,D100%都 是非法,包含非法字符…. 13-6 数据类型BIT,INTEGER 和BOOLEAN 分别定义 在那个库中？哪些库和程序包总是可见的？ 答：BIT 定义在IEEE 库中，INTEGER 和BOOLEAN 定义在STD 库中，除了STD 库和WORK 库外，IEEE 库面向ASIC 的库和用户自定义的库及其中的包集合 13-7 函数与过程的设计与功能有什么区别? 调用上有什么区别? 1.函数的定义由函数首和函数体两部分组成，在进程或结构体中不必定义函数首，而在程序包中必须定义函数首。 过程也由过程首和过程体构成，在进程或结构体中不必定义过程首，而在过程包中必须定义过程首。 2.函数是串行，过程是串行。 3区别：(1)参数表的区别。函数的参数表是用来定义输出值的，所以不必以显式表示参数的方向；过程的参数表可以对常数、变量和信号三类数据对象目标作出说明，并用关键词IN 、OUT 和INOUT 定
《EDA技术与VHDL语言设计》 课程设计 题目：交通灯控制器 姓名： ***** 院系：电子信息工程系 专业：电子信息工程 班级：电信112班 学号： ****** 指导教师： ****** 2013年6 月
交通灯控制器 *** （电子信息工程学系指导教师：**） 摘要：传统的交通灯控制器多数由单片机实现，本文介绍基于EDA技术设计交通灯控制器的 一种方案。EDA技术的一个重要特征是使用硬件描述语言来完成系统的设计文件，这在电子 设计领域已得到设计者的广泛采用。给出了交通灯控制器的源程序和仿真结果，仿真结果表明 该设计方案可行。 关键词：交通灯控制器；仿真；设计 1.设计原理 1.1设计要求 设计一个十字路口交通控制器，器示意图如图1.1所示，A方向和B方向歌设红（R）、黄（Y）、 绿（G）、和左拐（L）四盏灯，四种灯按合理的顺序亮灭，并能将灯亮的时间以倒计时的形式显示出来。A方向红、绿、黄、左拐灯亮的时间分别为65s、40s、5s、和15s，B方向红、绿、黄、左拐灯亮的时 间分别为55s、30s、5s、和15s。 1.2功能要求 两个方向各种灯亮的时间能够进行设置和修改，此外假设A方向是主干路，车流大，因此在 表1.2 交通灯控制器的状态 1.3设计思路和原理 根据交通灯控制器要求实现的功能，考虑用两个并行执行的always模块来分别控制A和B两个方向的四盏灯，这两个always模块使用同一个时钟信号，以进行同步。也就是说，两个always模块的敏感信号是同一个，每个模块控制一个方向的四种灯按如下顺序点亮，并往复循环：绿灯→黄灯→左拐灯→黄灯→红灯。 每种灯亮的时间采用一个减法计数器进行计数，计数器用同步预置法设计，这样只需改变计数器的
《EDA技术与VHDL基础》 课后习题答案 第一章EDA技术概述 一、填空题 1、电子设计自动化 2、非常高速集成芯片硬件描述语言 3、CAD、CAE、EDA 4、原理图输入、状态图输入、文本输入 5、VHDL、Verilog HDL 6、硬件特性 二、选择题 1、A 2、C 3、A 4、D 5、C 6、D 7、A 第二章可编程逻辑器件基础 一、填空题 1、PLD 2、Altera公司、Xilinx公司、Lattice公司 3、基于反熔丝编程的FPGA 4、配置芯片 二、选择题 1、D 2、C 3、C 4、D 第三章VHDL程序初步——程序结构 一、填空题 1、结构、行为、功能、接口 2、库和程序包、实体、结构体、配置 3、实体名、类型表、端口表、实体说明部分
4、结构体说明语句、功能语句 5、端口的大小、实体中子元件的数目、实体的定时特性 6、设计库 7、元件、函数 8、进程PROCESS、过程PROCEDURE 9、顺序语句、并行语句 二、选择题 1、D 2、C 3、C 4、B 5、D 6、B 7、A 8、C 三、简答题 2、 LIBRARY IEEE; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL; ENTITY nand_3in IS PORT(a,b,c:IN STD_LOGIC; y:OUT STD_LOGIC); END; ARCHITECTURE bhv OF nand_3in IS BEGIN y<=NOT(a AND b AND c); END bhv; 5、0000 6、（247） 第四章VHDL基础 一、填空题 1、顺序语句、并行语句 2、跳出本次循环 3、等待、信号发生变化时 4、函数、过程 5、值类属性、函数类属性、信号类属性、数据类型类属性、数据范围类属性 6、程序调试、时序仿真 7、子程序、子程序 二、选择题
第3章 VHDL 基础 3-1 如图所示 input output enable buf3s mux21 in0in1output sel 3-2 程序： IF_THEN 语句 LIBRARY IEEE ; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ; ENTITY mux21 S PORT ( s1,s0 : IN STD_LOGIC_VECTOR ; a,b,c,d : IN STD_LOGIC ; y : OUT STD_LOGIC ) ; END ENTITY mux21 ; ARCHITECTURE one OF mux21 IS BEGIN PROCESS ( s0,s1,a,b,c,d ) BEGIN IF s1=?0? AND s0=?0? THEN y<=a ; ELSIF s1=?0? AND s0=?1? THEN y<=b ; ELSIF s1=?1? AND s0=?0? THEN y<=c ; ELSIF s1=?1? AND s0=?1? THEN y<=d ; ELSE y<=NULL ; END IF ; END PROCESS ; END ARCHITECTURE one ; CASE 语句 LIBRARY IEEE ; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ; ENTITY mux21 IS
PORT ( s1,s0 : IN STD_LOGIC_VECTOR ; a,b,c,d : IN STD_LOGIC ; y : OUT STD_LOGIC ) ; END ENTITY mux21 ; ARCHITECTURE two OF mux21 IS SIGNAL s : STD_LOGIC_VECTOR ( 1 DOWNTO 0 ) ; BEGIN s<=s1 & s0 ; PROCESS ( s ) BEGIN CASE s IS WHEN “00” => y<=a ; WHEN “01” => y<=b ; WHEN “10” => y<=c ; WHEN “11” => y<=d ; WHEN OTHERS => NULL ; END CASE ; END PROCESS ; END ARCHITECTURE two ; 3-3 程序： LIBRARY IEEE ; USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL ; ENTITY MUXK IS PORT ( s0,s1 : IN STD_LOGIC ; a1,a2,a3 : IN STD_LOGIC ; outy : OUT STD_LOGIC ) ; END ENTITY MUXK ; ARCHITECTURE double OF MUXK IS SIGNAL tmp : STD_LOGIC ; --内部连接线 SIGNAL u1_s, u1_a, u1_b, u1_y : STD_LOGIC ; SIGNAL u2_s, u2_a, u2_b, u2_y : STD_LOGIC ; BEGIN p_MUX21A_u1 : PROCESS ( u1_s, u1_a, u1_b, u1_y ) BEGIN
2.8.1填空 1.可编程逻辑器件的英文全称是Programmable Logic Device 2.可编程逻辑器件技术经历了PROM 、PLA、PAL 三个发展阶段 3. CPLD的基本结构包括可编程逻辑阵列块、输入/输出块、互联资源三个部分 4.目前市场份额较大的生产可编程逻辑器件的公司有Altera 、Xillinx 、Lattice 5.根据器件应用技术FPGA可分为基于SRAM编程的FPGA、基于反熔丝编程的FPGA 6. 快速通道/互联通道包括行互连、列互联、逻辑阵列块、逻辑单元 7.常用的的FPGA配置方式为主动串行、主动并行、菊花链 8.实际项目中，实现FPGA的配置常常需要附加一片EPROM 9.球状封装的英文缩写为BGA 10.CPLD/FPGA选型时主要考虑的因素有器件逻辑资源、芯片速度、功耗、封装2.8.2选择 1. 在下列可编程逻辑器件中，不属于高密度可编程逻辑器件的是（D） A EPLD B CPLD C FPGA D PAL 2. 在下列可编程逻辑器件中，属于易失性器件的是（D） A EPLD B CPLD C FPGA D PAL 3.下列逻辑部件中不属于Altera公司CPLD的是（A） A通用逻辑块（GLB） B可编程连线阵列（PIA） C输入输出控制（I/O） D逻辑阵列块（LAB） 4.下列逻辑部件中不属于Lattice公司CPLD的是（D） A通用逻辑块（GLB） B全局布线区（GRP） C输出布线区（ORP） D逻辑阵列块（LAB） 5.下列FPGA中不属于Xilinx公司产品的是（D） A XC4000 B Virtex
第二章 2-1 叙述EDA的FPGA/CPLD设计流程。P13~16 答：1.设计输入(原理图/HDL文本编辑)；2.综合；3.适配；4.时序仿真与功能仿真；5.编程下载；6.硬件测试。2-2 IP是什么?IP与EDA技术的关系是什么? P24~26 IP是什么? 答：IP是知识产权核或知识产权模块，用于ASIC或FPGA/CPLD中的预先设计好的电路功能模块。 IP与EDA技术的关系是什么?答：IP在EDA技术开发中具有十分重要的地位；与EDA技术的关系分有软IP、固IP、硬IP：软IP是用VHDL等硬件描述语言描述的功能块，并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能；软IP 通常是以硬件描述语言HDL源文件的形式出现。固IP是完成了综合的功能块，具有较大的设计深度，以网表文件的形式提交客户使用。硬IP提供设计的最终阶段产品：掩模。 2-3 叙述ASIC的设计方法。P18~19 答：ASIC设计方法,按版图结构及制造方法分有半定制(Semi-custom)和全定制(Full-custom)两种实现方法。 全定制方法是一种基于晶体管级的，手工设计版图的制造方法。 半定制法是一种约束性设计方式，约束的目的是简化设计，缩短设计周期，降低设计成本，提高设计正确率。半定制法按逻辑实现的方式不同，可再分为门阵列法、标准单元法和可编程逻辑器件法。 2-4 FPGA/CPLD在ASIC设计中有什么用途? P16,18 答：FPGA/CPLD在ASIC设计中，属于可编程ASIC的逻辑器件；使设计效率大为提高，上市的时间大为缩短。2-5 简述在基于FPGA/CPLD的EDA设计流程中所涉及的EDA工具，及其在整个流程中的作用。P19~23答：基于FPGA/CPLD的EDA设计流程中所涉及的EDA工具有：设计输入编辑器（作用：接受不同的设计输入表达方式，如原理图输入方式、状态图输入方式、波形输入方式以及HDL的文本输入方式。）；HDL综合器（作用：HDL综合器根据工艺库和约束条件信息，将设计输入编辑器提供的信息转化为目标器件硬件结构细节的信息，并在数字电路设计技术、化简优化算法以及计算机软件等复杂结体进行优化处理）；仿真器（作用：行为模型的表达、电子系统的建模、逻辑电路的验证及门级系统的测试）；适配器（作用：完成目标系统在器件上的布局和布线）；下载器（作用：把设计结果信息下载到对应的实际器件，实现硬件设计）。 第三章 3-1 OLMC（输出逻辑宏单元）有何功能?说明GAL是怎样实现可编程组合电路与时序电路的。P34~36 OLMC有何功能? 答：OLMC单元设有多种组态，可配置成专用组合输出、专用输入、组合输出双向口、寄存器输出、寄存器输出双向口等。 说明GAL是怎样实现可编程组合电路与时序电路的? 答：GAL（通用阵列逻辑器件）是通过对其中的OLMC （输出逻辑宏单元）的编程和三种模式配置（寄存器模式、复合模式、简单模式），实现组合电路与时序电路设计的。 3-2 什么是基于乘积项的可编程逻辑结构? P33~34，40 答：GAL、CPLD之类都是基于乘积项的可编程结构；即包含有可编程与阵列和固定的或阵列的PAL（可编程阵列逻辑）器件构成。 3-3 什么是基于查找表的可编程逻辑结构? P40~41 答：FPGA（现场可编程门阵列）是基于查找表的可编程逻辑结构。 3-4 FPGA系列器件中的LAB有何作用? P43~45 答：FPGA（Cyclone/Cyclone II）系列器件主要由逻辑阵列块LAB、嵌入式存储器块（EAB）、I/O单元、嵌入式硬件乘法器和PLL等模块构成；其中LAB（逻辑阵列块）由一系列相邻的LE（逻辑单元）构成的；FPGA可编程资源主要来自逻辑阵列块LAB。 3-5 与传统的测试技术相比，边界扫描技术有何优点? P47~50 答：使用BST（边界扫描测试）规范测试，不必使用物理探针，可在器件正常工作时在系统捕获测量的功能数
《VHDL语言与EDA技术》课程试卷（1）答案 一、分析下列代码。 1、试分析，该代码描述的是什么功能电路？ 答：模8计数器 2、 试分析，该代码描述的是什么功能电路？ 答：四位二进制码输入，LED七段码显示电路 若不写第24行代码，是否可以？说明理由。 答：不可以，否则输入0000-1001以外的数据时就无法继续执行代码。 3、试分析，在该代码中，第8行“f<=temp1 XOR temp2;”写在第九行“temp1<=a AND b; ”和第十行“temp2<=c OR d;”前面，这种书写顺序对功能的实现有没有影响？ 答：没有 该代码中有一个错误，在第4行，此行语句应改为END exam; 4、 试分析，该代码描述的是什么功能电路？ 答：通用译码器 第4句中的端口ena 是使能信号输入端，在此代码描述的电路中，ena为0还是为1时电路能有效完成期望功能？ 答：1 此代码描述中，第11句和第12句中，x'high 代表的值是多少？ 答：7 二、填空，补全下列代码。 1、output: OUT std_logic_vector( 7 downto 0) ); (OTHERS=>' Z'); 2、 q:OUT STD_LOGIC_VECTOR (1 DOWNTO 0)); SIGNAL q_tmp: STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); process( clk) IF(clk'event and clk=' 1 ')then q_tmp <= ( others =>'0'); end if; end process ;
end rtl; 三、设计程序，完成下列功能 1、 LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all; ENTITY fulladder IS PORT (a, b, cin: IN BIT; s, cout: OUT BIT); END fulladder; ARCHITECTURE rtl OF fulladder IS BEGIN s<=a XOR b XOR cin; cout<=(a AND B) OR (a AND cin) OR (b AND cin); END rtl; 2、 LIBRARY ieee; USE ieee.std_logic_1164.all; ENTITY dff1 IS PORT(d, clk, rst: IN STD_LOGIC; q: OUT STD_LOGIC); END dff1; ARCHITECTURE behavior OF dff1 IS BEGIN PROCESS (rst, clk) BEGIN IF (rst='1') THEN q<='0'; ELSIF ( clk'EVENT AND clk='1' ) THEN q<=d; END IF; END PROCESS; END behavior; 四、简答题 1、 进程（process）内部的语句是一种顺序描述语句，其内部经常包括if,wait,case或loop语句。 特点： 1、进程与进程，或其它并发语句之间的并发性； 2、进程内部的顺序性； 3、要么使用敏感信号列表（sensitivity list），要么使用wait语句，二者不可同时使用。 4、进程必须包含在主代码段中，当敏感信号列表中的某个信号发生变化，或者wait语句的条件满足时，process内部的代码就顺序执行一次；
第一章 1-1 EDA 技术与 ASIC 设计和 FPGA 开发有什么关系 答：利用 EDA 技术进行电子系统设计的最后目标是完成专用集成电路 ASIC 的设计和实现；FPGA 和 CPLD 是实现 这一途径的主流器件。FPGA 和 CPLD 通常也被称为可编程专用 IC，或可编程 ASIC。FPGA 和 CPLD 的应用是 EDA 技术 有机融合软硬件电子设计技术、SoC（片上系统）和 ASIC 设计，以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。 1-2 与软件描述语言相比，VHDL 有什么特点 P6 答：编译器将软件程序翻译成基于某种特定 CPU 的机器代码，这种代码仅限于这种 CPU 而不能移植，并且机器 代码不代表硬件结构，更不能改变 CPU 的硬件结构，只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。综合器将 VHDL 程序转化的目标是底层的电路结构网表文件，这种满足 VHDL 设计程序功能描述的电路结构，不依赖于任何特定硬 件环境；具有相对独立性。综合器在将 VHDL(硬件描述语言)表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中，具 有明显的能动性和创造性，它不是机械的一一对应式的“翻译”，而是根据设计库、工艺库以及预先设置的各类约 束条件，选择最优的方式完成电路结构的设计。 l-3 什么是综合有哪些类型综合在电子设计自动化中的地位是什么 什么是综合答：在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层 次的便于具体实现的模块组合装配的过程。 有哪些类型答：(1)从自然语言转换到 VHDL 语言算法表示，即自然语言综合。(2)从算法表示转换到寄存器 传输级(RegisterTransport Level，RTL)，即从行为域到结构域的综合，即行为综合。(3)从 RTL 级表示转换到逻 辑门(包括触发器)的表示，即逻辑综合。(4)从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC 设计)，或转换到 FPGA 的配置网表 文件，可称为版图综合或结构综合。 综合在电子设计自动化中的地位是什么答：是核心地位（见图1-3）。综合器具有更复杂的工作环境，综合器 在接受 VHDL 程序并准备对其综合前，必须获得与最终实现设计电路硬件特征相关的工艺库信息，以及获得优化综 合的诸多约束条件信息；根据工艺库和约束条件信息，将 VHDL 程序转化成电路实现的相关信息。 1-4 在 EDA 技术中，自顶向下的设计方法的重要意义是什么 P7~10答：在 EDA 技术应用中，自顶向下的设计方法，就是在整个设计流程中各设计环节逐步求精的过程。 1-5 IP 在 EDA 技术的应用和发展中的意义是什么 P11~12 答：IP 核具有规范的接口协议，良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。 第二章 2-1 叙述 EDA 的 FPGA/CPLD 设计流程。 P13~16 答：1.设计输入(原理图/HDL 文本编辑)；2.综合；3.适配；4.时序仿真与功能仿真；5.编程下载；6.硬件测试。 2-2 IP 是什么IP 与 EDA 技术的关系是什么 P24~26 IP 是什么答：IP 是知识产权核或知识产权模块，用于 ASIC 或FPGA/CPLD 中的预先设计好的电路功能模块。 IP 与 EDA 技术的关系是什么答：IP 在 EDA 技术开发中具有十分重要的地位；与 EDA 技术的关系分有软 IP、 固 IP、硬 IP：软 IP 是用 VHDL 等硬件描述语言描述的功能块，并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能；软 IP 通常是以硬件描述语言 HDL 源文件的形式出现。固 IP 是完成了综合的功能块，具有较大的设计深度，以网表文件 的形式提交客户使用。硬 IP 提供设计的最终阶段产品：掩模。 2-3 叙述 ASIC 的设计方法。 P18~19 答：ASIC 设计方法,按版图结构及制造方法分有半定制(Semi-custom)和全定制(Full-custom)两种实现方法。 全定制方法是一种基于晶体管级的，手工设计版图的制造方法。