eda技术及应用第三版课后答案谭会生

EDA技术与应用课后习题答案EDA技术与应用课后习题答案第一章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。

习题参考答案第2章1．可编程只读存储器PROM、可编程逻辑阵列PLA、可编程阵列逻辑PAL、通用阵列逻辑GAL2．EPC型号的存储器3．（1）编程输入（2）编译若编译不成功，需要回到第一步检查编程输入，直到编译成功为止（3）仿真仿真的结果直接反映编程的结果，若结果不正确，也需要返回到第一步，重复前面的过程（4）下载4．FPGA采用SRAM进行功能配置，可重复编程，但系统掉电后，SRAM中的数据丢失。

因此，需在FPGA外加EPROM，将配置数据写入其中，系统每次上电自动将数据引入SRAM中。

CPLD器件一般采用EEPROM存储技术，可重复编程，并且系统掉电后，EEPROM中的数据不会丢失，适于数据的保密。

FPGA器件含有丰富的触发器资源，易于实现时序逻辑，如果要求实现较复杂的组合电路则需要几个CLB结合起来实现。

CPLD的与或阵列结构，使其适于实现大规模的组合功能，但触发器资源相对较少。

5．67．宏单元、PIA、I/O控制块8．MAX7000系列一般采用EEPROM存储技术，可重复编程，并且系统掉电后，EEPROM中的数据不会丢失，适于数据的保密。

但是编写次数有限，编程的速度不快；FLEX10K系列采用SRAM进行功能配置，可重复编程，但系统掉电后，SRAM中的数据丢失。

因此，需在FPGA外加专用配置芯片，将配置数据写入其中，系统每次上电自动将数据引入专用配置芯片中。

第3章1．设计输入、项目编译、仿真和定时分析、编程下载2．（1）原理图输入适合于对系统电路很熟悉的情况或用在对时间特性要求较高的场合；（2）波形图输入适用于时序逻辑和有重复性的逻辑函数；（3）文本输入适用于从逻辑门层次的描述到整个系统的描述。

；（4）层次化输入适用于结构较复杂的系统。

3．优点：（1）支持模块化，底层模块可反复被调用，多个底层模块可由不同的设计者同时使用，提高了设计效率；（2）设计方法比较自由；（3）团队之间的合作方便灵活。

eda 技术及应用课后习题答案【篇一：eda 技术实用教程(第四版)》习题答案】ss=txt>1 习题1- 1 eda 技术与asic 设计和fpga 开发有什么关系？fpga 在asic 设计中有什么用途？p3~41- 2 与软件描述语言相比，vhdl 有什么特点? p6l- 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? p51- 4 在eda 技术中，自顶向下的设计方法的重要意义是什么? p7~101- 5 ip 在eda 技术的应用和发展中的意义是什么? p22~141- 6 叙述eda 的fpga/cpld 设计流程，以及涉及的eda 工具及其在整个流程中的作用。

(p11~13)2 习题2- 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。

p34~362- 2 什么是基于乘积项的可编程逻辑结构? p33~34 ，40 什么是基于查找表的可编程逻辑结构? p40~412- 3 fpga 系列器件中的lab 有何作用? p43~452- 5 解释编程与配置这两个概念。

p582- 6 请参阅相关资料，并回答问题：按本章给出的归类方式，将基于乘积项的可编程逻辑结构的pld 器件归类为cpld ；将基于查找表的可编程逻辑结构的pld 器什归类为fpga ，那么，apex 系列属于什么类型pld 器件? max ii 系列又属于什么类型的pld 器件?为什么? p54~563 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=；'s01'='0',s0= ；'1' s1 =' 1' ,s0=和Sf='1' ,s0=时，分别执行y=a、y=b、y=c、y=d。

EDA习题第一章1.1 EDA的英文全称是什么？EDA的中文含义是什么？答：EDA即Electronic Design Automation的缩写，直译为：电子设计自动化。

1.2 什么叫EDA技术？答：EDA技术有狭义和广义之分，狭义EDA技术就是以大规模可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述的主要表达方式，以计算机、大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验开发系统为设计工具，通过有关的开发软件，自动完成用软件的方式设计的电子系统到硬件系统的逻辑编译、逻辑化简、逻辑分割、逻辑综合及优化、逻辑布局布线、逻辑仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射、编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的一门新技术，或称为IES/ASIC自动设计技术。

1.3 利用EDA技术进行电子系统的设计有什么特点？答：①用软件的方式设计硬件；②用软件方式设计的系统到硬件系统的转换是由有关的开发软件自动完成的；③设计过程中可用有关软件进行各种仿真；④系统可现场编程，在线升级；⑤整个系统可集成在一个芯片上，体积小、功耗低、可靠性高。

1.4 从使用的角度来讲，EDA技术主要包括几个方面的内容？这几个方面在整个电子系统的设计中分别起什么作用？答：EDA技术的学习主要应掌握四个方面的内容：①大规模可编程逻辑器件；②硬件描述语言；③软件开发工具；④实验开发系统。

其中，硬件描述语言是重点。

对于大规模可编程逻辑器件，主要是了解其分类、基本结构、工作原理、各厂家产品的系列、性能指标以及如何选用，而对于各个产品的具体结构不必研究过细。

对于硬件描述语言，除了掌握基本语法规定外，更重要的是要理解VHDL的三个“精髓”：软件的强数据类型与硬件电路的惟一性、硬件行为的并行性决定了VHDL语言的并行性、软件仿真的顺序性与实际硬件行为的并行性；要掌握系统的分析与建模方法，能够将各种基本语法规定熟练地运用于自己的设计中。

对于软件开发工具，应熟练掌握从源程序的编辑、逻辑综合、逻辑适配以及各种仿真、硬件验证各步骤的使用。

《EDA技术实用教程》部分习题解答一、基本概念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。

EDA技术与应用课后习题答案（2）EDA技术与应用课后习题答案大全END IF;END PROCESS;PR02:PROCESS(s1)BEGINIF s1=”0” THEN outy<=a1;ELSE outy<=tmp;END IF;END PROCESS;END ARCHITECTURE ONE;END CASE;4-4.下图是一个含有上升沿触发的D触发器的时序电路，试写出此电路的VHDL设计文件。

4-4.答案LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;ENTITY MULTI ISPORT(CL:IN STD_LOGIC; --输入选择信号CLK0:IN STD_LOGIC; --输入信号OUT1:OUT STD_LOGIC);--输出端END ENTITY;ARCHITECTURE ONE OF MULTI ISSIGNAL Q : STD_LOGIC;BEGINPR01: PROCESS(CLK0)BEGINIF CLK ‘EVENT AND CLK=’1’THEN Q<=NOT(CL OR Q);ELSEEND IF;END PROCESS;PR02: PROCESS(CLK0)BEGINOUT1<=Q;END PROCESS;END ARCHITECTURE ONE;END PROCESS;4-5.给出1位全减器的VHDL描述。

要求：(1) 首先设计1位半减器，然后用例化语句将它们连接起来，图3-32中h_suber是半减器，diff是输出差，s_out是借位输出，sub_in 是借位输入。

(2) 以1位全减器为基本硬件，构成串行借位的8位减法器，要求用例化语句来完成此项设计(减法运算是 x – y - sun_in = diffr) 4-5.答案底层文件1：or2a.VHD实现或门操作LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY or2a ISPORT(a,b:IN STD_LOGIC;c:OUT STD_LOGIC);END ENTITY or2a;ARCHITECTURE one OF or2a ISBEGINc <= a OR b;END ARCHITECTURE one;底层文件2：h_subber.VHD实现一位半减器LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY h_subber ISPORT(x,y:IN STD_LOGIC;diff,s_out::OUT STD_LOGIC);END ENTITY h_subber;ARCHITECTURE ONE OF h_subber ISSIGNAL xyz: STD_LOGIC_VECTOR(1 DOWNTO 0); BEGINxyz <= x & y;PROCESS(xyz)BEGINCASE xyz ISWHEN "00" => diff<='0';s_out<='0';WHEN "01" => diff<='1';s_out<='1';WHEN "10" => diff<='1';s_out<='0';WHEN "11" => diff<='0';s_out<='0';WHEN OTHERS => NULL;END CASE;END PROCESS;END ARCHITECTURE ONE;顶层文件：f_subber.VHD实现一位全减器LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY f_subber ISPORT(x,y,sub_in:IN STD_LOGIC;diffr,sub_out:OUT STD_LOGIC);END ENTITY f_subber;ARCHITECTURE ONE OF f_subber IS COMPONENT h_subberdiff,S_out:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;COMPONENT or2aPORT(a,b:IN STD_LOGIC;c:OUT STD_LOGIC);END COMPONENT;SIGNAL d,e,f: STD_LOGIC;BEGINu1: h_subber PORT MAP(x=>x,y=>y,diff=>d,s_out=>e);u2: h_subber PORT MAP(x=>d,y=>sub_in,diff=>diffr,s_out=>f);u3: or2a PORT MAP(a=>f,b=>e,c=>sub_out);END ARCHITECTURE ONE;END ARCHITECTURE ART;4-6.根据下图，写出顶层文件MX3256.VHD的VHDL设计文件。

《EDA技术》课程标准课程代码：B07024413课程类别：必修课授课系（部）：自动化工程系学分学时：62一、课程定位《EDA技术》课程是应用电子技术专业的一门必修专业课程，也是一门实用技术骨干课程，它对培养学生的工程思维能力和解决问题的能力具有重要作用。

通过本课程的学习可以使学生较系统地掌握单片机C语言的编程方法，掌握单片机的基本原理、接口和应用技术，熟悉单片机技术在工业控制中的应用，可以培养和锻炼学生动手操作和技术创新的能力，使得学生能紧跟计算机技术的发展脚步，为将来从事工业领域相关工作，尤其是自动控制以及应用电子产品的检测和维修奠定坚实的基础，为将来进行各种智能化产品的设计开发提供技术准备。

二、课程目标本课程是应用电子技术专业的专业课，要求学生通过本课程的学习和实验，初步掌握常用EDA工具的使用方法、FPGA的开发技术以及VHDL语言的编程方法。

能比较熟练地使用QuartusII等常用EDA软件对FPGA和CPLD作一些简单电路系统的设计。

1.知识目标（1）理解EDA技术的基本工作流程和原理；（2）掌握EDA应用软件的基本使用方法；（3）掌握EDA设计软件的设计流程；（4）培养学生利用现代EDA 技术进行电子产品设计的能力。

2.能力目标（1）培养学生谦虚、好学的能力（2）培养学生勤于思考、做事认真的良好风气（3）培养学生自学能力与自我发展能力（4）培养学生创新能力（5）培养学生良好的职业道德3.素质目标（1）培养学生的沟通能力及团队的协作精神。

（2）培养学生分析问题、解决问题的能力。

（3）培养学生勇于创新、敬业乐业的工作作风。

（4）培养学生的自我管理、自我约束的能力。

（5）培养学生的环保意识、质量意识、安全意识。

三、课程设计1、设计思想教学内容框架本课程以EDA技术的的软硬件内容构成，从功能实现的方向按照循序渐进的原则来逐步展开，通过设计五个教学项目来体现以FPGA为核心的EDA技术的结构及原理。

单元一EDA技术概述1.什么是EDA技术？EDA技术的基本特征是什么？答：EDA（Electronic Design Automation，电子设计自动化）技术是电子设计工程师在计算机上完成电路的功能设计、逻辑设计、性能分析、时序测试直至PCB（印制电路板）的自动设计等。

EDA技术的基本特征是采用高级语言描述，具有系统级仿真和综合能力。

2.可编程逻辑器件有什么特点？有哪些可编程资源？答：可编程逻辑器件的主要特点1.缩短研制周期2.降低设计成本3.提高设计灵活性3.写出Altera器件中的下列英文缩写的中文含义。

LE LAB PIA EAB答：LE：逻辑单元LAB：逻辑阵列块PIA：可编程连线阵列EAB：嵌入式阵列块4.简述可编程逻辑器件的发展趋势。

答：可编程逻辑器件未来的发展将呈现以下几个方面的趋势：1）向高密度、大规模的方向发展2）向系统内可重构的方向发展3）向低电压、低功耗的方向发展4）向高速可预测延时器件的方向发展5）向混合可编程技术方向发展单元二可编程逻辑器件的设计与开发1.简述可编程逻辑器件的一般设计过程。

答：CPLD/FPGA器件的设计流程一般分为设计输入、设计实现、设计校验和编程下载4个步骤。

2.试比较可编程逻辑器件设计的常用输入方式。

答：1）原理图输入原理图是图形化的表达方式，它是利用软件中所提供的元件符号和连线来描述设计。

其特点是比较直观，便于进行接口设计和引脚锁定，容易实现仿真，便于信号的观察和电路的调整，系统运行速率较高，但当描述复杂电路时则比较烦琐。

2）硬件描述语言输入硬件描述语言输入是采用文本方式描述设计，这种方式的描述范围较宽，从简单的门电路到复杂的数字系统均可描述。

特别是在描述复杂设计时，非常简洁。

但这种描述方式不适合描述接口和连接关系，并且该输入方式必须依赖综合器，只有好的综合器才能把语言综合成优化的电路。

3.列举常用的EDA工具软件，并比较各有什么特点。

答：1）Synplify该软件是由Synplicity公司专为FPGA和CPLD开发设计的逻辑综合工具。

EDA技术与应⽤课后习题答案（6）EDA技术与应⽤课后习题答案 CLK: IN STD_LOGIC; --状态机⼯作时钟 EOC: IN STD_LOGIC; --转换状态指⽰，低电平表⽰正在转换 ALE:OUT STD_LOGIC; --8个模拟信号通道地址锁存信号 START:OUT STD_LOGIC; --转换开始信号 OE:OUT STD_LOGIC; --数据输出三态控制信号 ADDA:OUT STD_LOGIC; --信号通道最低位控制信号 LOCK0:OUT STD_LOGIC; --观察数据锁存时钟 Q:OUT STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0)); --8位数据输出 END ADCINT; ARCHITECTURE behav OF ADCINT IS TYPE states IS(st0,st1,St2,st3,st4); --定义各状态⼦类型 SIGNAL current_state,next_state: states:=st0; SIGNAL REGL: STD_LOGIC_VECTOR(7 DOWNTO 0); SIGNAL LOCK: STD_LOGIC;--转换后数据输出锁存时钟信号 BEGIN ADDA<='1';--当ADDA<='0'，模拟信号进⼊通道IN0;当ADDA<='1'，则进⼊通道INI Q<=REGL;LOCK0<=LOCK; COM: PROCESS(current_state,EOC) BEGIN --规定各状态转换⽅式 CASE current_state IS WHEN st0=> ALE<='0';START<='0';LOCK<='0';OE<='0'; next_state<=st1; --0809初始化 WHEN st1=> ALE<='1';START<='1';LOCK<='0';OE<='0'; next_state<=st2 ;--启动采样 WHEN st2=> ALE<='0';START<='0';LOCK<='0'; OE<='0'; IF(EOC='1') THEN next_state<=st3;--EOC=1表明转换结束 ELSE next_state<=st2; END IF; --转换未结束，继续等待 WHEN st3=> ALE<='0';START<='0';LOCK<='0';OE<='1'; next_state<=st4;--开启OE，输出转换好的数据 WHEN st4=> ALE<='0';START<='0';LOCK<='1';OE<='1';next_state<=st0; WHEN OTHERS=>next_state<=st0; END CASE; END PROCESS COM; REG:PROCESS(CLK) BEGIN IF(CLK'EVENT AND CLK='1') THEN current_state<=next_state; END IF; END PROCESS REG; --由信号current_state将当前状态值带出此进程：REG LATCH1: PROCESS(LOCK) --此进程中，在LOCK的上升沿，将转换好的数据锁⼊ BEGIN IF LOCK='1' AND LOCK'EVENT THEN REGL<=D; END IF; END PROCESS LATCH1; END behav; 8-5在不改变原代码功能的条件下⽤两种⽅法改写例8-2，使其输出的控制信号(ALE、START、OE、LOCK)没有⽑刺。