2021年低门槛进大厂FPGA笔面必刷题库及答案

2021年低门槛进大厂FPGA笔面必刷题库及答案

一、单项选择题（总共10题，每题2分）1.在FPGA设计中，下列哪种资源通常用于存储数据？A.查找表B.触发器C.布线资源D.乘法器2.下面关于Verilog中always块的说法，正确的是？A.只能对reg型变量赋值B.只能对wire型变量赋值C.可以对任何类型变量赋值D.不能对任何变量赋值3.下列哪种时钟方案可有效减少时钟偏移？A.全局时钟B.多级时钟C.异步时钟D.门控时钟4.FPGA的配置方式不包括以下哪种？A.主动配置B.被动配置C.在线重配置D.随机配置5.在Verilog中，`always@(posedgeclkornegedgerst_n)`表示什么触发条件？A.时钟上升沿或复位信号下降沿触发B.时钟下降沿或复位信号上升沿触发C.时钟上升沿和复位信号下降沿触发D.时钟下降沿和复位信号上升沿触发6.以下哪种综合工具常用于FPGA设计？A.ISEB.VivadoC.QuartusIID.Synplify7.下列关于FPGA中IP核的说法，错误的是？A.IP核是预先设计好的功能模块B.可以提高设计效率C.只能使用厂商提供的IP核D.可分为软核、硬核和固核8.当FPGA设计中出现竞争-冒险现象时，以下哪种方法不能消除？A.增加选通信号B.引入封锁脉冲C.增加输出负载D.修改逻辑设计9.在FPGA设计流程中，布局布线之后的步骤是？A.设计输入B.综合C.仿真D.时序分析10.以下哪种接口协议常用于高速数据传输？A.UARTB.SPIC.I2CD.LVDS二、填空题（总共10题，每题2分）1.FPGA的全称是____________________。2.Verilog中，用于声明寄存器类型变量的关键字是____________________。3.时钟信号的____________________是指时钟信号从产生到到达各个触发器的时间差异。4.FPGA的配置数据通常存储在____________________中。5.在Verilog中，`parameter`关键字用于定义____________________。6.异步复位是指复位信号不受____________________的控制。7.FPGA设计中，常用的约束文件格式有____________________和SDC。8.综合是将____________________描述转换为门级网表的过程。9.状态机分为____________________状态机和____________________状态机。10.LVDS接口的特点是____________________、____________________。三、判断题（总共10题，每题2分）1.FPGA只能实现数字电路功能。（）2.Verilog中的`always`块可以在组合逻辑和时序逻辑中使用。（）3.全局时钟的时钟偏移一定为零。（）4.主动配置是由FPGA自身发起配置过程。（）5.在Verilog中，`always@()`表示组合逻辑敏感列表。（）6.综合工具可以自动优化设计以减少资源消耗。（）7.IP核不能被修改和定制。（）8.竞争-冒险现象只会出现在组合逻辑电路中。（）9.布局布线完成后，设计就可以直接下载到FPGA芯片中。（）10.UART接口的传输速率比SPI接口快。（）四、简答题（总共4题，每题5分）1.简述FPGA的设计流程。2.说明同步复位和异步复位的优缺点。3.解释什么是静态时序分析，其在FPGA设计中的作用是什么？4.列举几种常见的FPGA调试方法。五、讨论题（总共4题，每题5分）1.讨论FPGA在物联网领域的应用前景。2.分析在FPGA设计中如何进行功耗优化。3.探讨如何提高FPGA设计的可复用性。4.阐述FPGA与ASIC在设计上的主要区别。答案：一、单项选择题1.B2.A3.A4.D5.A6.D7.C8.C9.D10.D二、填空题1.现场可编程门阵列2.reg3.时钟偏移4.配置芯片5.参数6.时钟信号7.UCF8.硬件描述语言9.摩尔型；米利型10.低功耗；高速率三、判断题1.对2.对3.错4.对5.对6.对7.错8.错9.错10.错四、简答题1.FPGA的设计流程主要包括：设计输入，可采用硬件描述语言（如Verilog、VHDL）或原理图等方式输入设计；综合，将硬件描述语言描述转换为门级网表；仿真，包括功能仿真和时序仿真，验证设计功能和时序是否正确；约束，对设计的时序、面积等进行约束；布局布线，将逻辑单元和布线资源进行合理布局和连接；时序分析，检查设计的时序是否满足要求；配置下载，将配置数据下载到FPGA芯片中。2.同步复位优点：复位信号在时钟上升沿或下降沿起作用，能保证系统同步，有利于时序分析和设计的稳定性；可以滤除复位信号上的毛刺。缺点：复位信号必须保持足够长的时间，以确保在时钟有效沿到来时能被采样到；在异步复位电路中，复位信号无效后，可能需要等待多个时钟周期才能退出复位状态。异步复位优点：复位信号不受时钟控制，能快速响应复位请求，可在任何时刻使系统复位。缺点：复位信号可能与时钟信号不同步，容易产生亚稳态问题；复位信号上的毛刺可能导致错误复位。3.静态时序分析是一种不依赖于激励，仅对设计的网表和约束条件进行分析，检查设计中所有路径的时序是否满足要求的方法。在FPGA设计中的作用是：可以发现设计中的时序违规，如建立时间和保持时间不满足等问题；帮助优化设计，通过分析结果调整设计，满足时序要求；在设计早期进行静态时序分析，可以提前发现潜在的时序问题，减少设计迭代次数。4.常见的FPGA调试方法有：在线逻辑分析仪，可实时监测FPGA内部信号状态；SignalTapII（Altera）和ChipScope（Xilinx）等工具，能抓取FPGA内部信号波形；通过LED指示灯或串口打印信息，将设计中的关键状态或数据输出显示；使用仿真工具进行功能仿真和时序仿真，在设计前期验证设计的正确性。五、讨论题1.在物联网领域，FPGA具有广阔的应用前景。FPGA可实现物联网设备中的多种功能，如传感器数据的实时采集与预处理，能快速处理大量的传感器数据，提高数据处理效率；在通信方面，可实现多种通信协议的转换和处理，适应不同的通信环境；还可用于安全加密模块，保障物联网数据传输的安全性。随着物联网对设备实时性、灵活性和安全性要求的不断提高，FPGA的可重构特性使其能够快速适应不同的应用需求，不断更新和优化功能，因此在物联网领域将发挥越来越重要的作用。2.在FPGA设计中进行功耗优化可从以下方面着手：合理选择FPGA芯片，根据设计需求选择低功耗的芯片系列；优化逻辑设计，减少不必要的逻辑门和触发器的使用，降低动态功耗；采用门控时钟技术，在不需要时钟信号的模块关闭时钟，减少时钟翻转带来的功耗；合理设置约束，避免过度设计导致的资源浪费和功耗增加；在电源管理方面，采用合适的电源电压，根据设计对性能的要求动态调整电压，降低静态功耗。3.提高FPGA设计的可复用性可采取以下措施：采用模块化设计思想，将设计划分为多个功能独立的模块，每个模块具有明确的输入输出接口和功能定义；使用参数化设计，通过`parameter`等关键字定义可调整的参数，使模块具有通用性；编写可复用的IP核，将常用的功能封装成IP核，方便在不同设计中使用；建立设计库，对可复用的模块和IP核进行分类管理，方便查找和调用；遵循统一的设计规范和接口标准，确保不同模块之间的兼容性和可集成性。4.FPGA与ASIC在设计上的主要区别：FPGA是现场可编程器件，设计人员可通过编程