2025年fpga设计基础试题及答案.docxVIP

2025年fpga设计基础试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.FPGA内部实现组合逻辑的核心单元是（）

A.触发器（Flip-Flop）

B.查找表（LUT）

C.块RAM（BRAM）

D.数字信号处理单元（DSP）

2.以下关于Verilog非阻塞赋值（=）的描述，正确的是（）

A.赋值立即生效，用于组合逻辑设计

B.赋值结果在当前时间步结束时更新，用于时序逻辑设计

C.赋值顺序严格按代码顺序执行，易导致竞争冒险

D.与阻塞赋值（=）无本质区别，可互换使用

3.FPGA综合（Synthesis）的主要目标是（）

A.将HDL代码转换为门级网表，并映射到具体器件资源

B.验证设计的功能正确性

C.优化布局布线后的时序性能

D.生成可烧写的比特流文件

4.某4输入LUT最多可实现（）种不同的逻辑函数

A.2^4

B.2^(2^4)

C.4^2

D.4×2

5.以下哪项不是FPGA时序约束的关键参数？（）

A.时钟频率（ClockFrequency）

B.建立时间（SetupTime）

C.保持时间（HoldTime）

D.电源电压（Voltage）

6.在FPGA设计中，使用同步复位（SynchronousReset）的主要优点是（）

A.复位信号无需满足时序要求，可靠性更高

B.减少资源消耗，提高设计灵活性

C.利于时序分析，降低亚稳态风险

D.复位响应速度更快

7.块RAM（BRAM）与分布式RAM（DistributedRAM）的主要区别是（）

A.BRAM由LUT资源构成，容量小；分布式RAM为专用存储单元，容量大

B.BRAM为专用存储单元，容量大；分布式RAM由LUT资源构成，容量小

C.BRAM支持同步读写，分布式RAM仅支持异步读写

D.BRAM只能用于存储数据，分布式RAM可存储指令

8.以下哪种场景最适合使用FPGA实现？（）

A.大规模量产的低成本消费电子芯片

B.需快速迭代的原型验证系统

C.对功耗敏感的手机SoC

D.固定功能的工业控制芯片

9.在Verilog中，`reg[7:0]data`声明的变量类型是（）

A.组合逻辑输出

B.时序逻辑存储单元

C.导线（Wire）

D.整数型变量

10.FPGA布局布线（PlaceRoute）的主要任务是（）

A.将HDL代码转换为逻辑门级结构

B.在器件内部为逻辑单元分配物理位置，并连接互连线

C.验证设计的功能正确性

D.生成时序报告和资源使用报告

二、填空题（每空2分，共20分）

1.FPGA的基本逻辑单元（CLB）通常由______、______和局部互连线组成。

2.Verilog中，`always@(posedgeclk)`表示触发条件为______。

3.时序分析中，建立时间是指______；保持时间是指______。

4.FPGA综合后生成的文件通常包括______（至少列举2种）。

5.为避免异步信号引起的亚稳态问题，常用的解决方法是______。

6.8输入LUT可以实现最多______输入的任意逻辑函数（输入数≤8）。

三、简答题（每题8分，共40分）

1.简述FPGA与ASIC的主要区别（从开发周期、成本、灵活性、功耗等方面分析）。

2.说明Verilog中阻塞赋值（=）与非阻塞赋值（=）的适用场景，并举例说明。

3.列举FPGA设计流程的主要步骤（至少6步），并简述每一步的核心任务。

4.什么是时序收敛（TimingClosure）？实现时序收敛的常用方法有哪些？

5.在FPGA中设计一个8位同步计数器（带同步复位和使能信号），说明其Verilog代码的关键设计要点。

四、分析设计题（共20分）

某项目需设计一个LED控制模块，要求如下：

-输入：时钟clk（50MHz）、复位rst_n（低有效）、模式选择信号mode（2位，00：呼吸灯；01：流水灯；10：闪烁灯；11：常亮）。

-输出：4位LED灯led[3:0]。

-具体功能：

（1）呼吸灯模式：LED亮度从0%逐渐增加到100%，再逐渐降低到0%，周期2秒；

（2）流水灯模式：LED从左到右（led[3]→led[0]）逐个点亮，每个灯亮0.5秒，循环；

（3）闪烁灯模式：4个LED同时亮0.2秒，