2025年FPGA设计试题及答案.docxVIP

2025年FPGA设计试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.以下关于FPGA内部基本单元的描述，错误的是（）

A.CLB（可配置逻辑块）是FPGA的核心逻辑单元，通常由LUT、触发器和进位链组成

B.BRAM（块RAM）是FPGA中的分布式存储资源，适用于小容量、高灵活性的存储场景

C.DSP（数字信号处理）模块可实现乘法、累加等运算，支持定点和浮点计算

D.I/OBANK（输入输出单元）包含电平转换、信号调理和端接电阻配置功能

2.在FPGA开发流程中，“将RTL代码转换为与工艺无关的门级网表”的步骤是（）

A.综合（Synthesis）

B.布局（Placement）

C.布线（Routing）

D.时序分析（TimingAnalysis）

3.以下哪种场景最适合使用FPGA实现？（）

A.大规模并行数据预处理（如视频帧差计算）

B.复杂算法的长期稳定运行（如服务器端数据库管理）

C.低功耗单任务控制（如物联网传感器节点）

D.高精度浮点运算（如科学计算中的矩阵求逆）

4.关于FPGA时钟管理模块（PLL/DCM）的功能，错误的描述是（）

A.支持时钟频率的倍频、分频和相位调整

B.可降低时钟抖动（Jitter），提高时钟质量

C.必须输出与输入时钟同相位的时钟信号

D.提供时钟丢失检测（LossofLock）功能

5.跨时钟域（CDC）设计中，以下哪种信号不需要使用同步器处理？（）

A.控制信号（如使能信号EN）

B.多比特状态信号（如4位计数器值）

C.高速数据总线（如16位并行数据）

D.单比特脉冲信号（如中断请求IRQ）

6.FPGA设计中，“时序收敛”的核心目标是（）

A.确保所有寄存器的建立时间（SetupTime）和保持时间（HoldTime）满足要求

B.减少逻辑资源（LUT/FF）的使用量

C.提高设计的可测试性（DFT）

D.优化功耗，降低芯片温度

7.以下哪种IP核不属于FPGA的硬核（HardIP）？（）

A.千兆以太网MAC控制器（集成于FPGA内部）

B.ARMCortex-A53处理器（嵌入在FPGA的SoC架构中）

C.用户自定义的16位加法器（用LUT和触发器实现）

D.PCIeGen4控制器（由FPGA厂商预设计的固定电路）

8.在Vivado工具中，用于查看设计的资源使用情况（如LUT、BRAM、DSP的占用率）的功能是（）

A.SynthesisReport

B.TimingSummary

C.PowerAnalysis

D.Post-ImplementationNetlist

9.关于FPGA动态可重构（PartialReconfiguration）技术，正确的描述是（）

A.只能在设计初始化阶段加载配置位流

B.可在不重启系统的情况下更新部分逻辑功能

C.会显著增加设计的静态功耗

D.对时序约束的要求低于静态设计

10.以下哪项不是FPGA低功耗设计的常用方法？（）

A.关闭未使用的I/OBANK电源

B.减少时钟树的扇出（Fan-Out）

C.采用流水线（Pipelining）结构

D.增加组合逻辑的级数

二、填空题（每空2分，共20分）

1.FPGA的核心逻辑单元LUT（查找表）本质上是一个______，N位LUT可实现任意______输入的布尔函数。

2.当前主流FPGA的典型工艺节点为______（填写数值+单位，如7nm），其内部布线资源主要包括______和全局时钟网络。

3.异步FIFO（先入先出队列）设计中，关键参数包括______（用于避免溢出/下溢）和______（用于同步读写指针）。

4.时序约束文件（SDC）中，“set_false_path”指令的作用是______，“set_clock_uncertainty”用于定义______。

5.FPGA配置方式中，“主动配置”指______，“被动配置”指______。

三、简答题（每题10分，共30分）

1.简述FPGA中“LUT+触发器”组合结构的优势，并说明其如何支持时序逻辑设计。

2.对比同步复位（SynchronousReset）和异步复位（AsynchronousReset）的异同，举例说明各自的适用场景。

3.列举3种跨时钟域信号处理的常用方法，并分别说明其适用条件（如信