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2025年fpga考试试题及答案

一、单项选择题（每题2分，共20分）

1.以下关于硬件描述语言（HDL）的说法中，正确的是：

A.Verilog中“always@()”表示组合逻辑，但可能引入锁存器

B.VHDL的“process”语句只能描述时序逻辑

C.所有行为级HDL代码都可综合为硬件电路

D.不可综合的HDL代码仅用于仿真，对综合无影响

2.FPGA的配置（Configuration）过程中，若采用“主动串行配置”模式，其配置文件的加载方是：

A.外部控制器（如CPU）

B.FPGA自身

C.配置芯片（如SPIFlash）

D.JTAG调试器

3.某同步设计中，时钟周期T=10ns，寄存器A的输出到寄存器B的输入路径延迟为5ns（包括布线延迟），寄存器A的时钟到输出延迟（Tco）为1ns，寄存器B的建立时间（Tsu）为1.5ns。该路径的时序余量为：

A.2.5ns

B.3.5ns

C.1.5ns

D.0.5ns

4.以下哪项不是FPGA中CLB（可配置逻辑块）的典型组成部分？

A.查找表（LUT）

B.触发器（FF）

C.块RAM（BRAM）

D.进位链（CarryChain）

5.在FPGA设计中，使用门控时钟（ClockGating）的主要目的是：

A.减少时钟树延迟

B.降低动态功耗

C.提高时钟频率

D.简化时序约束

6.以下关于DDR3SDRAM控制器设计的描述中，错误的是：

A.需处理突发传输（BurstTransfer）和预充电（Precharge）操作

B.需实现地址映射（Row/Column/Bank译码）

C.必须使用FPGA内部的硬核IP核，无法用软核实现

D.需考虑数据总线的位宽匹配（如FPGA的32位到DDR3的16位）

7.某设计中需要实现一个16位无符号数乘法器，最优的资源选择是：

A.纯LUT实现（基于查找表）

B.使用FPGA内部的乘法器IP（如Xilinx的DSP48）

C.级联多个全加器

D.使用BRAM存储乘法表

8.以下哪种时序约束用于定义两个异步时钟域之间的最大允许延迟？

A.set_false_path

B.set_multicycle_path

C.set_max_delay

D.set_clock_uncertainty

9.在低功耗FPGA设计中，以下哪项措施效果最不明显？

A.降低I/O接口的电压摆幅（如LVDS改为LVCMOS）

B.对空闲模块关闭电源（PowerGating）

C.减少时钟网络的扇出（Fan-out）

D.使用更复杂的状态机减少组合逻辑层级

10.关于FPGA与ASIC的对比，正确的是：

A.FPGA的单位成本更低，适合超大规模量产

B.ASIC的设计周期更短，适合快速迭代

C.FPGA支持现场编程，ASIC流片后功能固定

D.ASIC的功耗一定低于FPGA

二、填空题（每空2分，共20分）

1.FPGA的基本可编程资源包括______（存储单元）、______（逻辑单元）和______（连接资源）。

2.时序分析中的“建立时间违反”是指：在时钟有效边沿到来前，数据未保持足够长时间的稳定；“保持时间违反”是指：在时钟有效边沿到来后，数据______。

3.常用的FPGA配置文件格式有______（Xilinx）和______（Altera/Intel）。

4.实现异步FIFO时，关键设计是______（用于跨时钟域同步）和______（防止空/满标志错误）。

5.高速串行接口（如PCIe）中，FPGA通常需集成______（物理层模块）来处理信号的串行化/解串化（SerDes）。

三、简答题（每题8分，共40分）

1.简述同步设计与异步设计的核心区别，并说明为何现代FPGA设计中推荐使用同步设计。

2.列举至少4种FPGA时序约束的类型，并说明其作用。

3.说明BRAM（块RAM）与LUTRAM（基于查找表的RAM）的区别，以及各自的适用场景。

4.设计一个基于状态机的UART发送模块时，需考虑哪些关键参数？请列出至少5个参数并说明其意义。

5.简述FPGA动态可重构（PartialReconfiguration）的原理及典型应用场景。

四、分析设计题（每题10分，共20分）

1.设计一个4状态的交通灯控制器（状态：红灯→绿灯→黄灯→红灯循环），