原创 FPGA工程师面试试题3

FPGA与CPLD内部结构区别？       CPLD
      以altraMAX7000这种PLD为例，可分为三块结构：宏单元（Marocell)，可编程连线（PIA)和I/O控制块。宏单元是PLD的基本结构，由它来实现基本的逻辑功能。可编程连线负责信号传递，连接所有的宏单元。I/O控制块负责输入输出的电气特性控制，比如可以设定集电极开路输出，摆率控制，三态输出等。
      这种基于乘积项（实际就是与或阵列）的PLD基本都是由EEPROM和Flash工艺制造的，一上电就可以工作，无需其他芯片配合。布线方式是全局的，所以延时可预测。CPLD适合做逻辑设计。
      FPGA
      FPGA基于LUT，LUT本质上就是一个RAM，每一个LUT可以看成一个有4位地址线的16x1的RAM。这也是为什么FPGA需要外接一个rom来上电配置。
      以xilinx的Spartan-II为例，主要包括CLBs，I/O块，RAM块和可编程连线。在spartan-II中，一个CLB包括2个 Slices,每个slices包括两个LUT，两个触发器和相关逻辑。 Slices可以看成是SpartanII实现逻辑的最基本结构。
       FPGA的制造工艺确定了FPGA芯片中包含的LUT和触发器的数量非常多，往往都是几千上万，PLD一般只能做到512个逻辑单元，而且如果用芯片价格除以逻辑单元数量，FPGA的平均逻辑单元成本大大低于PLD。所以如果设计中使用到大量触发器，例如设计一个复杂的时序逻辑，那么使用FPGA就是一个很好选择。
2.Latch和Register区别？行为描述中Latch如何产生？
    本质的区别在于：latch是电平触发，reg是边沿触发。时序设计中尽量使用reg触发。
行为描述中，如果对应所有可能输入条件，有的输入没有对应明确的输出，系统会综合出latch。
比如：always@( a or b)  //缺少else语句
        begin
           if(a==1)
             q <= b;
         end 
 

3.对竞争冒险的理解，以及如何消除？
     在组合逻辑中，由于门的输入信号通路中经过了不同的延时，导致到达该门的时间不一致叫竞争。产生毛刺叫冒险。如果布尔式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象。解决方法：一是添加布尔式的消去项，二是在芯片外部加电容。
4.用Verilog设计一个5分频器。
       5分频，奇数分频都可以类似这么做,只需要改div1和div2的参数。div1为奇数分频除2的余数。采用上升延和下降延分别触发不同波形，最后叠加的方式产生奇数分频。
module divfreq(clk, clk1x, rst, clk1xpose, clk1xnege, coutpose, coutnege);
input clk;
input rst;
output clk1x;
output clk1xpose;
output clk1xnege;
output[2:0] coutpose;
output[2:0] coutnege;
reg clk1xpose;
reg clk1xnege;
reg[2:0] coutpose;
reg[2:0] coutnege;
parameter div1 = 2 , div2 = 4;  // div1 ＝ 5 / 2, div2 = 5 - 1
assign clk1x = clk1xpose | clk1xnege;
always@(posedge clk or negedge rst)
 begin
  if(!rst)
 
    clk1xpose = 0;
 
  else if(coutpose == div1)
    clk1xpose = ~clk1xpose;
  else if(coutpose == div2)
    clk1xpose = ~clk1xpose;
  else
    clk1xpose = clk1xpose;
 end
always@(negedge clk or negedge rst)
 begin
  if(!rst)
 
    clk1xnege = 0;
 
  else if(coutnege == div1)
   clk1xnege = ~clk1xnege;
  else if(coutnege == div2)
   clk1xnege = ~clk1xnege;
  else
   clk1xnege = clk1xnege;
 end
always@(posedge clk or negedge rst)
 begin
  if(!rst)
   coutpose = 0;
  else if(coutpose == div2)
   coutpose = 0;
  else
   coutpose = coutpose + 1;
 end
always@(negedge clk or negedge rst)
 begin
  if(!rst)
   coutnege = 0;
  else if(coutnege == div2)
   coutnege = 0;
  else
   coutnege = coutnege + 1;
 end
endmodule