2014-2015-1-FPGA设计复习要点
VerilogHDL与FPGA设计基础_授课教案0709
西安邮电大学课程教案课程名称：VerilogHDL与FPGA设计基础授课教师：**授课教师所在学院：电子工程学院授课班级：电路1201~02授课学期：2014-2015-01学期一、基本信息二、课程大纲《VerilogHDL与FPGA设计基础》课程教学大纲The fundamental of FPGA Design with Verilog HDL课程编号：DZ140340适用专业：集成电路设计与系统集成先修课程：数字电路，电路分析学分数：4总学时数：64 实验（上机）学时：24考核方式：考试执笔者：李哲编写日期：2014年7月7日一、课程性质和任务本课程是集成电路设计与系统集成专业的一门院定选修专业基础课程。
学生通过本课程学习之后应当熟悉Verilog HDL语言的基本语法和语义、自顶向下的设计方法学、能用Verilog HDL语言在不同的抽象层次上描述数字电路、掌握用Verilog HDL实现数字电路仿真的方法；同时能够应用Verilog HDL语言进行基于FPGA的电路设计。
一方面可以使学生掌握一种适合产品样机和小批量生产的理想手段，另一方面也为进一步学习专用集成电路芯片设计打下了良好基础。
通过本课程的学习可以使学生掌握1）自顶向下的全正向设计思想；2）可编程逻辑器件的基本知识和相关软件的使用方法；3）FPGA电路设计的方法和技巧。
基本具备中小规模可编程逻辑器件的设计开发能力。
二、课程教学内容和要求本课程系统的介绍用VerilogHDL设计和验证数字硬件电路，重点讨论综合VerilogHDL子集在设计数字电路中的应用，讨论FPGA现场可编程阵列器件的结构、特点和相应的集成环境的使用以及目前工业界最常用的仿真工具Modelsim 的使用。
重点讲授基于FPGA的数字电路设计流程中的基本概念、所采用的步骤和应该遵循的原则，包括模块划分原则、可综合VerilogHDL编码风格、验证程序的编写方法和静态时序分析等。
fpga笔试题知识点汇总
fpga笔试题知识点汇总
FPGA（现场可编程门阵列）的笔试题目通常会考察以下几个方面的知识点：
1. 数字电路设计基础：理解数字电路的基本原理，包括逻辑门、触发器、寄存器、移位器等基本元件的工作原理和特性。
2. 硬件描述语言：熟悉硬件描述语言（如VHDL或Verilog）的使用，理解这些语言的基本语法、结构、行为和功能描述。
3. FPGA开发工具：了解并熟悉FPGA开发工具，如Xilinx ISE、Vivado，Altera Quartus等，理解这些工具的基本操作和使用方法。
4. FPGA设计流程：理解FPGA设计的流程，包括设计输入、综合、布局布线、时序分析、仿真等步骤，并能根据流程进行设计。
5. 逻辑设计：理解并能够进行基本的逻辑设计，如组合逻辑、时序逻辑等，并理解这些设计在FPGA上的实现方式。
6. 数字信号处理：理解数字信号处理的基本原理和方法，包括滤波器设计、FFT变换等，并理解这些方法在FPGA上的实现方式。
7. 嵌入式系统设计：理解嵌入式系统设计的基本原理和方法，包括微控制器、DSP、ARM等，并理解这些系统在FPGA上的实现方式。
8. 通信协议：理解并能够进行基本的通信协议设计，如UART、SPI、I2C 等，并理解这些协议在FPGA上的实现方式。
9. 时序约束与时序分析：理解时序约束的设定原则，掌握时序分析的方法和技巧，能够进行合理的时序优化。
10. 可靠性设计：理解并能够进行基本的可靠性设计，如容错处理、故障检测与恢复等，并理解这些设计在FPGA上的实现方式。
以上是FPGA笔试中可能会涉及到的知识点，具体会根据不同的职位和招聘要求有所不同。
建议根据具体的招聘要求进行针对性的复习和准备。
FPGA总复习2
Usable is Profitable
6.移位运算符 移位运算符
左移 << 右移 >> a<<n a>>n 左移n位 把a左移 位 左移 右移n位 把a右移 位 右移
固定的移位运算实现为一些硬件连线. 固定的移位运算实现为一些硬件连线. a = 4'b1010 b <= a<<2 则b? ?
1 1 0 1
Usable is Profitable
&A=1&0&0&1&1=0 |A=1 | 0 | 0 | 1 | 1=1 ^A=1^0^0^1^1=0
归约运算符实现为一个 输入位数与操作数比特 位数相同的相应功能的 逻辑门. 逻辑门.
注意区分以下三种运算符: 注意区分以下三种运算符: 逻辑运算符 按位运算符 归约运算符 为了便于理解记忆可以考虑从以下几个方面 进行区分:运算符的表达方式, 进行区分:运算符的表达方式,目数及硬件 实现等. 实现等.
Usable is Profitable
行 以行为的方式来描述电路,是三种描述中最高级 以行为的方式来描述电路, 为 最灵活的一种,更接近于一般的高级语言. 最灵活的一种,更接近于一般的高级语言. 级 如果sel为 则选择 输出; 则选择a输出 如果 为0则选择 输出; 描 如果sel为 则选择 输出. 则选择b输出 如果 为1则选择 输出. 述
module mux2_1 (out, a, b, sel); output out; input a, b, sel; reg out; always @( sel or a or b) if (! sel) out = a; else
Usable is Profitable
Fpga复习资料
Fpga复习资料FPGA复习资料FPGA（Field-Programmable Gate Array）是一种可编程逻辑器件，它可以根据需要进行重新编程，以实现不同的功能。
在现代电子设计中，FPGA已经成为一种重要的工具，被广泛应用于数字信号处理、通信系统、图像处理等领域。
为了更好地掌握和应用FPGA技术，我们需要进行系统的复习和学习。
一、FPGA基础知识在复习FPGA之前，我们首先需要了解FPGA的基础知识。
FPGA由可编程逻辑单元（PLU）、可编程互连资源（PIR）和输入输出资源（IOR）组成。
PLU是FPGA的核心，它由一系列可编程逻辑门组成，可以实现不同的逻辑功能。
PIR 用于连接PLU，形成不同的逻辑电路。
IOR用于与外部设备进行数据交互。
在FPGA的设计过程中，我们需要使用硬件描述语言（HDL）进行设计。
常见的HDL有VHDL和Verilog。
通过HDL，我们可以描述FPGA的逻辑电路，并进行仿真和综合。
在复习FPGA时，我们需要熟悉HDL的语法和使用方法。
二、FPGA设计流程了解FPGA的基础知识后，我们需要了解FPGA的设计流程。
FPGA设计流程包括需求分析、设计、仿真、综合、布局和布线等步骤。
需求分析是FPGA设计的第一步，我们需要明确设计的需求和目标。
在需求分析中，我们需要确定输入输出接口、逻辑功能和性能要求等。
设计是FPGA设计的核心步骤，我们需要使用HDL描述FPGA的逻辑电路。
在设计过程中，我们需要考虑时序约束、时钟域划分和逻辑优化等问题。
仿真是验证FPGA设计正确性的重要步骤。
通过仿真，我们可以模拟FPGA的工作过程，检查设计是否满足需求。
综合是将HDL代码转换为FPGA可编程逻辑单元的过程。
在综合过程中，我们需要考虑逻辑优化和资源利用率等问题。
布局和布线是将综合后的逻辑电路映射到FPGA的物理资源上的过程。
在布局和布线过程中，我们需要考虑时序约束和信号完整性等问题。
三、FPGA优化技术为了提高FPGA的性能和资源利用率，我们可以使用一些优化技术。
FPGA设计的八个重要知识点,你都会吗
FPGA设计的八个重要知识点，你都会吗1. 面积与速度的平衡与互换这里的面积指一个设计消耗/的规律资源的数量，对于FPGA可以用消耗的FF（触发器）和LUT（查找表）来衡量，更普通的衡量方式可以用设计所占的等价规律门数。
面积和速度这两个指标贯通FPGA/CPLD设计的时钟，是设计质量的评价的终极标准——面积和速度是一对对立统一的冲突体。
要求一个同时具备设计面积最小、运行频率最高是不现实的。
更科学的设计目标应当是在满足设计时序要求（包括对设计频率的要求）的前提下，占用最小的芯片面积。
或者在所规定的面积下，是设计的时序余量更大、频率跑的更高。
这两种目标充分体现了面积和速度的平衡的思想。
作为冲突的两个组成部分，面积和速度的地位是不一样的。
相比之下，满足时序、工作频率的要求更重要一些，当两者矛盾时，采纳速度优先的准则。
从理论上讲，假如一个设计时序余量较大，所能跑的速度远远高于设计要求，那么就通过功能模块的复用来削减囫囵设计消耗的芯片面积，这就是用速度的优势换取面积的节省。
反之，假如一个设计的时序要求很高，一般办法达不到设计频率，那么普通可以通过将数据流串并转换，并行复制多个操作模块，对囫囵设计实行乒乓操作和串并转换的思想运行。
2. 硬件原则硬件原则主要针对HDL代码编写而言：是采纳了C语言形式的硬件的抽象，它的本质作用在于描述硬件，它的终于实现结果是芯片内部的实际。
所以评判一段HDL代码的优劣的终于标准是：其描述并实现的硬件电路的性能，包括面积和速度两个方面。
评价一个设计的代码水平较高，仅仅是说这个设计是由硬件想HDL代码这种表现形式的转换越发流畅、合理。
而一个设计终于性能，在更大程度上取决于设计工程师所构想的硬件实现计划的效率以及合理性。
（HDL代码仅仅是硬件设计的表达形式之一）初学者片面追求代码的干净、简短，是错误的，是与HDL的标准南辕北辙的。
正确的编码办法，首先要做到对所需实现的硬件电路心中有数，对该部分的硬件的结构和衔接非常清楚，然后再用适当的HDL语句表达出来即可。
FPGA考前复习资料-图文
FPGA考前复习资料-图文01EDA技术与FPGA设计EDA技术范畴PCB设计(Protel99)ASIC设计(Candance)PLD设计（FPGA/CPLD）FPGA：FieldProgramableGateArray现场可编程门阵列复杂可编程逻辑器件两种数字系统设计方法基于电路板的设计方法——采用固定功能的器件（通用型器件），通过设计电路板来实现系统功能基于芯片的设计方法——采用PLD（可编程逻辑器件），利用EDA开发工具，通过FPGA芯片设计来实现系统功能。
实现载体的变迁集成于片上而不是集成于板;借助于EDA工具而不是手工设计；基于FPGA设计的EDA技术EDA技术是以计算机为工作平台、以EDA软件工具为开发环境、以硬件描述语言(HDL)为设计语言、以可编程逻辑器件(PLD)或ASIC为实现载体，以帮助电子设计工程师进行电子产品自动化设计的综合技术。
FPGA设计三要素硬件描述语言(HDL):VHDLVerilogHDLEDA软件工具:MA某PLUSQuartuIIISE可编程逻辑器件(PLD):Altera公司芯片某ilin某公司芯片VHDL是什么HDLHardwareDecriptionLanguage；VHSICVeryHighSpeedIntegratedCircuit；VHDLVHSICHardwareDecriptionLanguage；VHDL是一种硬件描述语言80年代初期美国政府超高速集成电路（VHSIC）发展计划的衍生物；VHDL 的IEEE国际标准：IEEEStd1076IEEEtd1076-1987,-1993,-2000,-2002四个版本VHDL源程序基本结构库、程序包调用库：存放已有设计、程序包程序包：存放共享数据类型、函数、过程等与C对比：全局数据结构、库函数实体说明(Entity)描述外部接口对外可见结构体(Architecture)描述系统内部结构对外不可见Altera公司EDA工具---QuartuIIQuartuII是Altera公司为其FPGA/CPLD芯片设计的集成化专用开发软件QuartuII前身是Ma某PluII，QuartuII每半年出一个新版本2006年12月推出QuartuII6.12022年春季推出QuartuII9.0QuartuII支持所有新老器件，包括SOPCBuilder，支持系统级开发可编程逻辑器件（PLD）可编程逻辑器件PLD（ProgrammableLogicDevice）是一种半定制集成电路，在其内部集成了大量的门和触发器等基本逻辑电路，用户通过编程来改变PLD内部的逻辑关系或连线，就可以得到需要的设计电路。
fpga知识点汇总
fpga知识点汇总
FPGA（现场可编程门阵列）知识点汇总：
1.FPGA介绍：FPGA是一种现场可编程门阵列器件，主要由可编程逻
辑单元、程序存储器、数十种时序管理器等功能单元组成。
其主要作用为
根据用户程序对可编程逻辑单元进行编程，实现特定的功能。
2. FPGA架构：FPGA由一系列可编程逻辑单元（LE），互联资源（Interconnections）和I/O资源（Input/Output）组成。
3.FPGA的逻辑单元：FPGA逻辑单元是具有逻辑运算和存储能力的基
本单元。
不同的逻辑单元内部由不同的门电路组成。
4.FPGA的时序控制器：FPGA中的时序控制器包括时钟管理器、时序
控制器等，用于解决时序问题，保证FPGA内部各个功能单元的正确工作。
5.FPGA的资源开销：FPGA的资源开销指的是，编写FPGA程序时所需
要使用的逻辑单元、时序控制器等资源的数量。
过高的资源占用将导致设
计难度增加、延迟较大、功耗增大等问题。
6.FPGA的编程语言：FPGA的编程语言主要有HDL（硬件描述语言）
和硬件级别的编程语言。
其中HDL主要是为FPGA编程设计的，而硬件级
别的编程语言则更为底层、更接近硬件。
7.FPGA的应用领域：FPGA被广泛应用于数字信号处理、网络通信、
图像处理、视频处理、工业控制等各种领域。
8.FPGA的优缺点：FPGA的优点包括可重构性、低功耗、高灵活性、
快速开发等等；缺点包括设计难度较大、成本较高、对开发者要求较高等。
FPGA重点知识13条，助你构建完整“逻辑观”之一
FPGA重点知识13条，助你构建完整“逻辑观”之一来源：满天芯1、查找表 LUT 和编程方式第一部分：查找表 LUTFPGA 是在PAL、GAL、EPLD、CPLD 等可编程器件的基础上进一步发展的产物。
它是作为 ASIC 领域中的一种半定制电路而出现的，即解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路有限的缺点。
由于FPGA 需要被反复烧写，它实现组合逻辑的基本结构不可能像 ASIC 那样通过固定的与非门来完成，而只能采用一种易于反复配置的结构。
查找表可以很好地满足这一要求，目前主流 FPGA 都采用了基于SRAM 工艺的查找表结构，也有一些军品和宇航级FPGA 采用Flash 或者熔丝与反熔丝工艺的查找表结构。
通过烧写文件改变查找表内容的方法来实现对 FPGA 的重复配置。
根据数字电路的基本知识可以知道，对于一个n 输入的逻辑运算，不管是与或非运算还是异或运算等等，最多只可能存在 2n 种结果。
所以如果事先将相应的结果存放于一个存贮单元，就相当于实现了与非门电路的功能。
FPGA 的原理也是如此，它通过烧写文件去配置查找表的内容，从而在相同的电路情况下实现了不同的逻辑功能。
查找表（Look-Up-Table）简称为LUT，LUT 本质上就是一个RAM。
目前 FPGA 中多使用 4 输入的 LUT，所以每一个 LUT 可以看成一个有 4 位地址线的的 RAM。
当用户通过原理图或 HDL 语言描述了一个逻辑电路以后，PLD/FPGA 开发软件会自动计算逻辑电路的所有可能结果，并把真值表（即结果）事先写入 RAM，这样，每输入一个信号进行逻辑运算就等于输入一个地址进行查表，找出地址对应的内容，然后输出即可。
下面给出一个 4 与门电路的例子来说明 LUT 实现逻辑功能的原理。
例 1-1：给出一个使用 LUT 实现 4 输入与门电路的真值表。
从中可以看到，LUT 具有和逻辑电路相同的功能。
实际上，LUT 具有更快的执行速度和更大的规模。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
FPGA设计复习要点
一、考试题型
（请务必认真审题，仔细看清楚每个词汇、每个字母，每个标点符号！）
（一）选择题（每题2分，共20分）将一个正确选项前的字母填在括号内
样题：1.在V erilog HDL语言语法规范中，下列数字的表述方式中错误的是（）A、3'o100 B、3'H100 C、32'd－100 D、3'sb100
参考答案（C）
（二）名词解释，写出下列英文缩写的中文解释（每题2分，共10分）
样题：1.MOS:
参考答案：金属氧化物半导体
（三）填空题（每空2分，共20分）
样题1. 端口表示定义的通道为输入输出双向端口，其信号类型通常为
数据类型。
参考答案：___inout____________ 、 __net网线_____________
2. 在case语句中，如果缺少default语句有可能在综合时生成不必要的。
参考答案：锁存器
（四）程序改错题（共10分）
（解释：共设错误点5个，每个2分）
样题1.某同学在利用Quartus II软件进行的实验中，设计“8-3编码器”的verilog HDL程序如下：
程序编译时，提示的错误有以下三种：……（本小题6分）
（1）Error (10170): V erilog HDL syntax error at 8_3decode.v(1) near text "83"; expecting an identifier
参考答案：模块名称8_3decode错误，不能以数字开头。
如改为decode8_3。
（其余错误略。
）
（五）程序设计题（40分）
解释：共四题。
第1题可能是组合电路设计题，第2题可能是仿真类设计题，第3题可能为时序电路设计题，第4题为有限状态机类设计题。
二、复习要点
第一章：
1、各种名词概念（按预习要求，可能从30个中选择3-4个）；
2、HDL语言与普通软件语言的主要区别，综合器与编译器的本质区别是什么？综合包括哪些环节？综合的抽象层次有哪几种？
3、FPGA主要开发流程
4、FPGA与CPLD的主要区别，基本构成单元是什么？
5、FPGA开发常用的软件有哪些，何公司出品？HDL语言仿真软件有哪些？何公司出品？
6、什么是IP核？主要包含哪几种？
第二章
V erilog HDL语法现象基本内容
（1）模块的概念
（2）模块的命名原则
（3）端口信号名命名原则和数据类型（熟练掌握网线型变量、寄存器型变量、整型变量的基本含义和定义方法，熟练掌握存储器定义方法）
（4）标识符、关键词规则
（5）理解parameter的基本含义，了解参数传递的基本含义
第三章
1、verilog过程语句两大类：always和initial。
各有什么特点？用在什么场合？什么是可综合语句？
2、块语句分类，两类块语句用在什么场合？有什么区别？能否综合？什么时候一定要用块语句？用错了有什么结果？
顺序块begin_end
并行块fork_join
3、条件语句if_else的几种表达形式？
第一种：if(A) begin ……end
这是一种不完整条件语句，其综合结果为：一定产生时序电路（因为条件不符合时，它具有保持功能）
第二种等参考教材P.52，要求熟练掌握其编程方法。
4、条件语句case_endcase语句
几类表达形式？（casex和casez一般了解）
要求熟练掌握P.51内容。
5、重点掌握内容：
（1）什么是同步时序电路？什么是异步时序电路？在always语句的敏感信号列表中如何区分？
（2）什么是同步高电平？什么是异步低电平？什么是同步时钟使能？什么是同步置位？什么是异步清零？
（3）什么是触发器？什么锁存器？
6、熟练掌握实用加法、减法计数器的设计方法，熟练掌握计数器的功能仿真和时序仿真？两类仿真有什么区别？
7、熟练掌握用循环语句设计以下电路的具体方法
（1）各类时钟
（2）乘法器
（3）加法器
8、了解减法器的实现方法（建议用补码方式，把减法器变成加法器实现）
9、了解任务语句
第四章：掌握FPGA开发的常用流程，掌握功能仿真与时序仿真的含义，掌握波形图、RTL图、state状态机图等的生成方法。
第五章：
1、熟练掌握运算符的用法。
2、掌握按位逻辑操作符与逻辑运算操作符的区别？全等与等于的区别？缩位符、移位符的用法？
3、熟练掌握并位操作符的用法，熟练掌握条件操作符的用法。
4、理解连续赋值语句目标变量的信号类型？
5、理解用连续建模设计电路与用过程语句always建模之间的关系，从而加深对行为建模与数据流建模的认识。
6、熟练掌握例化语句的用法。
7、什么是UDP？
8、熟练掌握编译指示语句`define、`include及其用法
第六章
1、什么是LPM？
2、实验操作中熟练掌握定义宏模块的基本流程。
3、什么是存储器的初始化文件，它包含哪些类型？
第八章
1、什么是FSM？它包含哪两大类？主要区别是什么？
2、什么是多过程结构？（就是用多个always语句进行建模！）
3、状态机的常用编码方式有哪些，什么是独热码？
4、熟练掌握序列检测器的设计方法。
第十章
1、什么是T est Bench?ModelSim是何公司产品？能做什么？
2、实验过程中熟练掌握ModelSim仿真测试流程。
了解Quartus II 与ModelSim联合测试的基本流程。
3、了解什么是前仿真？什么是后仿真？什么是RTL级仿真？什么是门级仿真？
4、掌握用initial语句设计激励信号的方法，用always语句设计时钟电路的方法，注意加长时间长度，设计好复位信号和$stop与$finish 的方法
5、熟练掌握$stop（n）与$finish(n)的联系与区别？
6、熟练掌握$display $time/$stime/$realtime `define fork_join语句，特别是fork_join语句生成的波形程序。
编程类题目大致范围
1、组合电路包括：半加器、全加器、减法器、多路选择器、比较
器(投票表决器)、译码电路、编码电路
2、时序电路包括：锁存器、触发器、分频器、移位寄存器
时序电路熟练掌握加法（减法）计数器及其TB的设计方法，波形仿真图绘制方法；
3、状态机类熟练掌握序列检测器设计方法
最后祝同学们考试顺利！。