FPGA笔试面试题之设计篇

本文探讨了FPGA在交通信号灯和自动饮料售卖机设计中的应用。交通信号灯设计涉及红绿黄三色灯的状态机控制,而自动售卖机设计涵盖了硬币识别和找零功能的Verilog实现。文章还提到了集成电路产品设计,例如实现y=lnx的电路,并介绍了从功能定义到上板调试的完整设计流程。

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1、描述一个交通信号灯的设计。(仕兰微电子)
东西南北四个方向,东西与南北两组交通灯轮流交替变换,其中,红灯时间为30个时间单位,绿灯时间为25个时间单位,黄灯时间为5个时间单位。五个状态如下:
在这里插入图片描述
分别设计状态机控制程序,计数程序,顶层程序和测试程序

module top_light(clk,rst_n,light1,light2)

input  clk,rst_n;
output [2:0] light1;
output [2:0] light2;

wire [5:0]  cnt;

StateMachine_light StateMachine_light_m0
(
	.clk          (clk),
	.rst_n        (rst_n),
	.count        (cnt),
	.light1       (light1),
	.light2       (light2)
);

count_light count_light_m0
(
	.clk          (clk),
	.rst_n        (rst_n),
	.count        (cnt)
);
endmodule
module StateMachine_light(clk,rst_n,count,light1,light2)

input clk;
input rst_n;
input [5:0] count;
output [2:0]light1;
output [2:0]light2;

reg [2:0]   light1,light2;
reg [2:0]   state;

parameter idle = 3'b000,
          s1 = 3'b001,
		  s2 = 3'b010,
		  s3 = 3'b011,
		  s4 = 3'b100;

always @(posedge clk or negedge rst_n
1. 2 2. 什么是同步逻辑和异步逻辑? 2 3. 同步电路和异步电路的区别: 2 4. 时序设计的实质: 2 5. 建立时间与保持时间的概念? 2 6. 为什么触发器要满足建立时间和保持时间? 2 7. 什么是亚稳态?为什么两级触发器可以防止亚稳态传播? 2 8. 系统最高速度计算(最快时钟频率)和流水线设计思想: 2 9. 同步复位和异步复位的有何区别? 3 10. 写出一段代码,用来消除亚稳态。 3 11. 写出一段代码,对时钟进行3频。 4 12. 设计一个glitch free的时钟切换电路逻辑,比如从20m切到50m,讲明理由。 4 13. 如何跨时钟域同步多位信号?有哪些技术? 4 14. 异步FIFO为什么用格雷码 5 15. 时序约束的概念和基本策略? 5 16. 附加约束的作用? 6 17. 锁存器(latch)和触发器(flip-flop)区别? 6 18. FPGA 芯片内有哪两种存储器资源? 6 19. 什么是时钟抖动? 6 20. FPGA 设计中对时钟的使用?(例如频等) 6 21. IC 设计中同步复位与异步复位的区别 6 22. MOORE 与 MEELEY 状态的特征 6 23. FPGA 中可以综合实现为 RAM/ROM/CAM 的三种资源及其注意事项? 6 24. 什么是竞争与冒险现象?怎样判断?如何消除? 7 25. 查找表的原理与结构 7 26. 寄生效应在IC设计中怎样加以克服和利用 7 27. 设计一个自动饮料售卖,饮料10钱,硬币有510两种,并考虑找零, 7 28. 数字IC(ASIC)设计流程: 8 29. SERDES的高速串行接口 8 30. 什么是状态编码技术? 解释一下。 8 31. FIFO简单讲解(*) 9 32. IC设计前端到后端的流程和EDA工具? 12 33. FPGA设计中如何实现同步时序电路的延时? 12
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