EDA技术与实践课程习题解答.doc

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1、“EDA技术与实践”课程习题解答第二章1．简述CPLD的结构。答：CPLD的基本结构由可编程逻辑阵列（LAB）、可编程I/O控制模块和可编程内部连线（PIA）等三部分组成。1．可编程逻辑阵列（LAB）可编程逻辑阵列又若干个可编程逻辑宏单元（LogicMacroCell，LMC）组成，LMC内部主要包括与阵列、或阵列、可编程触发器和多路选择器等电路，能独立地配置为时序或组合工作方式。2．可编程I/O单元（IOC）CPLD的I/O单元（Input/OutputCell，IOC），是内部信号到I/O引脚的接口部分。根据器件和功能的不同，各种器件的结构也不相同。由于阵列型器件通常只有少数几个

2、专用输入端，大部分端口均为I/O端，而且系统的输入信号通常需要锁存。因此I/O常作为一个独立单元来处理。3．可编程内部连线（PIA）可编程内部连线的作用是在各逻辑宏单元之间以及逻辑宏单元和I/O单元之间提供互连网络。各逻辑宏单元通过可编程连线阵列接收来自输入端的信号，并将宏单元的信号送目的地。这种互连机制有很大的灵活性，它允许在不影响引脚分配的情况下改变内部的设计。2．PLD有那几种编程技术?答：（1）熔丝(Fuse)和反熔丝(Anti-fuse)编程技术熔丝编程技术是用熔丝作为开关元件，这些开关元件平时（在未编程时）处于连通状态，加电编程时，在不需要连接处将熔丝熔断，保留在器件内的

3、熔丝模式决定相应器件的逻辑功能。反熔丝编程技术也称熔通编程技术，这类器件是用逆熔丝作为开关元件。这些开关元件在未编程时处于开路状态，编程时，在需要连接处的逆熔丝开关元件两端加上编程电压，逆熔丝将由高阻抗变为低阻抗，实现两点间的连接，编程后器件内的反熔丝模式决定了相应器件的逻辑功能。（2）浮栅型电可写紫外线擦除编程技术浮栅管相当于一个电子开关，加电写入，电压脉冲消除后，浮栅上的带电粒子可以长期保留；当浮栅管受到紫外光照射时，擦除所记忆的信息，而为重新编程做好准备。（3）浮栅型电可写电擦除编程技（E2PROM）编程和擦除都是通过在漏极和控制栅极上加入一定幅度和极性的电脉冲来实现，可由用户

4、在“现场”用编程器来完成。（4）SRAM编程技术与浮栅型熔丝结构基本相同。SRAM编程技术是在FPGA器件中采用的主要编程工艺之一。SRAM型的FPGA是易失性的，断电后其内部编程数据（构造代码）将丢失，需在外部配接ROM存放FPGA的编程数据。1．什么是边界扫描技术?其原理是什么?答：边界扫描测试技术（BoundaryScanTesting，BST），主要用于解决可编程逻辑器件芯片的测试问题。这种测试可在器件正常工作时捕获功能数据。器件的边界扫描单元能够迫使逻辑追踪引脚信号，或是从引脚或器件核心逻辑信号中捕获数据。强行加入的测试数据串行地移入边界扫描单元，捕获的数据串行移出并在器件

5、外部同预期的结果进行比较。标准的边界扫描测试只需要五根信号线，即TDI（测试数据输入）、TDO（测试数据输出）、、TRST（测试复位输入）TMS（测试模式选择）和TCK（测试时钟输入），TRST能够对电路板上所有支持边界扫描的芯片内部逻辑和边界管脚进行测试。应用边界扫描技术能够增强芯片、电路板甚至系统的可测试性。1．简述FPGA的结构。答：FPGA由可编程逻辑块（CLB）、输入/输出模块（IOB）及可编程互连资源（PIR）等三种可编程电路和一个SRAM结构的配置存储单元组成。1．可编程逻辑块（CLB）CLB主要由逻辑函数发生器、触发器、数据选择器等电路组成。2．输入/输出模块（IOB

6、）IOB主要由输入触发器、输入缓冲器和输出触发/锁存器、输出缓冲器组成，每个IOB控制一个引脚，它们可被配置为输入、输出或双向I/O功能。3．可编程互连资源（PIR）PIR由许多金属线段构成，这些金属线段带有可编程开关，通过自动布线实现各种电路的连接。实现FPGA内部的CLB和CLB之间、CLB和IOB之间的连接。2．设计时怎样选择CPLD和FPGA器件?答：从以下几个方面进行选择：1．逻辑单元CPLD中的逻辑单元是大单元，通常其变量数约20～28个。FPGA逻辑单元是小单元，其输入变量数通常只有几个，2．内部互连资源与连线结构FPGA单元小、互连关系复杂，所以使用的互连方式较多。C

7、PLD不采用分段互连方式，它使用的是集总总线。3．编程工艺CPLD属于只读（ROM）型编程，可以反复编程，但它们一经编程，片内逻辑就被固定，如果数据改变就要进行重新擦写。FPGA芯片采用RAM型编程，功耗低，但掉电后信息不能保存，必须与存储器联用。每次上电时须先对芯片配置，然后方可使用。4．规模逻辑电路在中小规模范围内，选用CPLD价格较便宜，能直接用于系统。对于大规模的逻辑设计,则多采用FPGA.5．FPGA和CPLD封装形式的选择FPGA和CPLD器件