基于fpga的嵌入式系统设计 - 复习题

《基于fpga的嵌入式系统设计》复习题

1、 名词概念解释：

（1） ASIC，FPGA，SOC，SOPC，NIOS II，I/O ，IP ； （2） VHDL，verilog HDL，HDL，EDA ； （3） 功能仿真，后仿真，设计综合，设计验证 ； （4） 嵌入式系统的定义：

以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

（5） 嵌入式系统的组成：

嵌入式系统主要由嵌入式处理器、外围设备、嵌入式操作系统及应用软件等组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。其中：嵌入式处理器是嵌入式系统的核心部件，具有小型化、高效率、高可靠性、高集成度等特点。外围设备是嵌入式系统中用于完成存储、通信、调试、显示等辅助功能的部件。

2、 填空题

（1） NiosII处理器有三种运行模式： ___________ ，___________ ，_____________ 。 （2） CycloneII FPGA支持串行配置器件的isp编程，该特性是通过_____________利用

JTAG接口实现的。

（3） 在SOPC Builder中，复位地址的偏移量是________，异常地址的偏移量是________。 （4） 在NiosII的多处理器系统中，最常用的共享资源是____________。

（5） 根据Flash是否支持处理器的直接读操作，NiosII处理的bootloader分成两种模式：

________________bootloader、 ________________ bootloader。

（6） 用uC/OS-II操作系统实现以太网与轻量IP功能的时候，以太网的中断号至少是

____________。

（7） Altera公司的FPGA常用的配置方式： JTAG方式、___________、___________。 （8） CycloneII FPGA上面集成的Block RAM为M4K，一个M4K的大小是________。 （9） 使用QuartusII进行FPGA设计的开发流程是：设计输入、__________、___________、

仿真、_________ 。

（10） NiosII IDE为软件开发提供了4个主要功能：工程管理器、编辑器和编译器、调试

器、____________ 。

（11） SOPC组件On-chip Memory可以用作RAM外，还可以设置成___________，甚至可

以设置成双口存取。

（12） CycloneII EP2C35器件包含4个PLL，每个PLL均有_________个输出。 其中第

_________个输出的驱动能力最强。

（13） 基于微电子设计的电路通常包含有：组合逻辑电路和_________逻辑电路。 （14） 基于微电子设计的电路通常包含有：__________电路和时序逻辑电路。 （15） SOC是__________的缩写，EDA是__________的缩写。

（16） 电子系统设计主要有_____________和硬件描述语言设计方式，前者比较直观，形象，

但通用可移植性弱；后者利用文本的形式描述和设计电路，常用的两种硬件描述语言是__________和__________。

（17） 现在集成电路设计主要采用硬件描述语言来描述自己的设计，然后利用EDA工具进

行仿真和综合，转换成某种目标文件，然后利用ASIC实现。请问综合的主要作用是__________________________________________________________。

（18） 在基于EDA设计的技术中，有两种基本设计思路，一种是自顶向下的设计思路，一

种是__________的设计思路。

（19） 在过去的几十年中，数字电路设计技术发展迅速，经历了__________、__________，

__________，__________， 直到今天的SOC，我们可以把一个完整的系统集成在一个芯片上。

（20） 设计仿真具体分为__________和__________，前者对电路的RTL模型的仿真，不考

虑信号的时延关系，而后者是对综合或布局布线的网表进行的仿真，考虑信号的时延关系。

3、 选择题

（1） 基于FPGA的嵌入式系统，下面说法正确的是（ ）

A．只有运行NiosII软核的FPGA系统才是嵌入式系统 B．基于FPGA的嵌入式系统是在FPGA中运行可配置的软核

C．基于FPGA的嵌入式系统主要特点是运行速度比其他嵌入式系统要快 D．基于FPGA的嵌入式系统是FPGA最主要的应用方向

（2） 对于FPGA芯片来讲，下列说法错误的是：（ ）

A．FPGA是现场可编程逻辑器件的缩写 B．FPGA的内部可以集成DSP、PowerPC等模块 C．FPGA是非易失性器件 D．FPGA的内部逻辑可以反复修改

（3） 下列不属于FPGA片内资源的是哪个？（ ）

A. PLL（锁相环） B. LUT（查找表） C. NiosII软核处理器 D. DSP处理模块

（4） 下列关于SOPC的说法正确的是：（ ）

A. SOPC系统可以对其结构进行修改，即可以说SOPC是永不过时的嵌入式系统。

B. NiosII是一种软核处理器，故可以任意修改其内部结构。 C. NiosII可以脱离FPGA芯片单独运行。

D. SOPC系统具有体积小、快速灵活、低功耗等优点。

（5） 下列可综合的Verilog HDL语句是：（ ）

A. ！== B. task C. initial D. #delay

（6） 下列Verilog HDL表达式中正确的是：（ ）

A. 4’b001 << 1 = 5’b00010 ； B. ！4’b1011 || ! 4’b0000 = 1’b1 C. 4’b1010 & 4’b1101 = 1’b1 ； D. 4’b1011 && 4’b0100 = 4’b1111 ；

（7） 下列选项中哪个不是嵌入式系统软硬件划分的原则。（ ）

A. 系统优化原则 B. 资源利用率原则 C. 性能原则 D. 性价比原则

（8） NiosII的系统中SDRAM的IP核时钟与系统全局时钟相差多少度？（A. -60度 B. -50度 C. -70度 D. -90度

（9） 下列描述可以在FPGA中稳定运行的是：（ ）

A. 状态机编码中采用二进制编码方式

B. 在时钟上升沿到来时 A的值由“1001”变为“0110” C. 大量采用异步电路设计 D. 采用时钟的正负沿调整采样

（10） 下列不属于FPGA应用范围的是（ ）

A．信号处理 B．智能应用 C．手持PDA D．超大屏幕显示

（11） 下列关于软核处理器的说法，正确的是（ ）

A．软核处理器执行VHDL编写的程序 B．软核处理器是集成在FPGA中的模块

C．NiosII、Microblaze、PowerPC、MIPS都属于软核处理器的范畴 D．NiosII软核可以修改它的指令和外设

（12） 下列说法正确的是（ ）

A．IP核可以挂载到不同的总线上

B．系统中的IP核不支持Veriog HDL和VHDL混合编写 C．同一个IP核在不同的FPGA中具有相同的性能

）

D．嵌入式软核处理器并不属于IP核的范畴

（13） 关于SOPC的说法，错误的是（ ）

A．SOPC的系统中至少包含一个NiosII软核

B．SOPC技术包含了嵌入式设计的全部，除了硬件PCB外，还包括处理器和实时多

任务操作系统（RTOS）

C．SOPC可以体现软硬件协同设计技术

D．如果FPGA中集成了硬核处理器，无论是否使用，系统都属于SOPC系统

（14） 下列不属于FPGA片内资源的是（ ）

A．高速串行收发器 B．PLL（数字锁相环） C．RAM D．FIFO（先进先出）

（15） 下面哪项不属于NiosII软核的可定制性（ ）

A．可以修改基于NiosII的IP核 B．提高或降低工作频率 C．增加或取消MMU（内存管理单元） D．自定义NiosII指令

（16） 关于FPGA的配置问题下列说法的正确的是（ ）

A．EPCS16的容量是16Mb B．FPGA仅支持EPCS配置

C．FPGA的配置优先级最高的是EPCS D．EPCS配置FPGA属于PS（被动）方式

（17） 关于NiosII软核启动过程，下列说法错误的是（ ）

A．NiosII软核的启动过程主要分为FPGA器件的配置和NiosII程序的加载 B．CFI Flash可以保存FPGA的配置文件、NiosII程序和其他文件数据 C．FPGA配置文件（.sof）和NiosII程序（.elf）都可以保存在EPCS中 D．使用CFI Flash做为NiosII启动的器件时，FPGA把配置数据从CFI Flash读出并加载，然后执行Bootloader把保存的NiosII程序复制SDRAM执行

（18） 下列可以在FPGA中稳定运行的是（ ）

A．在设计中同时存在大量同步和异步设计 B．状态机编码采用二进制码和独热码混合形式 C．使用很多已经验证好的IP核，但没有做整体的仿真 D．有的模块采用时钟上升沿，有的模块采用时钟下降沿

（19） 下列哪项不是PLL锁相环的功能:（ ）

A. PLL可以优化时钟，故有效降低FPGA芯片的功耗。

B. PLL核是集成在FPGA内的硬IP核，故无论使用与否PLL都存在在FPGA中。 C. 使用PLL可以有效减少时钟偏斜的现象 D. PLL可以调整时钟的频率，占空比，相位等

（20） 下列关于存储器的说法错误的是:（ ）