【第一章】

1、FPGA芯片的发展主要体现在哪几个方面？未来的发展趋势是什么？

(1) 大容量、低电压、低功耗

(2) 系统级高密度

(3) FPGA和ASIC出现相互融合。

(4) 动态可重构

2、EDA技术的优势是什么？

缩短开发周期，有各类库的支持，简化逻辑设计，有利于设计文档的管理，能仿真测试，开发者有自主权，将所有开发环节纳入统一的自顶向下的设计中，有效的利用了计算机的自动设计能力。

3、EDA的设计流程包括哪几个环节？

①设计输入（原理图/HDL文本编辑） ②综合 ③ FPGA/CPLD 适配 ④ 时序仿真与功能仿真 ⑤FPGA/CPLD编程下载 ⑥FPGA/CPLD器件电路硬件检测。

4、硬件描述语言的种类有哪些？

VHDL 、Verilog HDL、SystemVerilog、System C 等

5、自顶向下设计方法的优点是什么？

过程大部分由计算机完成，可植性强，便于系统的优化和升级，以及对模型进行及时的修改，以改进系统或子系统的功能，更正设计错误，提高目标系统的工作速度，减小面积耗用，降低功耗和成本等。在EDA技术应用中，自顶向下的设计方法，就是在整个设计流程中各设计环节逐步求精的过程。高效，高稳定性，省时省力，成本较低。

6、ip核可分为哪几类？

①软IP 、②固IP、③硬IP

7、ip在EDA技术的应用和发展中的意义是什么？

IP就是将某些功能固化，而当EDA设计也需要这些功能的时候，就可以直接将植入了此功能的IP拿过来直接用，而不用再重新设计。这样既可以提高效率又可以减少设计风险。IP核具有规范的接口协议，良好的可移植与可测试性，为系统开发提供了可靠的保证。

8、EDA的概念 Electronic Design Automation，电子设计自动化。

简单一点 EDA技术就是以计算机为工具，设计者在EDA软件平台上，用硬件描述语言完成设计文件，然后由计算机自动地完成逻辑编译，化简，分割，综合，优化，布局，布线和仿真，直至对于特定目标芯片的适配编译，逻辑映射和编程下载等工作。

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名词解析：

ASIC：专用集成电路 FPGA：现场可编程门阵列 IP：知识产权核或知识产权模块

JTAG：联合测试行动组 HDL：硬件描述语言 SOPC：可编程片上系统 PCB：进程控制块 RTL：寄存器传输级 LPM：可设置模块库 CPLD：复杂可编程逻辑器件 FSM：有限状态机 LUT:查找表(Look-Up-Table)SOC:单芯片系统 VHDL:超高速硬件描述语言 EAB:嵌入式阵列块 LAB:逻辑阵 EDA:电子设计自动化 IEEE:美国电气电子工程师协会 ISP:在系统编程 UART:串口(通用异步触发器) 1-2 与软件描述语言相比，VHDL有什么特点？

VHDL具有更强的行为描述能力。VHDL对设计的描述具有相对独立性

1-4 在EDA技术中，自顶向下的设计方法的重要意义是什么？ 1、由于顶层的功能描述可以独立于目标器件的结构，可集中精力

对产品功能、市场需求的设计。 2、设计成果的再利用得到保证（IP核）。

3、采用结构化开发手段，可进行多人多任务的并行工作方式。 4、选择器件的类型、规模、硬件结构等方面具有更大的自由度 附：自顶向下设计方法的优缺点

1、由于顶层的功能描述可以独立于目标器件的结构，可集中精力对产品功能、市场需求的设计。 2、设计成果的再利用得到保证（IP核）。

3、采用结构化开发手段，可进行多人多任务的并行工作方式。

4、选择器件的类型、规模、硬件结构等方面具有更大的自由度

1-5 IP在EDA技术的应用和发展中的意义是什么？

与传统的电子设计方法不同，EDA技术的设计语言是标准化的，不会由于设计对象的不同而改变；他的开发工具是规范化的，EDA软件平台支持任何标准化的设计语言；他的设计成果是通用性的，IP核具有规范的接口协议。良好的可移植性与可测试性，为高效高质的系统开发提供了可靠的保证。 2-4 FPGA/CPLD在ASIC设计中有什么用途？

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EDA 学习心得

姓名：贺鑫 学号：20xx1001164 班号：072085-10

在本学期短短5周的EDA学习中，我初步对这一新的领域有了一个较为系统的理解，也为我的专业学习打开了一个新的思路，那就是电子设计自动化（EDA）技术。

首先，通过对这门课程相关理论的学习，我掌握了EDA的一些基本的的知识，现代电子产品的性能越来越高，复杂度越来越大，更新步伐也越来越快。实现这种进步的主要原因就是微电子技术和电子技术的发展。前者以微细加工技术为代表，目前已进入超深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上集成几千万个晶体管；后者的核心就是电子设计自动化EDA（Electronic Design Automatic）技术。

EDA是指以计算机为工作平台，融合了应用电子技术、计算机技术、智能化技术的最新成果而开发出的电子CAD通用软件包，它根据硬件描述语言HDL完成的设计文件，自动完成逻辑编译、化简、分割、综合、优化、布局布线及仿真，直至完成对于特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作。

EDA技术的出现，极大地提高了电路设计的效率和可操作性，减轻了设计者的劳动强度。

其次，通过对课程的实验的学习，我对EDA的学习和理解有了更深刻的认识和体会。我们团队共四个人，做的是两层电梯控制器，作为这个实验的一员与负责人，我感到很有压力。因为只对课本知识的学习，我对实验做成功的把握不是很大。因为我们是机械专业，学习电的知识也主要是通过大二学的《电工学》 ，因此只能对数字逻辑与数字电路有初步的了解，而EDA是在数字电路发展到一定阶段的产物，因此学习起来也很费力。

然而，在我们团队的共同努力下，我们最终成功地完成了这个实验，包括时序仿真和硬件测试仿真，都取得了非常成功地效果。

在上实验课的时候，那个周六下午，整个实验室只有那寥寥几人，我很庆幸我是其中的一人，因为在那里我学习到了很多，我完成了上次实验没有完成的扫描显示的实验，也完成了步进电机控制器的实验，还在老师的指导下完成了梁祝音乐演示实验，最后在晚上我也去了实验室，和我们团队成员开始进行两层电梯控制器的设计，通过一个晚上的努力，我们最终把它给调试了出来。

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EDA学习心得体会

大三时候开始了专业课的学习，其中EDA就是要学的一门专业课，课程刚开始的时候，对EDA技术很陌生，也感到很茫然，也非常没有信心，当接触到可编程器件的时候，看到大家同样感到很迷惘。首先，通过对这门课程相关理论的学习，我掌握了EDA的一些基本的的知识，现代电子产品的性能越来越高，复杂度越来越大，更新步伐也越来越快。实现这种进步的主要原因就是微电子技术和电子技术的发展。前者以微细加工技术为代表，目前已进入超深亚微米阶段，可以在几平方厘米的芯片上集成几千万个晶体管；后者的核心就是电子设计自动化EDA（Electronic Design Automatic）技术,由于本门课程是一门硬件学习课程，所以实验必不可少。通过课程最后实验，我体会一些VHDL语言相对于其他编程语言的特点。

在接触VHDL语言之前，我已经学习了C语言，汇编语言，而相对于这些语言的学习，VHDL 具有明显的特点。这不仅仅是由于VHDL 作为一种硬件描述语言的学习需要了解较多的数字逻辑方面的硬件电路知识，包括目标芯片基本结构方面的知识更重要的是由于VHDL 描述的对象始终是客观的电路系统。由于电路系统内部的子系统乃至部分元器件的工作状态和工作方式可以是相互独立、互不相关的，也可以是互为因果的。这表明，在任一时刻，电路系统可以有许多相关和不相关的事件同时并行发生。因此，任何复杂的程序在一个单CPU 的计算机中的运行，永远是单向和一维的。因而程序设计者也几乎只需以一维的思维模式就可以编程和工作了。

在学习的过程中，我深深体会到，学习不单单要将理论知识学扎实了，更重要的是实际动手操作能力，学完了课本知识，我并没有觉得自己有多大的提高，感觉学到的很没用，我们现在学到的还很少，只是编写一些简单的程序。相反的，每次做完实验之后，都会感觉自己收获不少，每次都会有问题，因此，我认为在老师今后的教学当中，应当更加注重动手实验，把理论与实践很好的结合起来，才能使同学融会贯通。现在感觉到对这门课还只有很少的认识，所以希望很认真的续下去

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数字EDA实验

实验报告

 

学院：     计算机科学与工程学院    

专业：          通信工程            

学号：         0941903207           

姓名：           薛蕾               

指导老师：       钱强               

实验一 四选一数据选择器的设计

一、实验目的

1、熟悉Quartus II软件的使用。

2、了解数据选择器的工作原理。

3、熟悉EDA开发的基本流程。

二、实验原理及内容

实验原理

数据选择器在实际中得到了广泛的应用，尤其是在通信中为了利用多路信号中的一路，可以采用数据选择器进行选择再对该路信号加以利用。

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EDA学习心得

班号：072093-05 学号：20xx1000880

课程刚开始的时候，对EDA技术很陌生，也感到很茫然，也非常没有信心，当接触到可编程器件的时候，看到大家同样感到很迷惘。或许，在学习EDA的时候，我应该比别人更有些优势，在双学位计算机的课程里我已经学过《数字逻辑》，而EDA的一些内容也是和《数字逻辑》直接相关联的。

通过一学期的努力学习，查阅了一些相关技术的书籍，书中通过大量的图示对PLD硬件特性与编程技术进行了形象的讲解，不仅融合了之前学习的关于电路设计的知识还将EDA的技术加入其中。对VHDL语言的详尽讲解更是让我深刻理解了VHDL语言的编程原理。由于本门课程是一门硬件学习课程，所以实验必不可少。通过课程最后实验，我体会一些VHDL语言相对于其他编程语言的特点。

在接触VHDL语言之前，我已经学习了C语言，汇编语言，而相对于这些语言的学习，，VHDL 具有明显的特点。这不仅仅是由于VHDL 作为一种硬件描述语言的学习需要了解较多的数字逻辑方面的硬件电路知识，包括目标芯片基本结构方面的知识更重要的是由于VHDL 描述的对象始终是客观的电路系统。由于电路系统内部的子系统乃至部分元器件的工作状态和工作方式可以是相互独立、互不相关的，也可以是互为因果的。这表明，在任一时刻，电路系统可以有许多相关和不相关的事件同时并行发生。例如可以在多个独立的模块中同时入行不同方式的数据交换和控制信号传输，这种并行工作方式是任何一种基于CPU 的软件程序语言所无法描绘和实现的。传统的软件编程语言只能根据CPU 的工作方式，以排队式指令的形式来对特定的事件和信息进行控制或接收。在CPU 工作的任一时间段内只能完成一种操作。因此，任何复杂的程序在一个单CPU 的计算机中的运行，永远是单向和一维的。因而程序设计者也几乎只需以一维的思维模式就可以编程和工作了。

在学习的过程中，我深深体会到，学习不单单要将理论知识学扎实了，更重要的是实际动手操作能力，学完了课本知识，我并没有觉得自己有多大的提高，相反的，每次做完实验之后，都会感觉自己收获不少，因此，我认为在老师今后的教学当中，应当更加注重动手实验，把理论与实践很好的结合起来，才能使同学融会贯通。

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一．名词解释

EDA 电子自动化设计 electronic design automation

FPGA 现场可编程门阵列 field programmable gate array

CPLD 复杂可编程逻辑器件 complex programmable logic device

ASIC 特定用途集成电路 application specific integrated circuit

IP 知识产权 intellectual property

SOC 片上系统 system on a chip

FSM 有限状态机 finite state machine

MPW 多用途晶圆 multi project wafer

DSP 数字信号处理器 digital signal processor

MCU 微程序控制器 micro control unit

HDL 硬件表述语言 hardware description language

VHDL 超高速集成电路硬件描述语言

very high speed integrated circuit hardware description language

二．简答题

1.top-down方法：从系统硬件的高层次抽象描述向低层次物理描述的一系列转化过程。从顶向下设计由功能级，行为级描述开始；寄存器传输（RTL）级描述为第一个中间结果，再将RTL级描述由逻辑综合网表或电路图；利用EDA工具将网表自动转换换成目标文件下载到现场可编程门阵列|复杂可编程逻辑器件或通过自动布局布线设计成专用集成电路，从而得到电路与系统的物理实现。

2.逻辑综合主要通过综合工具，依据设计人员设定的时序，面积等约束条件，将与工艺无关的RTL级的电路逻辑描述程序，转化为与工艺相关的电路，是将程序设计转化为硬件实现的重要环节。

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