EDA复习题练习

1、EDA练习一、名词解释及回答问题：写出下列缩写的中文（或者英文）含义：1. VHDL 2.FPGA 3.RTL 4.SOPC 5.EDA 6. CPLD 7.HDL 8.LUT9.ASIC 10.SOC 11.JTAG 12.IP 13.LPM14.EDA与传统设计方法的区别？15.硬件描述语言编译综合后的结果是什么？16. 时序仿真与功能仿真的区别？二、程序填空：（仅以一例说明题型）下面程序是参数可定制带计数使能异步复位计数器的VHDL描述，试补充完整。- N-bit Up Counter with Load, Count Enable, and- Asynchronous Resetlib

2、rary ieee;use IEEE.std_logic_1164.all;use IEEE._.all;use IEEE.std_logic_arith.all;entity counter_n isgeneric (width : integer := 8);port(data : in std_logic_vector (width-1 downto 0);load, en, clk, rst : _ std_logic;q : out std_logic_vector (_ downto 0);end counter_n;architecture behave of _ issigna

3、l count : std_logic_vector (width-1 downto 0);beginprocess(clk, rst)beginif rst = '1' thencount <= _; 清零elsif _ then 边沿检测if load = '1' thencount <= data;_ en = '1' thencount <= count + 1;_;end if;end process;_end behave;三、程序改错：（仅以一例说明题型）1LIBRARY IEEE;2USE IEEE.STD_LO

4、GIC_1164.ALL;34ENTITY CNT10 IS 5 PORT ( CLK : IN STD_LOGIC ;6 Q : OUT STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0) ; 7END CNT10; 8ARCHITECTURE bhv OF CNT10 IS9 SIGNAL Q1 : STD_LOGIC_VECTOR(3 DOWNTO 0); 10BEGIN 11 PROCESS (CLK) BEGIN12 IF RISING_EDGE(CLK) begin 13 IF Q1 < 9 THEN14 Q1 <= Q1 + 1 ; 15 ELSE 16 Q1

5、<= (OTHERS => '0'); 17 END IF;18 END IF; 19 END PROCESS ;20 Q <= Q1;21END bhv;1. 在MAX+PlusII中编译时，提示的第一条错误为：Error: Line 12: File e:myworktestcnt10.vhd: VHDL syntax error: If statement must have THEN, but found BEGIN instead指出并修改相应行的程序（如果是缺少语句请指出大致的行数）：错误1行号： 程序改为：错误2行号： 程序改为：2. 若编译时出

6、现如下错误，请分析原因。四、VHDL程序设计：1、设计一数据选择器MUX,其系统模块图和功能表如下图所示。试采用下面三种方式中的两种来描述该数据选择器MUX的结构体。(a) 用if语句。 (b) 用case 语句。 (c) 用when else 语句。(d) 用with select 语句。2、课本4-23、课本例6-18、例6-19用其他方式实现。4、设计一个3-8译码器输入端口： din 输入端，位宽为3位 EN 译码器输出使能，高电平有效输出端口： xout译码器输出，低电平有效5、试描述一个带进位输入、输出的8位全加器端口：A、B为加数，CIN为进位输入，S为加和，COUT为进位输出五

7、、根据原理图写出相应的VHDL程序：1、2、3、4、六、综合题（状态机）1、用VHDL设计交通灯控制器图a是一个十字路口交通灯控制示意图，H公路和V公路在路口各有两个红绿灯指示道路通行状况。图a 十字路口交通灯控制示意图对应图a的交通灯控制器，拟用VHDL语言设计一电路模拟其控制逻辑，图b为该VHDL电路的设计模块图。图b 交通灯控制器电路设计模块图图b中Timer模块为一定时电路，其实体说明如下：Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Use ieee.std_logic_unsigned.all;Entity timer isPort (clk,

8、reset, start_timer : in std_logic;- 时钟、复位、启动信号Long, short : out std_logic);- 20秒、4秒定时完成信号End timer;图c为Timer模块仿真波形，输入信号clk为频率1KHz的时钟信号，当复位信号reset高电平时定时器复位，启动信号start_timer为低电平时定时器清零，高电平时开始定时，定时4秒后short信号输出高电平，定时20秒后long信号输出高电平，定时器不再计数。图c Timer模块仿真波形问题1，请完成Timer模块的VHDL设计：（实体说明部分已有，可不写）图b中Controller模块的实

9、体说明如下：Library ieee;Use ieee.std_logic_1164.all;Entity controller isPort (clk, reset : in std_logic;- 时钟、复位信号long, short : in std_logic;- 20秒、4秒定时完成信号start_timer : out std_logic;- 启动定时信号h_light, v_light : out std_logic(1 downto 0) );- H路、V路交通灯控制信号End controller;其中H路、V路交通灯控制信号输出“00”表示绿灯、“01”表示黄灯、“11”表

10、示红灯。问题2：Controller模块中状态迁移图如图d所示，请完成Controller模块的VHDL设计：图d Controller模块状态迁移图问题3：根据图b的系统模块结构，完成整个交通灯电路顶层模块VHDL设计。library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity jtd isport (clk, reset : in std_logic;h_light, v_light : out std_logic_vector(1 downto 0) );end jtd;问题4：在图e所示的交通灯顶层模块仿真波形图中完成输出信号h_light、v_li

11、ght和controller中状态机当前状态信号c_s的仿真波形。图e 交通灯仿真波形图2、根据如下所示状态图及其状态机结构图，回答问题（1）试判断该状态机类型，并说明理由。（2）请问如何消除状态机输出信号毛刺？试列出至少两种方法，并说明理由。（3）试由b、c两图中任选一图写出其完整的VHDL程序。（4）已知一个简单的波形发生器的数字部分系统框图如下图所示：图中DOWNCNT、MYROM都是在MAX+PlusII中使用MegaWizard调用的LPM模块，其VHDL描述中Entity部分分别如下：ENTITY DOWNCNT ISPORT(clock: IN STD_LOGIC ;q: OUT

12、 STD_LOGIC_VECTOR (5 DOWNTO 0);END DOWNCNT;ENTITY myrom ISPORT(address: IN STD_LOGIC_VECTOR (5 DOWNTO 0);q: OUT STD_LOGIC_VECTOR (7 DOWNTO 0);END myrom;试用VHDL描述该系统的顶层设计（使用例化语句）。3、已知状态机状态图如图(a)所示；完成下列各题：（1）试判断该状态机类型，并说明理由。（2）根据状态图，写出对应于结构图（b），分别由主控组合进程和主控时序进程组成的VHDL有限状态机描述（3） 若已知输入信号如下图所示，分析状态机的工作时序，

13、画出该状态机的状态转换值（current_state）和输出控制信号(outa)；（4） 若状态机仿真过程中出现毛刺现象，应如何消除；试指出两种方法，并简单说明其原理。4、用VHDL设计两层升降平台控制器图a是一个两层的升降平台示意图，一层和二层各有一个按钮用来呼叫升降机。图a 两层升降平台示意图对应图a的升降平台控制器，拟用VHDL语言设计一个电路模拟其控制逻辑，图b为该VHDL电路的设计模块图。图b 两层升降平台控制器设计模块图图b中的cnt100模块用来控制升降台开关门延时，elev2为升降平台状态控制器。升降台闸门由打开到关闭或由关闭到打开时，elev2模块向cnt100模块输出一个e

14、n计数使能信号（高电平有效）。cnt100模块计数溢出（100）时cnt100输出cout信号为高电平，同时cnt100计数停止。cnt100模块的实体描述如下所示：LIBRARY IEEE;USE IEEE.STD_LOGIC_1164.ALL;USE IEEE.STD_LOGIC_UNSIGNED.ALL;ENTITY CNT100 ISPORT (CLK, EN: IN STD_LOGIC;- 时钟、使能信号COUT: OUT STD_LOGIC );- 溢出信号END CNT100;问题1，请完成cnt100模块的VHDL设计（实体部分已给出，不用写），参考的仿真波形如图c所示。图c

15、cnt100仿真波形图问题2，以下是elev2模块的VHDL描述：请根据elev2的VHDL描述画出其状态迁移图。library ieee;use ieee.std_logic_1164.all;entity elev2 isport (clk, rst : in std_logic;- 时钟、复位信号cout : in std_logic;- 定时溢出信号call : in std_logic_vector(2 downto 1);- 呼叫信号arr : in std_logic_vector(2 downto 1);- 到达信号door : out std_logic;- 门控信号，低电平

16、开门up : out std_logic;- 上升信号down : out std_logic;- 下降信号en : out std_logic);- 延时计数清零、使能信号end elev2;architecture behav of elev2 isconstant CL1 : std_logic_vector(2 downto 0) := "000"- 一楼关门constant OP1 : std_logic_vector(2 downto 0) := "100"- 一楼开门constant UP1 : std_logic_vector(2 dow

17、nto 0) := "010"- 一楼上升constant DN2 : std_logic_vector(2 downto 0) := "001"- 二楼下降constant CL2 : std_logic_vector(2 downto 0) := "011"- 二楼关门constant OP2 : std_logic_vector(2 downto 0) := "111"- 二楼开门signal control : std_logic_vector(2 downto 0);- 状态控制信号begindoor &

18、lt;= not control(2);up <= control(1);down <= control(0);process (clk, rst, arr, call)variable ven : std_logic;beginif rst = '1' thencontrol <= CL1;elsif clk'event and clk = '1' thencase control iswhen CL1 =>if cout = '1' then- 关门已完毕if call(1) = '1' the

19、n control <= OP1; en <= '0'elsif call(2) = '1' then control <= UP1; en <= '1'else control <= CL1; en <= '1'end if;else control <= CL1; en <= '1'end if;when OP1 =>if cout = '1' then - 开门已完毕if call(1) = '1' then control <= OP1; en <= '1'else control <= CL1; en <= '0'end if;else control <= OP1; en <= '1'end if;when UP1 =>if arr(2) = '1' then control <= CL2;else control <= UP1;end if;when DN2 =>if arr(1) = '1' then control <