EDA技术与应用课后习题答案大全
《EDA技术与应用》为普通高等教育“十一五”国家级规划教材，下面yjbys小编为大家提供的是本书的课后习题答案，希望能帮助到大家!
主要内容包括：EDA技术;电路设计仿真软件PSpice、Muhisim8的使用方法;可编程逻辑器件的工作原理、分类及应用;硬件描述语言Verilog HDL的语法要点与设计实例;数字集成软件Quartus n、仿真软件ModelSim、综合软件SynplifyPro等的使用方法及设计流程;EDA技术综合设计实例。 本书内容全面，注重基础，理论联系实际，突出实用性，并使用大量图表说明问题，编写简明精炼、针对性强，设计实例都通过了编译，设计文件和参数选择都经过验证，便于读者对内容的理解和掌握。
第一章
1-1 EDA技术与ASIC设计和FPGA开发有什么关系? P3~4
答：利用EDA技术进行电子系统设计的最后目标是完成专用集成电路ASIC的设计和实现;FPGA和CPLD是实现这一途径的主流器件。FPGA和CPLD通常也被称为可编程专用IC，或可编程ASIC。FPGA和CPLD的应用是EDA技术有机融合软硬件电子设计技术、SoC(片上系统)和ASIC设计，以及对自动设计与自动实现最典型的诠释。
1-2与软件描述语言相比，VHDL有什么特点? P6
答：编译器将软件程序翻译成基于某种特定CPU的机器代码，这种代码仅限于这种CPU而不能移植，并且机器代码不代表硬件结构，更不能改变CPU的硬件结构，只能被动地为其特定的硬件电路结构所利用。综合器将VHDL程序转化的目标是底层的电路结构网表文件，这种满足VHDL设计程序功能描述的电路结构，不依赖于任何特定硬件环境;具有相对独立性。综合器在将VHDL(硬件描述语言)表达的电路功能转化成具体的电路结构网表过程中，具有明显的能动性和创造性，它不是机械的一一对应式的“翻译”，而是根据设计库、工艺库以及预先设置的各类约束条件，选择最优的方式完成电路结构的设计。
l-3什么是综合?有哪些类型?综合在电子设计自动化中的地位是什么? P5
什么是综合? 答：在电子设计领域中综合的概念可以表示为：将用行为和功能层次表达的电子系统转换为低层次的便于具体实现的模块组合装配的过程。
有哪些类型? 答：(1)从自然语言转换到VHDL语言算法表示，即自然语言综合。(2)从算法表示转换到寄存器传输级(RegisterTransport Level，RTL)，即从行为域到结构域的综合，即行为综合。(3)从RTL级表示转换到逻辑门(包括触发器)的表示，即逻辑综合。(4)从逻辑门表示转换到版图表示(ASIC设计)，或转换到FPGA的配置网表文件，可称为版图综合或结构综合。
综合在电子设计自动化中的地位是什么? 答：是核心地位(见图1-3)。综合器具有更复杂的工作环境，综合器在接受VHDL程序并准备对其综合前，必须获得与最终实现设计电路硬件特征相关的工艺库信息，以及获得优化综合的诸多约束条件信息;根据工艺库和约束条件信息，将VHDL程序转化成电路实现的相关信息。
1-4在EDA技术中，自顶向下的设计方法的重要意义是什么? P7~10
答：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。
1-5 IP在EDA技术的应用和发展中的意义是什么? P11~12
答：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。
第二章
2-1 叙述EDA的FPGA/CPLD设计流程。 P13~16
答：1.设计输入(原理图/HDL文本编辑);2.综合;3.适配;4.时序仿真与功能仿真;5.编程下载;6.硬件测试。
2-2 IP是什么?IP与EDA技术的关系是什么? P24~26
IP是什么? 答：IP是知识产权核或知识产权模块，用于ASIC或FPGA/CPLD中的预先设计好的电路功能模块。
IP与EDA技术的关系是什么? 答：IP在EDA技术开发中具有十分重要的地位;与EDA技术的关系分有软IP、固IP、硬IP：软IP是用VHDL等硬件描述语言描述的功能块，并不涉及用什么具体电路元件实现这些功能;软IP通常是以硬件描述语言HDL源文件的形式出现。固IP是完成了综合的功能块，具有较大的设计深度，以网表文件的形式提交客户使用。硬IP提供设计的最终阶段产品：掩模。
2-3 叙述ASIC的设计方法。 P18~19
答：ASIC设计方法,按版图结构及制造方法分有半定制(Semi-custom)和全定制(Full-custom)两种实现方法。
全定制方法是一种基于晶体管级的，手工设计版图的制造方法。
半定制法是一种约束性设计方式，约束的目的是简化设计，缩短设计周期，降低设计成本，提高设计正确率。半定制法按逻辑实现的方式不同，可再分为门阵列法、标准单元法和可编程逻辑器件法。
2-4 FPGA/CPLD在ASIC设计中有什么用途? P16,18
答：FPGA/CPLD在ASIC设计中，属于可编程ASIC的逻辑器件;使设计效率大为提高，上市的时间大为缩短。
2-5 简述在基于FPGA/CPLD的EDA设计流程中所涉及的EDA工具，及其在整个流程中的作用。 P19~23
答：基于FPGA/CPLD的EDA设计流程中所涉及的EDA工具有：设计输入编辑器(作用：接受不同的设计输入表达方式，如原理图输入方式、状态图输入方式、波形输入方式以及HDL的文本输入方式。);HDL综合器(作用：HDL综合器根据工艺库和约束条件信息，将设计输入编辑器提供的信息转化为目标器件硬件结构细节的信息，并在数字电路设计技术、化简优化算法以及计算机软件等复杂结体进行优化处理);仿真器(作用：行为模型的表达、电子系统的建模、逻辑电路的验证及门级系统的测试);适配器(作用：完成目标系统在器件上的布局和布线);下载器(作用：把设计结果信息下载到对应的实际器件，实现硬件设计)。
第三章
3-1 OLMC(输出逻辑宏单元)有何功能?说明GAL是怎样实现可编程组合电路与时序电路的。 P34~36
OLMC有何功能? 答：OLMC单元设有多种组态，可配置成专用组合输出、专用输入、组合输出双向口、寄存器输出、寄存器输出双向口等。
说明GAL是怎样实现可编程组合电路与时序电路的? 答：GAL(通用阵列逻辑器件)是通过对其中的OLMC(输出逻辑宏单元)的编程和三种模式配置(寄存器模式、复合模式、简单模式)，实现组合电路与时序电路设计的。
3-2 什么是基于乘积项的可编程逻辑结构? P33~34，40
答：GAL、CPLD之类都是基于乘积项的可编程结构;即包含有可编程与阵列和固定的或阵列的PAL(可编程阵列逻辑)器件构成。
3-3 什么是基于查找表的可编程逻辑结构? P40~41
答：FPGA(现场可编程门阵列)是基于查找表的可编程逻辑结构。
3-4 FPGA系列器件中的LAB有何作用? P43~45
答：FPGA(Cyclone/Cyclone II)系列器件主要由逻辑阵列块LAB、嵌入式存储器块(EAB)、I/O单元、嵌入式硬件乘法器和PLL等模块构成;其中LAB(逻辑阵列块)由一系列相邻的LE(逻辑单元)构成的;FPGA可编程资源主要来自逻辑阵列块LAB。
3-5 与传统的测试技术相比，边界扫描技术有何优点? P47~50
答：使用BST(边界扫描测试)规范测试，不必使用物理探针，可在器件正常工作时在系统捕获测量的功能数据。克服传统的外探针测试法和“针床”夹具测试法来无法对IC内部节点无法测试的难题。
3-6 解释编程与配置这两个概念。 P58
答：编程：基于电可擦除存储单元的EEPROM或Flash技术。CPLD一股使用此技术进行编程。CPLD被编程后改变了电可擦除存储单元中的信息，掉电后可保存。电可擦除编程工艺的优点是编程后信息不会因掉电而丢失，但编程次数有限，编程的速度不快。
配置：基于SRAM查找表的编程单元。编程信息是保存在SRAM中的，SRAM在掉电后编程信息立即丢失，在下次上电后，还需要重新载入编程信息。大部分FPGA采用该种编程工艺。该类器件的编程一般称为配置。对于SRAM型FPGA来说，配置次数无限，且速度快;在加电时可随时更改逻辑;下载信息的保密性也不如电可擦除的编程。
3-7 请参阅相关资料，并回答问题：按本章给出的归类方式，将基于乘积项的可编程逻辑结构的PLD器件归类为CPLD;将基于查找表的可编程逻辑结构的PLD器什归类为FPGA，那么，APEX系列属于什么类型PLD器件? MAX II系列又属于什么类型的PLD器件?为什么? P54~56
答：APEX(Advanced Logic Element Matrix)系列属于FPGA类型PLD器件;编程信息存于SRAM中。MAX II系列属于CPLD类型的PLD器件;编程信息存于EEPROM中。
EDA技术应用于数字电子技术的实践教学论文
近年来，电子业发展非常迅速，已成为我国一大支柱产业，而电子技术的发展一定程度上取决于数字技术的发展，伴随大规模集成电路及可编程逻辑器件的迅速发展，针对传统电子技术实验教学存在的弊端，有必要对数字电子技术实践教学进行改革，基于EDA技术的数字电子技术实验教学改革优势凸显，既提高了学生实验动手设计的实践能力，又培养了学生的创新思维，同时提高了这门课程的教学质量，改革成果显而易见。
1EDA技术概述
EDA（ElectronicDesignAutomation）是指以计算机作为设计平台，综合运用计算机技术、最新电子技术及最新智能化技术先进研究成果研制出的电子CAD通用软件包。EDA技术先后发展经历了三个阶段，从20世纪70年代的CAD阶段到80年代的CAE阶段，再到90年代的EDA阶段，代表着当今电子技术发展最新方向。由于所涉及内容广泛，且内容较为丰富，所以没有确切的定义。可以这样理解，EDA技术是以大规模的可编程逻辑器件作为设计的载体，以硬件描述语言为系统逻辑描述为主要表达方式，基于计算机及大规模可编程逻辑器件的开发软件及实验系统为设计工具，通过相关的开发软件，自动完成通过软件设计实现电子系统到硬件系统的一门新技术。可实现逻辑编译、化简、分割，及逻辑综合优化、逻辑布局布线、逻辑仿真等功能，完成针对特定目标芯片的适配编译、逻辑映射及编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片。
2传统的数字电子技术课程实践教学的弊端
数字电子技术课程实践教学主要分为两部分，即实验教学这一块，还有课程设计与实习这一块的内容。传统型实验教学环节流程一般是，先要针对实验内容涉及用到的设备器材做准备工作，主要是各种芯片之类的，还要检验芯片本身是否有损坏的情况，还有各种信号连线等，以及数字系统的实验箱等仪器设备。准备齐全后，开始实验过程中，按照指定的线路连线图进行连接，不断改变输入状态同时记录好相应的输出变化，最后验证是否与理论上相符合。传统的课程设计环节主要包括，基于满足总体性能指标的方案设计与选择、实验参数值的计算以及电路实验的调试、参数的修改等。实验中用到的仪器设备都有购买准备齐全，各个单元电路的调试及总体电路的调试。存在的'弊端是整个实验过程比较耗时，而且一旦某个环节出现问题，就要查找原因，还很有可能要重新设计实验方案，设计周期较长，又要重新购买器材，浪费资源，增加成本。
3基于EDA技术的现代数字电子技术课程教学研究
现代数字电子技术实践课程教学主要是引入EDA技术，实际上就是充分运用各种计算机软件来仿真实验环境。这样在实验准备方面，工作量大大减轻了，不用再大量准备各种芯片，也不用验证芯片质量好坏，也不需要准备各种实验仪器，只需要有电脑用于安装软件，来提供实验仿真环境就可以了。
3.1EDA技术在实验教学中的运用
实验是电子线路课程教学的一个重要环节，通过实验能加深学生对理论知识的理解和掌握，同时提高了学生的动手实践能力，培养学生的创新思维。传统实验课程教学，要做大量仪器材料准备工作，耗工耗时，但可以使学生直接面对真实的对象，获得直接的经验。EDA软件的优势是可以提供上千种电子元器件盒数十种仪器仪表，可以很方便地虚拟各种电子实验，而且只要有计算机便不受时间、场地的限制。而且虚拟实验有精准的仿真分析方法和技术，更加有利于学生对实验现象的观察和实验数据的获得，有利于学生对电路进行别出心裁的修改，对电路的分析和测试做不同的尝试，最终有利于实验结论的获得。这些都是实际硬件实验所不具备的优势。
3.2EDA技术在课程设计和毕业设计中的应用
课程设计和毕业设计也是数字电子技术课程教学的一个重要环节。在当前严峻的就业形势下，学生在毕业设计中通过对EDA技术的运用，能明显增强竞争力。因为目前课程设计和毕业设计工程应用类题目不少，在毕业设计中引用EDA技术，要求学生对所设计的电路进行模拟仿真调试、验证，在答辩时候进行实际演示，可以大大提高学生动手能力和开发设计能力。数字电子技术课程是一门实验性很强的课程，传统实验教学环节受到很多制约，不利于学生对该门课程的学习，引入EDA技术明显提高课程的教学质量，同时有利于提高学生动手实践能力和培养学生的创新意识。在课程设计和毕业设计中引入EDA技术，还大大增加了学生就业竞争力。事实证明，数字电子技术实践教学引入EDA技术取得了一定的成果。
探究EDA 技术在数字电子技术实验中的应用
近年来在电子信息技术的不断创新与完善下，数字电子技术实验教学也相继发生着巨大的变化，逐步向创新电子实验教学方向发展.当前，EDA 技术融合了计算机等先进的科学技术，并且在具体的电子实践技术教学中发挥着积极作用，当代的信息技术教师在电子实验教学活动中应该更多的重视运用EDA 技术来构建一个虚拟的实验操作平台，进而能够让学生在其营造出的虚拟实验环境下对数字电子技术知识进行熟练地掌握，达到高效学习的目的.与此同时，EDA 技术能够为电子实验教学提供科学化的指导平台，在一定程度上增强了学生的计算机应用能力、思维创新能力以及实验操作能力，为学生日后的发展打下了坚实的基础.
1 EAD技术的概述
EAD技术又可称之为是电子设计自动化.它主要是以大规模的可编程逻辑器件为设计载体，以硬件描述性语言为逻辑描述的主要表达方式之一，并在实际应用中以计算机、大规模的可编程器件的开发工具软件以及实验开发系统为设计工具，以此来自动的完成用软件方式描述的电子系统到硬件系统的编译、化简、分割、综合及优化、布局布线和仿真等一系列的操作流程，直至完成对特定目标芯片的适配编译、逻辑映射和编程下载等工作，最终形成集成电子系统或专用集成芯片的多学科融合的新技术.但就当前的发展而言，在我国应用最多的EAD 技术软件大多只是Protel、Quartus、Multisim、EWB以及Max-Plus等，虽然它们的实际应用特点都大同小异，但是细研究发现，它们之间还是有不一样的地方出现.例如：Quartus主要的操作功能就是为了更快、更好的便于完善数据系统的研发;Multisim则是在具体的组合逻辑电路设计方面占有优势.因此，在实际的应用中.应该结合具体的情况来合理的选择应用技术.
2 EAD技术在数学电子技术实验中的流程分析
2.1 电路特性的优化设计
电子产品自身的元器件就有最佳的容差，并且外部的环境温度是促使电路安全运行的重要保证.但是在传统的电路设计方法中，很难对元器件的容差以及外部的工作环境温度进行准确的系统分析，因此所设计出的方案也就无法达到最佳效果.而在应用EAD技术中，可以运用温度分析功能以及统计分析功能来有效的解决这些问题.在具体的实践操作中，由于二者自身的功能可以准确的计算出元器件的最佳参数、电路结构以及与元器件相匹配的工作环境温度，通过这样的方式，不仅可以快速的优化电子工程设计方案，还能有效的保障使用产品的质量.
2.2 设计输入
在传统的电子技术实验课堂教学中，一般的教学流程包括硬件、搭试、调试以及焊接等，在模拟环境下所出现的问题，都影响着实际教学的效果.因此，针对这一现象，教师们要在实践教学中为学生们营造出良好的实验教学环境，要求教师在实验教学活动中积极地构建出EDA 技术虚拟电子实验教学平台，并结合着实验的具体环节和应用项目，在设计教学活动时，建立一个以VHDL形式的文本和原理图文本，将其输入模式发送到虚拟电子实验平台上，及时的利用EDA 技术软件系统对VHDL文本的形式进行综合处理，并在具体的操作中将逻辑极线路图换作为门级电路形式.在一系列的转换后，最终通过时序分析文件以及网表信息文件等方式展现出来，进而便于学生在实验数据的研究中能够进行系统化的分析，提升电子技术实验的教学成效。
2.3 各模块构建的分析
电子技术实验平台上的实验仿真功效主要包含了项目信息采集、项目基础教学、实验结果处理以及虚拟实验四大部分.通过电子技术实验的相关技术要求，要让学生在实验操作前，进行基础知识的储备学习，在上机操作演练前，结合实验的具体要求，选择合适的EDA 技术应用软件工具，进而对在实验中总结出的图表、实验数据、程序代码以及仿真曲线等进行相应的分析和汇总，完成相应的实验任务，及时的将汇总信息上传至服务器，便于日后的查询.另外，在基础学习任务中，其实验教程主要包含了信息软件程序语言学习、EDA 技术普及与运用、实验理论知识的基础掌握、实验仪器操作的说明等课程内容.在实际的教学中，通常用到的EDA 技术应用模块分析.其结构性较为严谨，在实际的应用中能够提高此项技术的应用效率.值得一提的是在电子技术实验中经常使用的EDA 技术工具包括以下几个：QuarhzsII、Matlab、Prote1等，而在电子实验中课程教学中采用最多的编程语言是VHDL语言.除此之外通过其内部的局域网络还能够下载关键的系统技术，能够在学习中为学生们理清设计思路，在运用该技术进行实际的数字实验设计案例时，有利于学生们深入地了解电子系统知识，在很大的程度上能够提升其设计能力。
2.4 综合分析
综合分析主要是通过利用EDA 技术软件对电子实验呈现出综合器环境，与VHDL技术应用软件有着紧密的联系.EDA 技术软件以及相应的硬件电路对于实现其转化具有着重要的实践意义.基于上述的流程概述，能够在有效的完成源文件的基础上进行合理的综合分析.这主要是因为EDA 技术在不断地应用过程中，需要对大量FPGA 工艺上的系统产品做出分析与判断.因此，综合分析后所产生出的结果会与系统硬件之间有着密切的关联.在运用EDA 技术进行分析应用时，能够在运行期间促使逻辑优化的形成，以此来产生出相应的有实际关联的网表信息文件.
2.5 适配以及布线布局的分析
在进行完综合分析环节后，通过应用CPLD 布线适配器将综合后的网表信息文件对某一具体的实验器件进行专业的逻辑映射操作，在进行文本以及图形编辑器时可通过仿真技术以及VHDL综合器对所得数据进行优化和分析，以能够形成详细、利用率较高的图表文件，便于后期工作和教学.其具体操作内容主要涉及到逻辑分割、优化、布线布局等流程，并针对流程步骤进行相应的适配工作，在适配完毕后，则会立即出现时序仿真时用到的下载表格和网表信息文件.CPLD 布线适配器的适配布线布局。
2.6 仿真技术
在上述所有流程工序完成后，进行下一步的编程下载环节，此过程是电子技术实验中较为重要的一部分，在具体操作中需注意以下内容：利用EDA技术软件工具对在电子技术实验中适配生成后的结果进行详细的信息检测，也就是俗称的仿真工作.这一实验环节是进行EDA 设计的一道重要的设计工序，在具体的EDA 设计中，其时序和功能门级仿真技术一般是通过EDA 技术软件应用来实现的，它主要实现了仿真测试的两种功能，一种是功能仿真，一种是时序仿真.仿真技术的具体应用,可以对功能仿真和时序仿真进行分析.其一，功能仿真，也就是在实验设计中具体的用来描述设计当中逻辑相关功能的仿真，通过这种描述能展现出更为清晰的系统最终功能，辨别出是否与设计方案相一致，但在具体的实践中，存在着一些弊端，就是在实验仿真的过程中，并没有结合实验器件的具体特性，进而导致出现一些错误的仿真结论，影响实验效果.其二，时序仿真就是在适配任务结束后所产生的网表信息文件展开的仿真.这种仿真会在一定条件下实现仿真模拟测试，在实际的测试运行中还会与真实的电子实验器件在运行模式下的特性相匹配.时序仿真在具体的实践中充分的结合了电子实验器件自身的独具特性，因此其仿真效果达到了较高的精准度。
3 结束语
综上所述，EDA 技术在电子技术实验教学研究中有着十分重要的影响，在具体的电子技术实验中应用EDA 技术，结合其自身的特点，将其合理的对数字电子技术实验进行仿真模拟，并根据具体的实验情况，营造一个数字电子技术实验虚拟平台，这不仅为电子技术实验开创出具有较高实践性的实验环境，同时也是电子技术实验模式的一种创新.并且在数字电子实验中应用EDA 技术，能够在实验中为学生直观的呈现出传统电路设计中出现的问题，使学生快速的将新技术、新方法上升到实验阶段，增强学生知识的掌握度以及实践创新能力，从而全面提升电子技术实验质量.