硬件工程师笔试题

1、同步电路和异步电路的区别是什么？同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。电路设计可分类为同步电路和异步电路设计。同步电路利用时钟脉冲使其子系统同步运作，而异步电路不使用时钟脉冲做同步，其子系统是使用特殊的“开始”和“完成”信号使之同步。异步电路具有下列优点--无时钟歪斜问题、低电源消耗、平均效能而非最差效能、模块性、可组合和可复用性整个设计中只有一个全局时钟成为同步逻辑。只有时钟脉冲同时到达各记忆元件的时钟端，才能发生预期改变。�多时钟系统逻辑设计成为异步逻辑。电路状态改变由输入信号引起同步逻辑是时钟之间有固定的因果关系。异步逻辑是各时钟之间没有固定的因果关系。2、什么是线与逻辑，要实现它，在硬件特性上有什么具体要求？线与逻辑是两个输出信号相连可以实现与的功能。在硬件上，要用oc门来实现，由于不用oc门可能使灌电流过大，而烧坏逻辑门。同时在输出端口应加一个上拉电阻。3、什么是Setup和Holdup时间？建立时间(SetupTime)和保持时间（Holdtime）。建立时间是指在时钟边沿前，数据信号需要保持不变的时间。保持时间是指时钟跳变边沿后数据信号需要保持不变的时间（Setup/holdtime是测试芯片对输入信号和时钟信号之间的时间要求）5、什么是竞争与冒险现象？怎样判断？如何消除？在组合逻辑中，由于门的输入信号通路中经过了不同的延时，导致到达该门的时间不一致叫竞争。因此产生的干扰脉冲毛刺叫冒险。如果布尔式中有相反的信号则可能产生竞争和冒险现象。解决方法：一是添加布尔式的消去项，二是在芯片外部加电容。6、你知道那些常用逻辑电平？TTL与COMS电平可以直接互连吗？常用逻辑电平：12V，5V，3.3V；TTL和CMOS不可以直接互连，由于TTL是在0.3-3.6V之间，而CMOS则是有在12V的有在5V的。CMOS输出接到TTL是可以直接互连。TTL接到CMOS需要在输出端口加一上拉电阻接到5V或者12V。TTL集成电路的主要型式为晶体管－晶体管逻辑门（transistor-transistorlogicgate），TTL大部分都采用5V电源。1.输出高电平Uoh和输出低电平UolUoh≥2.4V,Uol≤0.4V2.输入高电平和输入低电平Uih≥2.0V，Uil≤0.8VCMOS电路是电压控制器件，输入电阻极大，对于干扰信号十分敏感，因此不用的输入端不应开路，接到地或者电源上。CMOS电路的优点是噪声容限较宽，静态功耗很小。1.输出高电平Uoh和输出低电平UolUoh≈VCC，Uol≈GND2.输入高电平Uoh和输入低电平UolUih≥0.7VCC,Uil≤0.2VCCOC门，即集电极开路门电路，OD门，即漏极开路门电路，必须外界上拉电阻和电源才能将开关电平作为高低电平用。否则它一般只作为开关大电压和大电流负载，所以又叫做驱动门电路。TTL和COMS电路比较：1）TTL电路是电流控制器件，而CMOS电路是电压控制器件。2）TTL电路的速度快，传输延迟时间短(5-10ns)，但是功耗大。COMS电路的速度慢，传输延迟时间长(25-50ns),但功耗低。COMS电路本身的功耗与输入信号的脉冲频率有关，频率越高，芯片集越热，这是正常现象。COMS电路的锁定效应：COMS电路由于输入太大的电流，内部的电流急剧增大，除非切断电源，电流一直在增大。这种效应就是锁定效应。当产生锁定效应时，COMS的内部电流能达到40mA以上，很容易烧毁芯片。防御措施：1）在输入端和输出端加钳位电路，使输入和输出不超过不超过规定电压。2）芯片的电源输入端加去耦电路，防止VDD端出现瞬间的高压。3）在VDD和外电源之间加限流电阻，即使有大的电流也不让它进去。4）当系统由几个电源分别供电时，开关要按下列顺序：开启时，先开启COMS路得电源，再开启输入信号和负载的电源；关闭时，先关闭输入信号和负载的电源，再关闭COMS电路的电源。COMS电路的使用注意事项1）COMS电路时电压控制器件，它的输入总抗很大，对干扰信号的捕捉能力很强。所以，不用的管脚不要悬空，要接上拉电阻或者下拉电阻，给它一个恒定的电平。2）输入端接低内阻的信号源时，要在输入端和信号源之间要串联限流电阻，使输入的电流限制在1mA之内。3）当接长信号传输线时，在COMS电路端接匹配电阻。4）当输入端接大电容时，应该在输入端和电容间接保护电阻。电阻值为R=V0/1mA.V0是外界电容上的电压。5）COMS的输入电流超过1mA，就有可能烧坏COMS。拉电流：逻辑门输出为高电平时的负载电流。灌电流：逻辑门输出为低电平时的负载电流。7、如何解决亚稳态。亚稳态是指触发器无法在某个规定时间段内达到一个可确认的状态。当一个触发器进入亚稳态时，既无法预测该单元的输出电平，也无法预测何时输出才能稳定在某个正确的电平上。在这个稳定期间，触发器输出一些中间级电平，或者可能处于振荡状态，并且这种无用的输出电平可以沿信号通道上的各个触发器级联式传播下去。解决的方法：用反应快的触发器，降底时钟的频率，改善时钟质量，引入同步机制。8、逻辑方面数字电路的卡诺图化简，时序（同步异步差异），触发器有几种（区别，优点），全加器等等。9、化简F(A,B,C,D)=m(1,3,4,5,10,11,12,13,14,15)的和。10、用mos管搭出一个二输入与非门。11、利用4选1实现F(x,y,z)=xz+yz'。12、画出NOT,NAND,NOR的符号，真值表13、为了实现逻辑（AXORB）OR（CANDD），请选用以下逻辑中的一种，并说明为什么？1）INV2）AND3）OR4）NAND5）NOR6）XOR答案：NAND14、用与非门等设计全加法器15、A,B,C,D,E进行投票，多数服从少数，输出是F（也就是如果A,B,C,D,E中1的个数比0多，那么F输出为1，否则F为0），用与非门实现，输入数目没有限制16、用波形表示D触发器的功能17、用逻辑门画出D触发器18、D触发器和D锁存器的区别触发器对时钟脉冲边沿（上升或下降）敏感，在边沿来临时变化状态；锁存器对时钟脉冲电平（持续时间）敏感，在一持续电平期间都运作。19、请画出用D触发器实现4倍分频的逻辑电路20、用D触发器做个4进制的计数21、用你熟悉的设计方式设计一个可预置初值的7进制循环计数器，15进制的呢？22、RS232、RS485的区别？RS232是三芯线通信，信号单端方式传送，通信距离不超12米，理论上为30米RS485是两芯线通信，信号采用差分方式传送，②逻辑电平不同；RS232“0”电平为＋3V～＋15V，“1”电平为－3V～－15V。RS485电平为“0”电平为＋2V～＋6V，“1”电平为－2V～－6V。③RS223传输速率较低，在异步传输时，波特率为20Kbps，RS-485的数据最高传输速率为10Mbps④RS232抗噪声干扰性弱，RS485抗共模干能力增强，即抗噪声干扰性好。21、画出一个状态机（自动售邮票，一次投币1元或5角，邮票2元）。22、现有一用户需要一种集成电路产品，要求该产品能够实现如下功能：y=lnx，其中，x为4位二进制整数输入信号。y为二进制小数输出，要求保留两位小数。电源电压为3~5v假设公司接到该项目后，交由你来负责该产品的设计，试讨论该产品的设计全程23、我们公司的产品是集成电路，请描述一下你对集成电路的认识，列举一些与集成电路相关的内容（如讲清楚模拟、数字、双极型、CMOS、MCU、RISC、CISC、DSP、ASIC、FPGA等的概念）。24、什么是NMOS、PMOS、CMOS？什么是增强型、耗尽型？什么是PNP、NPN？他们有什么差别？25、简单描述一个单片机系统的主要组成模块，并说明各模块之间的数据流流向和控制流流向。简述单片机应用系统的设计原则。26、用8051设计一个带一个8*16键盘加驱动八个数码管（共阳）的原理图。27、PCI（IIC、SPI、UART）总线的含义是什么？PCI总线的主要特点是什么？PCI(PeripheralComponentInterconnect)外设组件互连标准，即插即用、中断共享（总线结构简单、成本低、设计简单）29、单片机上电后没有运转，首先要检查什么？首先应该确认电源电压是否正常,接下来就是检查复位引脚电压是否正常,然后再检查晶振是否起振了30、计算机的基本组成部分及其各自的作用。31、什么耐奎斯特定律,怎么由模拟信号转为数字信号。32、信号与系统:在时域与频域关系。33、给出时域信号，求其直流分量。34、拉氏变换和傅立叶变换的表达式及联系。35、请用方框图描述一个你熟悉的实用数字信号处理系统，并做简要的分析；如果没有，也可以自己设计一个简单的数字信号处理系统，并描述其功能及用途。36、IIR，FIR滤波器的异同。37、拉氏变换与Z变换公式38、DSP的结构（哈佛结构：程序存储器与数据存储器分开编址）39、那种排序方法最快?40、写出两个排序算法,问哪个好？voidBubbleSort(int*pData,intCount){intiTemp;for(inti=0;iCount;i++){for(intj=Count-1;ji;j--){if(pData[j]pData[j-1]){iTemp=pData[j-1];pData[j-1]=pData[j];pData[j]=iTemp;}}}}41、编一个简单的求n!的程序。longfact(longn)A{Aif(n1)A{Afact=-1;A}Aelseif（n==0||n==1）fact=1;AAelsereturnn*fact(n-1);A}A42、操作系统的功能。43、一个农夫发现围成正方形的围栏比长方形的节省4个木桩但是面积一样.羊的数目和正方形围栏的桩子的个数一样但是小于36，问有多少羊？数字逻辑电路分类（按功能分）：1、组合逻辑电路简称组合电路，它由最基本的的逻辑门电路组合而成。特点是：输出值只与当时的输入值有关，即输出惟一地由当时的输入值决定。电路没有记忆功能，输出状态随着输入状态的变化而变化，类似于电阻性电路，如加法器、译码器、编码器、数据选择器等都属于此类。2、时序逻辑电路简称时序电路，它是由最基本的逻辑门电路加上反馈逻辑回路（输出到输入）或器件组合而成的电路，与组合电路最本质的区别在于时序电路具有记忆功能。时序电路的特点是：输出不仅取决于当时的输入值，而且还与电路过去的状态有关。它类似于含储能元件的电感或电容的电路，如触发器、锁存器、计数器、移位寄存器、储存器等电路都是时序电路的典型器件。数字电路的特点：1、同时具有算术运算和逻辑运算功能数字电路是以二进制逻辑代数为数学基础，使用二进制数字信号，既能进行算术运算又能方便地进行逻辑运算（与、或、非、判断、比较、处理等），因此极其适合于运算、比较、存储、传输、控制、决策等应用。2、实现简单，系统可靠以二进制作为基础的数字逻辑电路，简单可靠，准确性高。3、集成度高，功能实现容易模拟电路1、基尔霍夫定理的内容是什么？基尔霍夫电流定律是一个电荷守恒定律,即在一个电路中流入一个节点的电荷与流出同一个节点的电荷相等.基尔霍夫电压定律是一个能量守恒定律,即在一个回路中回路电压之和为零2、平板电容公式(C=εS/4πkd)。并联RC变换成串联RC，一个电阻与电容的串联将其等效为电阻与电容的并联，要求推导3、描述反馈电路的概念，列举负反馈的影响及其应用答：反馈是将放大器输出信号(电压或电流)的一部分或全部，回授到放大器输入端与输入信号进行比较(相加或相减)，并用比较所得的有效输入信号去控制输出，这就是放大器的反馈过程。负反馈对放大器性能有四种影响：1)降低放大倍数2)提高放大倍数的稳定性3)减小非线性失真和噪声4)改变了放大器的输入电阻Ri和输出电阻Ro对输入电阻ri的影响：串联负反馈使输入电阻增加，并联负反馈使输入电阻减小。对输出电阻ro的影响：电压负反馈使输出电阻减小，电流负反馈使输出电阻增加。4、什么是零点漂移？怎样抑制