4.设置buffer acquisition mode。buffer acquisition mode包括循环采样存储、连续存储两种模式。循环采样存储也就是分段存储,将整个缓存分成多个片段(segment),每当触发条件满足时就捕获一段数据。该功能可以去掉无关的数据,使采样缓存的使用更加灵活。
5.触发级别。SignalTap II支持多触发级的触发方式,最多可支持10级触发。
6.触发条件。可以设定复杂的触发条件用来捕获相应的数据,以协助调试设计。当触发条件满足时,在signalTap时钟的上升沿采样被测信号。
完成STP设置后,将STP文件同原有的设计下载到FPGA中,在Quartus II中SignalTap II窗口下查看逻辑分析仪捕获结果。SignalTap II可将数据通过多余的I/O引脚输出,以供外设的逻辑分析器使用;或输出为csv、tbl、vcd、vwf文件格式以供第三方仿真工具使用。
3 实例分析
本文以一个ADC0809器件的采样控制器作为实例,具体说明如何用SignalTap II 来进行FPGA设计的验证。使用Altera公司的器件Cyclone系列FPGA- EP1C12Q240C8,该器件支持SignalTap II 嵌入式逻辑分析仪的使用。
FPGA的设计结构如图2所示。数字倍频器的倍频输出提供ADC控制器的采样触发脉冲。A/D转换器ADC0809的操作时序见数据手册,根据其操作时序,ADC控制器来实现ADC0809的数据采集操作,采样的时机由倍频器来控制。控制器每控制完成一次采样操作,则停止等待下一个触发脉冲的到来。倍频器每输出一个低电平脉冲,ADC采样控制器的状态机进行一次采样操作。在倍频器的触发控制下,完成被测信号一个基波周期N个点的等间隔采样,同时数字倍频器跟踪输入信号的频率的变化,尽可能地保持N个点的采样宽度正好为被测信号一个周波的宽度。
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测试项目是基于FPGA的AD采样控制器,它是用状态机控制的周期性的重复事件,一次采样操作完成后等待采样脉冲、开始下一次的采样。针对待测项目的周期性,
在STP文件中将buffer acquisition mode分别设为连续存储和循环采样存储两种模式进行验证。连续存储方式记录采样操作的连续过程,而在循环采样存储方式下SignalTap II记录多次采样时刻数据。
按照上述SignalTap II的使用步骤,在编译后的工程中添加STP文件,并对文件进行设置,如图3所示。如1处设置采样时钟ct[3],系统时钟的16分频。2处添加测试信号,包括待测模块输出的AD采样控制信号和状态机的状态等。3处是采样深度的设置,设为512。在4处的设置确定了在clko时钟的上升沿触发逻辑分析仪。在连续存储模式下设置buffer acquisition mode为Circular前触发位置。在分段存储模式下设置为Sigmented 512 1 bit segments,表示将存储区划分成512个段,每段1个位的存储深度。存储模式的设置如图中6所示。另外,使用Mnemonic Table将状态机的7个状态标示为直观名称。

首先将STP文件设置成连续存储模式,并将该文件连同工程一起下载到FPGA中。在连续存储模式下,SignalTap II在clko时钟的上升沿连续采样直到采样点数达到512个。这样,SignalTap II记录了一次采样过程的所有数据,捕获结果如图4所示,从中可以看到FPGA控制ADC0809转换的时序波形。
