加速FPGA系统实时调试技术

技术分类: 可编程器件  | 2007-01-10
张楷, 泰克科技(中国)有限公司 高级技术支持经理

获最多256Mb样点。这有助于查看和分析更多的问题及潜在原因,从而缩短调试时间。

  设计中更多地受限于针脚还是受限于资源?

  使用嵌入式逻辑分析仪不要求任何额外的输出针脚,但必须使用内部FPGA资源,实现逻辑分析仪功能。使用外部逻辑分析仪要求使用额外的输出针脚,但使用内部FPGA资源的需求达到最小(或消除了这种需求)。表1汇总了每种方法的相对优势。

表1汇总了每种方法的相对优势


  FPGAViewTM进行FPGA调试

  FPGAView概述

  外部逻辑分析仪方法有效利用FPGA的处理能力,并根据需要重新对设备配置,把感兴趣的内部信号路由到通常很少的针脚上。这是一种非常有用的方法,但它也有一定的局限性:

  —— 用户每次需要查看一套不同的内部信号时,都必需改变设计(在RTL级或使用FPGA编辑器工具),把希望的信号组路由到调试针脚上。这不仅耗费时间,而且如果要求重新汇编设计,那么还会改变设计的定时,可能会隐藏需要解决的问题。

  —— 当更改FPGA内部测试信号时,在外部逻辑分析仪上的被测信号名称需要手工进行更新。

  —— 一般来说,调试针脚数量很少,内部信号与调试针脚之间1:1的关系限制着设计查看能

力和洞察力。

  为克服这些局限性,出现了一种新的FPGA调试方法,它不仅提供了外部逻辑分析仪方法的所有优势,还消除了主要局限性。FPGAView软件在与泰克TLA系列逻辑分析仪配套使用时,为调试FPGA和周边硬件电路提供了一个完整的解决方案(参见图2)。


  这种组合可以:

  —— 时间关联的查看FPGA内部活动和外部活动。

  —— 迅速改变FPGA内部探点,而无需重新汇编设计。

  —— 每个针脚监测多个内部信号。

  —— 在TLA逻辑分析仪上自动更新切换的内部信号名称。

  此外,FPGAView可以在一台设备中处理多个测试内核(适合监测不同的时钟域),并可以在一个JTAG链上处理多台FPGA设备。

典型的FPGAView实现方案


[图示内容:]
PC Board: PCB电路板
Test Mux: 测试复用器
Tektronix Logic Analyzer Probe: 泰克逻辑分析仪探头
USB Converter: USB转换器
FPGAView™ Software: FPGAView™软件


  快速使用FPGAView

  可以通过下面几个简单的步骤使用FPGAView:

  第1步. 在设计中配置和插入相应的测试内核
  第2步. 加载测试内核信息
  第3步. 建立FPGA针脚与TLA逻辑分析仪通道的对应关系
  第4步. 进行测量

  下面几节详细介绍了每个步骤。

  第1步. 插入内核

  第一步是配置测试内核,把它插入到FPGA设计中。例如,在使用Altera或Xilinx器件时,可以使用FPGA开发工具提供的逻辑分析仪接口编辑器,创建最适合自己需求的测试核(参见图3)

使用Altera Logic Analyzer Interface Editor(逻辑分析仪接口编辑器)定义和插入测试内核的实例

  [图示内容:]
Specify number of debug pins: 指定调试针脚数量
Specify Number of Banks: 指定需要测试的组数
Specify Mode: 指定分析模式(定时或状态)
Specify Clock (if using State Mode): 指定时钟(如果使用状态模式)
Power-Up Mode: 通电模式

  对大多数测试内核,可以指定下述参数:

  Pin Count(针脚数量) :表示希望专用于逻辑分析仪接口的针脚数量。
  Bank Count(组数) :表示希望映射到每个针脚上的内部信号数量。
  Output/Capture Mode(输出/捕获模式):选择希望执行的采集类型。可以选择Combination/Timing(组合逻辑/定时模式) 或Registered/State (寄存器/状态模式)。
  Clock(时钟) :如果用户选择了Registered/State(寄存器/状态)的捕获模式,这一选项允许选择测试内核的取样时钟。
  Power-Up State(通电状态) :这个参数允许指明指定用于逻辑分析仪接口的针脚的通电状态。

  第2步. 把测试内核信息加载到FPGAView中

  从FPGAView软件窗口中,可以与JTAG编程电缆建立连接(参见图4),并且连接到TLA系列逻辑分析仪(TLA逻辑分析仪使用WINDOWS平台)或PC工作站上(参见图5)

配置到JTAG编程电缆的连接


  在使用ALTERA FPGA芯片时,按Open (打开)工具条按钮,调出一个文件浏览器,选择Quartus II LAI Editor软件以前生成的逻辑分析仪接口(.lai)文件。这样就加载了与LAI核心有关的所有信息,包括每一组的信号数量、组数和信号名称,另外如果设备中的LAI内核多于一个,那么还包括每个LAI内核的信息。

配置到TLA的连接


  第3步.

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