加速FPGA系統實(shí)時(shí)調試技術(shù)

選擇合適的FPGA調試方法

上述兩種方法都可以使用，采用哪種方法要視具體情況而定。挑戰在于確定哪種方法更適合您的設計。用戶(hù)可以問(wèn)自己下面的問(wèn)題：

預計有哪些問(wèn)題?

如果您認為問(wèn)題僅限于FPGA內部的功能性問(wèn)題，那么使用嵌入式邏輯分析儀可以提供要求的所有調試功能。但是，如果預計有更多的調試問(wèn)題，要求檢驗定時(shí)余量、把內部FPGA活動(dòng)與電路板上的其它活動(dòng)關(guān)聯(lián)起來(lái)、或要求更強大的觸發(fā)功能，那么使用外部邏輯分析儀更適合滿(mǎn)足調試需求。

當FPGA芯片針腳包含超過(guò)200M的高速總線(xiàn)，例如集成內存控制器的DDRI、DDRII內存總線(xiàn)，以及集成高速SerDes的高速串行I/O總線(xiàn)，信號完整性測試是保證設計成功的基礎。在本文的后半部分會(huì )介紹主流的測試工具和方法。

除狀態(tài)數據外，是否需要考察快速定時(shí)信息?

外部邏輯分析儀允許以高達125 ps的分辨率(8GS/s采樣)查看FPGA信號詳細的定時(shí)關(guān)系，這有助于檢驗設計中實(shí)際發(fā)生的事件，檢驗設計的定時(shí)余量。嵌入式邏輯分析儀只能捕獲與FPGA中已有的指定時(shí)鐘同步的數據。

需要捕獲多深的數據?

外部邏輯分析儀提供的采集內存更深。一般在嵌入式邏輯分析儀中，最大取樣深度設為128 kb，這一數字受到器件限制。而在外部邏輯分析儀中，可以捕獲最多256Mb樣點(diǎn)。這有助于查看和分析更多的問(wèn)題及潛在原因，從而縮短調試時(shí)間。

設計中更多地受限于針腳還是受限于資源?

使用嵌入式邏輯分析儀不要求任何額外的輸出針腳，但必須使用內部FPGA資源，實(shí)現邏輯分析儀功能。使用外部邏輯分析儀要求使用額外的輸出針腳，但使用內部FPGA資源的需求達到最小(或消除了這種需求)。表1匯總了每種方法的相對優(yōu)勢。

FPGAViewTM進(jìn)行FPGA調試

FPGAView概述

外部邏輯分析儀方法有效利用FPGA的處理能力，并根據需要重新對設備配置，把感興趣的內部信號路由到通常很少的針腳上。這是一種非常有用的方法，但它也有一定的局限性：

—— 用戶(hù)每次需要查看一套不同的內部信號時(shí)，都必需改變設計(在RTL級或使用FPGA編輯器工具)，把希望的信號組路由到調試針腳上。這不僅耗費時(shí)間，而且如果要求重新匯編設計，那么還會(huì )改變設計的定時(shí)，可能會(huì )隱藏需要解決的問(wèn)題。

—— 當更改FPGA內部測試信號時(shí)，在外部邏輯分析儀上的被測信號名稱(chēng)需要手工進(jìn)行更新。

—— 一般來(lái)說(shuō)，調試針腳數量很少，內部信號與調試針腳之間1:1的關(guān)系限制著(zhù)設計查看能

力和洞察力。

為克服這些局限性，出現了一種新的FPGA調試方法，它不僅提供了外部邏輯分析儀方法的所有優(yōu)勢，還消除了主要局限性。FPGAView軟件在與泰克TLA系列邏輯分析儀配套使用時(shí)，為調試FPGA和周邊硬件電路提供了一個(gè)完整的解決方案(參見(jiàn)圖2)。

這種組合可以：

—— 時(shí)間關(guān)聯(lián)的查看FPGA內部活動(dòng)和外部活動(dòng)。

—— 迅速改變FPGA內部探點(diǎn)，而無(wú)需重新匯編設計。

—— 每個(gè)針腳監測多個(gè)內部信號。

—— 在TLA邏輯分析儀上自動(dòng)更新切換的內部信號名稱(chēng)。

此外，FPGAView可以在一臺設備中處理多個(gè)測試內核(適合監測不同的時(shí)鐘域)，并可以在一個(gè)JTAG鏈上處理多臺FPGA設備。

[圖示內容：]

PC Board: PCB電路板

Test Mux: 測試復用器

Tektronix Logic Analyzer Probe: 泰克邏輯分析儀探頭

USB Converter: USB轉換器

FPGAView™ Software: FPGAView™軟件

快速使用FPGAView

可以通過(guò)下面幾個(gè)簡(jiǎn)單的步驟使用FPGAView：

第1步. 在設計中配置和插入相應的測試內核

第2步. 加載測試內核信息

第3步. 建立FPGA針腳與TLA邏輯分析儀通道的對應關(guān)系

第4步. 進(jìn)行測量