使用SignalTap II邏輯分析儀調試FPGA

--- 6．觸發(fā)條件?？梢栽O定復雜的觸發(fā)條件用來(lái)捕獲相應的數據，以協(xié)助調試設計。當觸發(fā)條件滿(mǎn)足時(shí)，在signalTap時(shí)鐘的上升沿采樣被測信號。

--- 完成STP設置后，將STP文件同原有的設計下載到FPGA中，在Quartus II中SignalTap II窗口下查看邏輯分析儀捕獲結果。SignalTap II可將數據通過(guò)多余的I/O引腳輸出，以供外設的邏輯分析器使用；或輸出為csv、tbl、vcd、vwf文件格式以供第三方仿真工具使用。

3 實(shí)例分析

--- 本文以一個(gè)ADC0809器件的采樣控制器作為實(shí)例，具體說(shuō)明如何用SignalTap II 來(lái)進(jìn)行FPGA設計的驗證。使用Altera公司的器件Cyclone系列FPGA- EP1C12Q240C8，該器件支持SignalTap II 嵌入式邏輯分析儀的使用。

--- FPGA的設計結構如圖2所示。數字倍頻器的倍頻輸出提供ADC控制器的采樣觸發(fā)脈沖。A/D轉換器ADC0809的操作時(shí)序見(jiàn)數據手冊，根據其操作時(shí)序，ADC控制器來(lái)實(shí)現ADC0809的數據采集操作，采樣的時(shí)機由倍頻器來(lái)控制?？刂破髅靠刂仆瓿梢淮尾蓸硬僮?，則停止等待下一個(gè)觸發(fā)脈沖的到來(lái)。倍頻器每輸出一個(gè)低電平脈沖，ADC采樣控制器的狀態(tài)機進(jìn)行一次采樣操作。在倍頻器的觸發(fā)控制下，完成被測信號一個(gè)基波周期N個(gè)點(diǎn)的等間隔采樣，同時(shí)數字倍頻器跟蹤輸入信號的頻率的變化，盡可能地保持N個(gè)點(diǎn)的采樣寬度正好為被測信號一個(gè)周波的寬度。

--- 測試項目是基于FPGA的AD采樣控制器，它是用狀態(tài)機控制的周期性的重復事件，一次采樣操作完成后等待采樣脈沖、開(kāi)始下一次的采樣。針對待測項目的周期性，

--- 在STP文件中將buffer acquisition mode分別設為連續存儲和循環(huán)采樣存儲兩種模式進(jìn)行驗證。連續存儲方式記錄采樣操作的連續過(guò)程，而在循環(huán)采樣存儲方式下SignalTap II記錄多次采樣時(shí)刻數據。

--- 按照上述SignalTap II的使用步驟，在編譯后的工程中添加STP文件，并對文件進(jìn)行設置，如圖3所示。如1處設置采樣時(shí)鐘ct[3]，系統時(shí)鐘的16分頻。2處添加測試信號，包括待測模塊輸出的AD采樣控制信號和狀態(tài)機的狀態(tài)等。3處是采樣深度的設置，設為512。在4處的設置確定了在clko時(shí)鐘的上升沿觸發(fā)邏輯分析儀。在連續存儲模式下設置buffer acquisition mode為Circular前觸發(fā)位置。在分段存儲模式下設置為Sigmented 512 1 bit segments，表示將存儲區劃分成512個(gè)段，每段1個(gè)位的存儲深度。存儲模式的設置如圖中6所示。另外，使用Mnemonic Table將狀態(tài)機的7個(gè)狀態(tài)標示為直觀(guān)名稱(chēng)。

--- 首先將STP文件設置成連續存儲模式，并將該文件連同工程一起下載到FPGA中。在連續存儲模式下，SignalTap II在clko時(shí)鐘的上升沿連續采樣直到采樣點(diǎn)數達到512個(gè)。這樣，SignalTap II記錄了一次采樣過(guò)程的所有數據，捕獲結果如圖4所示，從中可以看到FPGA控制ADC0809轉換的時(shí)序波形。

--- 將圖3所示步驟6中的Buffer acquisition node改為Segmented方式，設其值為256 1 bit segments，并將修改后的STP文件連同工程重新下載到FPGA中。和單次觸發(fā)相同的是邏輯分析儀在A(yíng)DC0809采樣時(shí)鐘上升沿時(shí)觸發(fā)邏輯分析儀，不同的是因為每一段只有1bit的存儲深度，因此捕獲1位數據后邏輯分析儀停止，等待下一次滿(mǎn)足觸發(fā)信號再次啟動(dòng)，一共啟動(dòng)256次。在波形顯示窗口，設顯示格式為L(cháng)ine Chart，這樣結果就直觀(guān)的顯示為連續的波形。分片采樣，可觀(guān)察同步采樣的結果，圖5是連續采樣256個(gè)點(diǎn)的結果波形。

4 結論

--- SignalTap II 嵌入式邏輯分析器，提供了芯片測試的一個(gè)很好的途徑。通過(guò)SignalTap II 測試芯片無(wú)需外接專(zhuān)用儀器，它在器件內部捕獲節點(diǎn)進(jìn)行分析和判斷系統故障。本文通過(guò)對Cyclone EP1C12器件的實(shí)驗證實(shí)該測試手段大大提高系統的調試能力，具有很好的效果。