FPGA設計開(kāi)發(fā)軟件ISE使用技巧之：片上邏輯分析儀（ChipScope Pro）使用技巧

　　6.7 片上邏輯分析儀(ChipScope Pro)使用技巧

　　在FPGA的調試階段，傳統的方法在設計FPGA的PCB板時(shí)，保留一定數量的FPGA管腳作為測試管腳。在調試的時(shí)候將要測試的信號引到測試管腳，用邏輯分析儀觀(guān)察內部信號。

　　這種方法存在很多弊端：一是邏輯分析儀價(jià)格高昂，每個(gè)公司擁有的數量有限，在研發(fā)期間往往供不應求，影響進(jìn)度;二是PCB布線(xiàn)后測試腳的數量就確定了，不能靈活地增加，當測試腳不夠用時(shí)會(huì )影響測試，測試管腳太多又影響PCB布局布線(xiàn)。

　　ChipScope Pro是ISE下一款功能強大的在線(xiàn)調試工具。面對這些問(wèn)題，ChipScope Pro都可以有效地解決。

　　6.7.1 ChipScope Pro概述

　　ChipScope Pro是針對Xilinx Virtex-II pro/ Virtex/ Virtex-II/ Virtex-EM/ Spartan-IIE/ Spartan-IIE 系列FPGA的在線(xiàn)片內信號分析工具。它的主要功能是通過(guò)JTAG口，在線(xiàn)實(shí)時(shí)讀取FPGA的內部信號。

　　ChipScope Pro的基本原理是利用FPGA中未使用的BlockRam，根據用戶(hù)設定的觸發(fā)條件將信號實(shí)時(shí)地保存到這些BlockRam中，然后通過(guò)JTAG口傳送到計算機，最后在計算機屏幕上顯示出時(shí)序波形。ChipScope Pro應用的框圖如圖6.34所示。

　　圖6.34 ChipScope Pro應用框圖

　　其中ILA、ICON是為了使用ChipScope Pro觀(guān)察信號而插入的核。ChipScope Pro工作時(shí)一般需要用戶(hù)設計中實(shí)例化兩種核：一是集成邏輯分析儀核(ILA core，Integrate Logic Analyzer core)，該核主要用于提供觸發(fā)和捕獲的功能;二是集成控制核(ICON core，Integrated Contorller core)，負責ILA core和邊界掃描端口(JTAG)的通信。

　　一個(gè)ICON core可以連接1～15個(gè)ILA core。ChipScope Pro工作時(shí)，ILA core根據用戶(hù)設置的觸發(fā)條件捕獲數據，然后在ICON core控制下，通過(guò)邊界掃描端口上傳到計算機，最后用ChipScope Pro Analyzer顯示信號波形。

　　6.7.2 ChipScope Pro設計流程

　　ChipScope Pro工具箱中包含了3個(gè)工具：ChipScope Pro Core Generator、ChipScope Pro Core Inserter、ChipScope Pro Analyzer，使用ChipScope Pro在線(xiàn)調試工具的FPGA設計流程如圖6.35所示。

　　由上述流程可知，ChipScope Pro有兩種使用方法。

　　第一種是由ChipScope Pro Core Generator根據設定條件生成在線(xiàn)邏輯分析儀IP核，包括ICON core、ILA core、ILA/ATC core和IBA/OPB core等，之后設計人員在原HDL代碼中實(shí)例化這些核，然后進(jìn)行綜合、布局布線(xiàn)、下載配置文件，就可以利用ChipScope Pro Analyzer設定的觸發(fā)條件，觀(guān)察信號波形。

　　第二種是原代碼完成綜合后，由ChipScope Core Inserter工具插入ICON core和ILA core等核，它能自動(dòng)完成在設計網(wǎng)表中插入這些核的工作，而不用手動(dòng)在HDL代碼中實(shí)例化這些核，在實(shí)際中應用的比較多，也是推薦大家使用的方法。下面就重點(diǎn)介紹ChipScope Pro Core Inserter和ChipScope Pro Analyzer的使用，這里以ChipScope Pro 8.2i為例來(lái)介紹。