集成化逻辑分析工具简介

出处：worthy0760 发布于：2008-09-11 14:19:27

　　传统FPGA逻辑器件的调试方法都采用示波器和逻辑分析仪，通过探头连接到FPGA引脚引出的测试点来捕捉信号进行逻辑分析。这些示波器、逻辑分析仪的探头连线加上FPGA的电缆，不仅连线复杂，而且只能对FPGA的输入／输出引脚进行测试。对于FPGA的内部节点信号只能通过修改设计，在设计中将该信号引出到输～输出（I/O）上来进行测试。设计时要求FPGA和PCB设计人员保留一定数量FPGA引脚作为测试引脚，编写FPGA代码时需要将观察的节点信号作为模块的输出信号，在综合实现时再把这些输出信号锁定到测试引脚上。然后连接逻辑分析仪的探头到这些测试脚，设定触发条件进行观测。这个过程比较复杂，并且灵活性差。PCB布线后测试脚的数量就固定了，不能灵活增加，当测试脚不够用时影响测试。如果测试脚太多，又将影响PCB布局和布线。总之，这种传统的FPGA逻辑调试方式使用起来非常麻烦，效率较低。自Xilinx推出了在线的集成化逻辑分析工具ChipScope／ChipScope Pro后，完全解决了这些问题。

　　ChipScope／ChipScope Pro具有传统逻辑分析仪的功能，价格便宜。而且不需要附加大量探头，具有很高的实用价值。在ISE 10.x版本的设计工具中，该工具可以在工程管理器中作为一个IP模块来调用。从而极大地方便了设计，如图1所示。

ISE工具中的模块图

　　图1 ISE工具中的ChipScope模块

　　ChipScope／ChipScope Pro是针对Xilinx公司逻辑器件中全部的Virtex系列和Spartan系列（Spartan-3／3A／3AN／3E／3AD及Spartan-2／2E）的片内集成化信号分析工具的，主要功能是通过JTAG编程接口，在线且实时地读出FPGA的内部信号。其基本原理是利用FPGA中未使用的块存储器，根据用户设定的触发条件将信号实时地保存到这些块存储器中。然后通过JTAG接口传送到计算机，并通过计算机的用户界面GUI显示出所采集的时序波形。使用这种技术进行观察FPGA内部信号和跟踪器件，调试具有以下优点。

　　（1）成本较低。由于在Virtex系列和Spartan系列的FPGA器件中可提供大量的块存储器，这些存储器在调试阶段往往是空闲的，这就为内嵌ChipScope Pro工具提供了必备的条件。此外，仅需要集成在ISE 10.X中的ChipScope Pro 10.1i设计工具和一根JTAG电缆（TDI、TCK、TDO及TMS控制信号）就可进行信号分析，极大地简化了PCB的设计成本。

　　（2）较高的灵活性。不需将观察的信号通过额外的引脚输出，所观察信号的数量和存储深度由器件可提供的块存储器的数量决定。设置的BlockRAM越多，可观察的信号数量和存储深度就越大。

　　（3）使用方便。ChipScope Pro 10.1i可以在ISE 10.x设计工具中作为一个IP模块来调用，更加方便使用。该工具可以自动读取设计网表文件（NGC、EDF及EDN），自动将其TP核的网表插入到原设计的网表中。可以方便地选择待观测信号，也可以设置复杂的触发条件。ChipScope Pro的P核只使用少量的查找表资源和寄存器资源，几乎不会对原设计造成影响，可以方便地观测FPGA内部的所有信号。
　　