基于Quartus II的在线调试方法
細算一下,發現Altera在Quartus II工具中居然提供了五種不同的在線調試方法。這里的在線調試是指協助或不借助于外部工具的FPGA板級調試。這些方法調試形式上稍有不同,互有優劣,目的都是為了幫助設計者更有效的完成板級驗證。至于在面對這些方法時如何選擇更適合特定的工程,應該綜合考慮設計者的經驗、喜好、對工具的熟悉程度、器件支持與否與工程的調試需求等因素。
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l???SignalProbe,信號探針方式不影響原有的設計功能和布局布線,只是通過增加額外布線將需要觀察調試的信號連接到預先保留或者暫時不使用的I/O接口。該方式相應得到的信號電平會隨布線有一定的延時,不適合于高速、大容量信號觀察調試,也不適合做板級時序分析。它的優勢在于不影響原有設計,額外資源消耗幾乎為零,調試中也不需要保持連接JTAG等其他線纜,能夠最小化編譯或是重編譯的時間。
l???SignalTap II Embedded Logic Analyzer,SignalTap II在線邏輯分析儀很大程度上可以替代昂貴的邏輯分析儀,為開發節約成本;同時也為調試者省去了原本繁瑣的連線工作,而有些板級連接的外部設備很能觀察到的信號都能夠被輕松的捕獲。如果對設計進行模塊的區域約束,也能夠最小化使用在線邏輯分析儀對設計帶來的影響。在線邏輯分析儀的采樣存儲深度和寬度都在一定程度上受制于FPGA器件資源的大小。使用該方式必須通過JTAG接口,它的采樣頻率可以達到200MHz(若器件支持)以上,而不用像外部調試設備一樣擔心信號完整性問題。
l???Logic Analyzer Interface,這里的邏輯分析儀接口針對于外部邏輯分析儀的。調試者可以設置FPGA器件內部多個信號映射到一個預先保留或者暫時不使用的I/O接口上,從而通過較少的I/O接口就能夠觀察FPGA內部的多組信號。
l???In-System Memory Content Editor,在線存儲內容編輯是針對設計中例化的內嵌存儲器內容或常量的調試。可以通過這種方式在線重寫或者讀出工程中的內嵌存儲器內容或常量。對于某些應用可以通過在線更改存儲器內容后觀察響應來驗證設計,也可以在不同激勵下在線讀取當前存儲內容來驗證設計。總之,這種方式對存儲器的驗證是很有幫助的。
l???In-System Sources and Probes,這種方式是通過例化一個定制的寄存器鏈到FPGA器件內部。這些寄存器鏈通過JTAG接口與Quartus II通信,它又能夠驅動FPGA器件內部的某些輸入節點信號,采樣某些輸出節點信號。這就使得調試者不用借助外部設備就能夠給FPGA添加激勵并觀察響應。
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早在FPGA的器件選型、原理圖繪制和PCB設計階段就應該充分考慮到板級調試的需求。上述的在線調試方法大都需要FPGA器件的一些邏輯資源,這有必要納入FPGA器件的資源評估中;JTAG接口也是調試中必不可少的;預留一些未被使用的I/O接口,有時哪怕多接幾個指示燈也會給后續的調試帶來幫助;如果有條件,也可以考慮在PCB板上多加一些測試點。
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