加速FPGA系统实时调试技术
发布时间:2008/5/28 0:00:00 访问次数:522
摘要：随着fpga的设计速度、尺寸和复杂度明显增长，在整个设计流程中的实时验证和调试部分成为当前fpga系统的关键部分。获得fpga内部信号有限、fpga封装和印刷电路板(pcb)电气噪声，这一切使得设计调试和检验变成设计周期中最困难的流程。本文重点介绍在调试fpga系统时遇到的问题及有助于提高调试效率的技术，通过逻辑分析仪配合fpga view软件快速有效的观测fpga内部节点信号。最后提供了fpga具体的调试过程和方法。
引言
随着fpga的设计速度、尺寸和复杂度明显增长，使得整个设计流程中的实时验证和调试成为当前fpga系统的关键部分。获得fpga内部信号有限、fpga封装和印刷电路板(pcb)电气噪声，这一切使得设计调试和检验变成设计周期中最困难的流程。另一方面，几乎当前所有的像cpu、dsp、asic等高速芯片的总线，除了提供高速并行总线接口外，正迅速向高速串行接口的方向发展，fpga也不例外，每一条物理链路的速度从600mbps到高达10gbps，高速i/o的测试和验证更成为传统专注于fpga内部逻辑设计的设计人员面临的巨大挑战。这些挑战使设计人员非常容
易会把绝大部分设计周期时间放在调试和检验设计上。
为帮助您完成设计调试和检验流程，它需要使用新的调试和测试工具，帮助调试设计，同时支持在fpga上全速运行。
本文重点介绍在调试fpga系统时遇到的问题及有助于提高调试效率的技术，针对altera和xilinx的fpga调试提供了最新的方法和工具。
fpga设计流程概述
在fpga系统设计完成前，有两个不同的阶段：设计阶段，调试和检验阶段(参见图1)。设计阶段的主要任务是输入、仿真和实现。调试和检验阶段的主要任务是检验设计，校正发现的任何错误。
[图示内容：]
simplify, leonardo spectrum, design compiler fpga: simplify, leonardo spectrum, 设计汇编器fpga
vendor specific tools: 厂商特定工具
design phase: 设计阶段
entry: 输入
synthesis: 综合
implementation: 实现
place: 装配
route: 布线
download to fpga device: 下载到fpga器件
back annotation: 反向注释
debug & verification phase: 设计检验阶段:
functional simulation: 功能仿真
static timing analysis: 静态定时分析
timing simulation: 定时仿真
in-circuit verification: 在线验证
ila, singaltap, dynamic fpga probe, logic analyzer: ila, singaltapii, 动态fpga探头, 逻辑分析仪
设计阶段
在这一阶段不仅要设计，而且要使用仿真工具开始调试。实践证明，正确使用仿真为找到和校正设计错误提供了一条有效的途径。但是，不应依赖仿真作为调试fpga设计的唯一工具。
在设计阶段，还需要提前考虑调试和检验阶段，规划怎样在线快速调试fpga，这可以定义整体调试方法，帮助识别要求的任何测试测量工具，确定选择的调试方法对电路板设计带来的影响。针对可能选用的fpga存在的高速总线，除了考虑逻辑时序的测试和验证外，还应该充分考虑后面可能面临的信号完整性测试和分析难题。
调试和检验阶段
在调试阶段，必需找到仿真没有找到的棘手问题。怎样以省时省力的方式完成这一工作是一个挑战。
在本文的第一部分，我们将考察怎样选择正确的fpga调试方法及怎样有效利用新方法的处理能力，这些新方法可以只使用少量的fpga针脚查看许多内部fpga信号。如果使用得当，您可以突破最棘手的fpga调试问题。
fpga调试方法
在设计阶段需要作出的关键选择是使用哪种fpga调试方法。在理想情况下，您希望有一种方法，这种方法可以移植到所有fpga设计中，能够洞察fpga内部运行和系统运行过程，为确定和分析棘手的问题提供相应的处理能力。
基本在线fpga调试方法有两种：使用嵌入式逻辑分析仪以及使用外部逻辑分析仪。选择使用哪种方法取决于项目的调试需求。
嵌入式逻辑
摘要：随着fpga的设计速度、尺寸和复杂度明显增长，在整个设计流程中的实时验证和调试部分成为当前fpga系统的关键部分。获得fpga内部信号有限、fpga封装和印刷电路板(pcb)电气噪声，这一切使得设计调试和检验变成设计周期中最困难的流程。本文重点介绍在调试fpga系统时遇到的问题及有助于提高调试效率的技术，通过逻辑分析仪配合fpga view软件快速有效的观测fpga内部节点信号。最后提供了fpga具体的调试过程和方法。
引言
随着fpga的设计速度、尺寸和复杂度明显增长，使得整个设计流程中的实时验证和调试成为当前fpga系统的关键部分。获得fpga内部信号有限、fpga封装和印刷电路板(pcb)电气噪声，这一切使得设计调试和检验变成设计周期中最困难的流程。另一方面，几乎当前所有的像cpu、dsp、asic等高速芯片的总线，除了提供高速并行总线接口外，正迅速向高速串行接口的方向发展，fpga也不例外，每一条物理链路的速度从600mbps到高达10gbps，高速i/o的测试和验证更成为传统专注于fpga内部逻辑设计的设计人员面临的巨大挑战。这些挑战使设计人员非常容
易会把绝大部分设计周期时间放在调试和检验设计上。
为帮助您完成设计调试和检验流程，它需要使用新的调试和测试工具，帮助调试设计，同时支持在fpga上全速运行。
本文重点介绍在调试fpga系统时遇到的问题及有助于提高调试效率的技术，针对altera和xilinx的fpga调试提供了最新的方法和工具。
fpga设计流程概述
在fpga系统设计完成前，有两个不同的阶段：设计阶段，调试和检验阶段(参见图1)。设计阶段的主要任务是输入、仿真和实现。调试和检验阶段的主要任务是检验设计，校正发现的任何错误。
[图示内容：]
simplify, leonardo spectrum, design compiler fpga: simplify, leonardo spectrum, 设计汇编器fpga
vendor specific tools: 厂商特定工具
design phase: 设计阶段
entry: 输入
synthesis: 综合
implementation: 实现
place: 装配
route: 布线
download to fpga device: 下载到fpga器件
back annotation: 反向注释
debug & verification phase: 设计检验阶段:
functional simulation: 功能仿真
static timing analysis: 静态定时分析
timing simulation: 定时仿真
in-circuit verification: 在线验证
ila, singaltap, dynamic fpga probe, logic analyzer: ila, singaltapii, 动态fpga探头, 逻辑分析仪
设计阶段
在这一阶段不仅要设计，而且要使用仿真工具开始调试。实践证明，正确使用仿真为找到和校正设计错误提供了一条有效的途径。但是，不应依赖仿真作为调试fpga设计的唯一工具。
在设计阶段，还需要提前考虑调试和检验阶段，规划怎样在线快速调试fpga，这可以定义整体调试方法，帮助识别要求的任何测试测量工具，确定选择的调试方法对电路板设计带来的影响。针对可能选用的fpga存在的高速总线，除了考虑逻辑时序的测试和验证外，还应该充分考虑后面可能面临的信号完整性测试和分析难题。
调试和检验阶段
在调试阶段，必需找到仿真没有找到的棘手问题。怎样以省时省力的方式完成这一工作是一个挑战。
在本文的第一部分，我们将考察怎样选择正确的fpga调试方法及怎样有效利用新方法的处理能力，这些新方法可以只使用少量的fpga针脚查看许多内部fpga信号。如果使用得当，您可以突破最棘手的fpga调试问题。
fpga调试方法
在设计阶段需要作出的关键选择是使用哪种fpga调试方法。在理想情况下，您希望有一种方法，这种方法可以移植到所有fpga设计中，能够洞察fpga内部运行和系统运行过程，为确定和分析棘手的问题提供相应的处理能力。
基本在线fpga调试方法有两种：使用嵌入式逻辑分析仪以及使用外部逻辑分析仪。选择使用哪种方法取决于项目的调试需求。
嵌入式逻辑
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