- 基于逻辑分析内核的FPGA电路内调试

对于电路内配置，可通过JTAG访问内核，以及为观察而把捕获数据传送到PC。如果内核消耗不到5%的可用资源，FPGA 内核就能充分发挥作用。如果 FPGA的尺寸使内核要消耗超过10%的资源，设计工程师在使用这种方法时将会遇到很多问题。

逻辑分析内核有三项主要优点。

1. 它们的使用不增加引脚。可通过FPGA 上已有的专门JTAG引脚访问。即使没有其它可用引脚，这种调试方法也能得到内部可视能力。

2. 简单的探测。探测包括把结点路由到内部逻辑分析仪的输入。不需要担心为得到有效信息，应如何连接到电路板上，也不存在信号完整性问题。

3. 逻辑分析内核是便宜的。FPGA厂商把他们的业务模型建立于用硅片所获取价值的基础上。所以所用的调试IP 通常能以低于$1,000美元的价格获得。

使用内部逻辑分析内核也有三方面的影响。

1. 内核的尺寸限制了在大FPGA中的使用。此外由于内部FPGA存储器用于迹线，使迹线深度很浅。

2. 设计工程师必须放弃把内部存储器用于调试，存储器会由所作的设计使用。

3. 内部逻辑分析仪只工作于状态模式。它们捕获的数据与规定的时钟同步，而不能提供信号定时关系。

混合技术

一些FPGA厂商已开始与传统逻辑分析仪厂商联合开发组合技术(见图 3)。例如Agilent 和 Xilinx 最近联合为Xilinx的ChipScope开发2M状态深存储器。



图3: 混合内部和传统逻辑分析的第一个例子是Agilent 和 Xilinx联合为ChipScopePro开发的深存储器，通过TDM复用能把引脚数减到最少。

这一解决方案把内部逻辑分析内核用于触发。在满足内核的触发条件时，内核把迹线信息从经路由的结点传送到内核，再送到引脚。引脚通过mictor连接器接到一个小的外部跟踪盒。该解决方案融入了TDM复用，以减少调试专用引脚数。根据内部电路的速度，复用压缩可能是1:1，2:1或4:1。由于迹线未在内部保存，因此IP内核要小于带迹线存储器的逻辑分析IP。

如何作出决定？

传统逻辑分析和基于内核的逻辑分析技术都很有用。在选择最适合您调试需要的方案时，事先考虑一些因素将能帮助您作出决定。下面这几个问题能帮助您确定哪种方案最为有效。

1. 您预计会遇到哪种类型的调试问题？用内部逻辑分析仪能找到较简单的问题，而传统逻辑分析仪则能胜任复杂的故障。

2. 除了状态模式外，您还需要捕获定时信息吗？如果需要，传统逻辑分析仪能适应这一要求。

3. 需要多深的迹线？传统逻辑分析仪可在各通道上捕获达64M的迹线，而内部逻辑分析内核更适合浅的迹线。

4. 有多少引脚可专门用于调试？引脚数越少，使用内部逻辑分析仪就越适合。

5. 必须为新工具投入多少资金？虽然32通道传统逻辑分析仪的起价为$6K，但内部逻辑分析仪及相随波形观察器的起价还不到$1K。

6. 研制组能容忍对FPGA设计的冲击吗？内核只能在大的 FPGA上工作，并会改变设计的定时。对所有尺寸和类型的FPGA，传统逻辑分析仪的路由信号输出对设计和工作的影响甚微。