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如果有一種工具能像單片機開發(fā)那樣，通過調(diào)試器JTAG接口實時獲取運行過程中寄存器的數(shù)值就好了。有需求就有市場，F(xiàn)PGA廠商也考慮到了開發(fā)者的這種需求，都在自家產(chǎn)品上加上了這個功能，那就是片上邏輯分析儀，就像在芯片內(nèi)裝了一個邏輯分析儀ELA（Embedded Logic Analyzer），可以實時監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化，還可以設(shè)置觸發(fā)條件等！

FPGA領(lǐng)域幾大廠家提供嵌入式邏輯分析儀：工具都是嵌入式邏輯分析儀，大大提高了Debug速度。這類工具的原理通常是以預(yù)先設(shè)定的時鐘速率實時采樣FPGA的內(nèi)部信號，并暫存于FPGA的內(nèi)部RAM中，當(dāng)滿足預(yù)設(shè)的觸發(fā)條件后，通過JTAG將存儲在片內(nèi)RAM中的數(shù)據(jù)傳輸至PC上，PC接收到數(shù)據(jù)后，通過上位機把數(shù)據(jù)展現(xiàn)出來。

以下是使用ChipScope工具抓取的鐵電存儲器FM25V05的SPI寫時序：

FM25V05寫時序

從FPGA學(xué)習(xí)流程來看，當(dāng)了解了流水燈、按鍵、UART等基本例程后，再學(xué)習(xí)I2C，SPI之前，就需要掌握片上邏輯分析儀的使用，非常有利于代碼的調(diào)試。

ChipScopePro

我個人使用過Xilinx和Microsemi的工具，還是挺好用的。

Microsemi的identify使用方法可以到CSDN文章查看：

https://blog.csdn.net/whik1194/article/details/107074187

本文主要介紹Xilinx ISE開發(fā)環(huán)境下ChipScope工具的使用。

1.Xilinx ChipScope簡介

Xilinx的FPGA片內(nèi)邏輯分析儀被稱為ChipScope，通過插入IP核的方式實現(xiàn)，主要包括3大IP核。

• ICON

ICON（integrated controller），主要負(fù)責(zé)與JTAG口的通訊，最大支持連接15個Core，這里的Core可以是ILA或VIO。

• ILA

ILA（integrated logic analyzer），嵌入式邏輯分析儀，可以抓取內(nèi)部的任何信號，通過設(shè)置觸發(fā)條件的方式，抓取一段時間的波形，時間長度取決于FPGA RAM資源大小。

• VIO

VIO（virtual input/output），即輸入輸出，可以實時監(jiān)控FPGA內(nèi)部信號，并提供驅(qū)動信號給FPGA模塊，類似于單片機調(diào)試中的變量值查看。

• ATC2

ATC2（Agilent trace core），是屬于特殊定制的調(diào)試IP核，需要配合新一代的Agilent邏輯分析儀一起使用，這個很少使用。

下面這張圖是來自Xilinx官方文檔：chipscope_pro_sw_cores_ug029.pdf的一張圖片，關(guān)于ChipScope官方的使用指南可以查看這篇文檔，介紹了ChipScope工具的整體框圖。

ChipScope系統(tǒng)框圖

既然是邏輯分析儀，就要涉及到邏輯分析儀最重要的兩個參數(shù)：采樣頻率和采樣深度，ILA的采樣頻率取決于輸入時鐘信號的頻率，采樣深度取決于FPGA的RAM大小