“虛擬”邏輯分析儀SignalTap II

Quartus II中集成的SignalTap II在一些高端應(yīng)用中，尤其是邏輯資源（主要是余量）充足的應(yīng)用中是非常不錯(cuò)的調(diào)試手段。而對(duì)于一些邏輯資源或者存儲(chǔ)資源余量不多的應(yīng)用中，這種調(diào)試方法則顯得毫無(wú)意義。話說(shuō)“魚和熊掌不可兼得”，在Quartus II中所能夠支持的在線調(diào)試手段中，例如In-system Sources and Probes、Logic Analyzer和SignalTap II，乃至Virtual JTAG，唯有SignalTap II的性能是最好的，對(duì)于高速應(yīng)用的調(diào)試是最有幫助的。但與此對(duì)應(yīng)的是，使用SignalTap II需要FPGA器件本身付出比較高的資源消耗。

盡管如此，SignalTap II還是很受高端FPGA應(yīng)用群體的親睞。雖然特權(quán)同學(xué)項(xiàng)目應(yīng)用中使用的多是中低端的器件，但最近的項(xiàng)目上采集的一組控制信號(hào)受限與單機(jī)示波器的帶寬和存儲(chǔ)深度，很難準(zhǔn)確的摸透信號(hào)的脾性。因此只能借助于某個(gè)現(xiàn)成的FPGA模塊，在Quartus II中搭建一個(gè)SignalTap II可訪問(wèn)工程，并將待采集的信號(hào)連接到采集模塊的可用IO管腳上，在這個(gè)簡(jiǎn)單的“邏輯分析儀”中，一定要連接上采集和被采集模塊的地線。

關(guān)于SignalTap II的使用方法，不是本文談?wù)摰慕裹c(diǎn)，建議大家去消化《Quartus II Handbook.pdf》的Chapter 15: Design Debugging Using the SignalTap II Embedded Logic Analyzer。

通常示波器都有一個(gè)采樣頻率，說(shuō)白了就是示波器根據(jù)這個(gè)采樣時(shí)鐘每隔固定時(shí)間去讀取當(dāng)前接口信號(hào)的電平。這個(gè)采樣頻率越高，那么相對(duì)而言就能夠更準(zhǔn)確的還原信號(hào)的真實(shí)波形。那么對(duì)于SignalTap II這個(gè)“虛擬”邏輯分析儀而言，它的采樣時(shí)鐘是誰(shuí)？如何設(shè)置呢？很簡(jiǎn)單，如圖1所示，設(shè)置好這個(gè)Clock就可以了。這個(gè)Clock可以是FPGA外部輸入時(shí)鐘，也可以是經(jīng)過(guò)PLL分頻或倍頻后的時(shí)鐘。有了PLL的幫助，這個(gè)采樣頻率就可以被設(shè)置的“游刃有余”了。

圖1

關(guān)于存儲(chǔ)深度，圖1的Data選項(xiàng)中也可以進(jìn)行設(shè)置。觸發(fā)條件、觸發(fā)模式等等設(shè)置SignalTap II中都有很靈活的支持。用戶可以根據(jù)自己的需要靈活的調(diào)整。具體的使用方法都可以在軟件的handbook中找到。圖2和圖3是特權(quán)同學(xué)的一個(gè)“虛擬”邏輯分析儀應(yīng)用和采集信號(hào)的分析，發(fā)現(xiàn)這個(gè)“虛擬”邏輯分析儀還是蠻實(shí)用的，至少能夠在沒(méi)有先進(jìn)調(diào)試設(shè)備和更好調(diào)試手段的情況下幫助信號(hào)的分析。

圖2

圖3

FPGA器件在嵌入式開發(fā)中真的是非常實(shí)用，哪怕你不用它去做項(xiàng)目做產(chǎn)品，只要掌握了它的設(shè)計(jì)精髓，也許它一不小心就能夠成為你的開發(fā)設(shè)計(jì)過(guò)程中的一個(gè)“小助手”，大大加速產(chǎn)品問(wèn)題定位和開發(fā)進(jìn)度。