FPGA series # 关于ChipScope的ICON核、ILA核和VIO核

刚入门接触vivado其实是陌生的，陌生之处在于不了解历史。即使是日益更新的技术也是从最初那个0和1一点点垒起来的，每当看到类似于这就是可以这么做，你不用去知道它底层怎么跑的，只要知道怎么使用就行这种话，就想到使用工具会越来越强大，虽然给我们省了很多事，但如果能知道现在的一键里包含以前那么多的过程，也是很有意思的事啊。
说起来也是昨儿调试的结果还可观，今早来了再跑一遍的时候萌生了个好奇，翻书查阅了一下chipscope（应该就是现在vivado里的hardware manager）。正题
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传说中，chipscope软件由chipscope核生成器、chipscope核插入器、chipscope分析仪以及chipscope Tcl脚本接口四个组件组成，支持普通FPGA设计以及基于FPGA的嵌入式、SOC系统，其具体功能如下：（懒得打字，上图）

chipscope开发流程，首先，要生成系统控制模块的ICON核；然后，生成各类逻辑分析核（ILA核、VIO核等），设定触发以及数据线宽度和采集长度，并将其和ICON核关联起来；接着，完成设计以及相关核的综合，将设计中期望观察的信号和分析核的触发以及数据信号连接起来；紧接着，完成整体系统的实现并下载到芯片中；最后打开chipscope Analyzer设定触发条件，观察波形。如图：

介绍一下，三个核：

ICON核
如前所述，所有的核都需要通过JTAG电缆完成计算机和芯片的通信。ICON核具备和JTAG边界扫描端口通信的能力。一个ICON核可以同时最多连接15个ILA或者VIO核（现在vivado里具体是有没有这个数目限制并不清楚，不知道去哪里查。。。但这样也够用）。所有的核都需要通过JTAG电缆完成计算机和芯片的通信，在ChipScope Pro中，只有ICON核具备和JTAG边界扫描端口通信的能力，因此ICON核是ChipScope应用必不可少的关键核。
通过对ICON的调用，可以很好的利用JTAG来连接ILA和VIO。但是，在Vivdao中，这个IP被去掉了，取而代之的是Vivado自动添加的dbg_hub。这样就不能很好地控制JTAG的BSCAN，这可以说是Vivado的一个很大的损失。不过，既然dbg_hub是自动添加的。那么理论上，对ILA和VIO端口的识别也是自动的。（这段来自于此博客）
ILA核
ILA核提供触发和跟踪功能，根据用户设置的触发条件捕获数据，然后在ICON的控制下，通过边界扫描口将数据上传到PC，最后在analyzer中显示出信号波形。由于ILA核和被监控设计是同步的，因此设计中的所有时钟约束会被添加到相应的ILA核中。ILA包括下面三个主要组件：

• 输入、输出触发逻辑
  输入触发逻辑用于检测各种细微触发条件；输出触发逻辑用于触发外部测试设备以及其他逻辑

• 数据捕获逻辑
  数据捕获逻辑用于捕获数据，并将所捕获的数据存储到芯片的块RAM中。

• 控制和状态逻辑
  控制和状态逻辑用于管理ILA的各种操作。
  vivaodo的block design里面呈现的状态：（这里是由于要看的模块端口处有总线型也有普通端口，所以选择mix）
  
  
  VIO核
  虚拟输入、输出核用于实时监控和驱动FPGA内部的信号，可以观测FPGA设计中任意信号的输出结果，以及添加虚拟输入，如DIP开关、按钮等，且不占用BRAM。VIO核面向模块操作，支持下面四类信号：

• 异步输入信号
  对于异步输入信号，通过JTAG电缆的时钟信号（TCK）采样，周期地读入PC，再将结果在chipscope pro分析仪界面上显示。

• 同步输入信号
  对于同步输入信号则利用设计时钟采样，然后周期地读入PC，在分析仪界面上显示。

• 异步输出信号
  异步输出信号由用户在chipscope pro分析仪中定义，再将其送到周围的逻辑中，且其每个输出信号逻辑“1”、“0”的门限可以由用户自己定义。

• 同步输出信号
  同步输出信号由用户定义，同步于设计时钟，其“1”、“0”的逻辑门限亦可独立定义。
  
  这里由于我只需要接收top_monitor的输出，所以输入探针为0，输出探针为1；
  后面的probe width取决于top_monitor的位宽，初始值默认，不去改变。