Quartus的Signal Tap II的使用技巧

概述：

Signal Tap II全称Signal Tap II Logic Analyzer，是第二代系统级调试工具，它集成在Quartus II软件中，可以捕获和显示实时信号，是一款功能强大、极具实用性的FPGA片上调试工具软件。

传统的FPGA板级调试是由外接的逻辑分析仪连接到FPGA的控制引脚，将内部信号引出至引脚I/O上，接着进行板级调试。

        note：这种方法缺点是，需要逻辑分析仪，且效率很低，经常需要飞线，而且如果要测10个信号以上就非常庞杂，而且，考虑到100Mhz左右的信号完整性，不能用逻辑分析仪，要用高性能的示波器，测量的信号质量也存在失真的情况。

Signal Tap II在线逻辑分析仪克服了以上所有缺点，将采样逻辑电路编程后放在FPGA中，即，用FPGA资源来构成了嵌入式逻辑分析仪。

操作：

1、打开Signal Tap Logic Analyzer

在Quartus软件中打开待测工程，然后选择Signal Tap Logic Analyzer，

在弹出的New File from Template窗口选择Default (default selection)即可；

弹出Signal Tap Logic Analyzer界面，包含例化管理器（Instance Manager）、JTAG链配置（JTAG Chain Configuration）、节点列表和触发条件（Data与Set两个子界面可选）、信号配置（Signal Configuration）、分层设计（Hierarchy Display，分层显示）以及数据日志（Data Log），如下图。

2、实例管理

首先选择例化管理器，选中默认的auto_signaltap_0，可以增加、删除、重命名实例，这里一个实例可以理解为一组信号对+一个配置时钟，可以通过Enabled来选择该实例是否被编译到该工程中，因此可以有多组实例，方便分析各不同模块的信号。

3、时钟配置

选择信号配置，进行实例的时钟配置。

这里注意：只有在工程已进行过分析与阐释后，才能在signal tap中添加想要观察的时钟或者信号。

弹出的Node Finder界面中，首先在Options-Filter栏选择：Signal Tap: Pre-synthesis，在Options-Look in栏中选择down_sampling_top.v模块，接着输入想要在down_sampling_top.v模块中查看的信号的时钟：clk_7_148m，然后search搜索，在Matching Nodes中双击即可将clk_7_148m添加到Nodes Found栏，并单击ok即可完成时钟的添加，如下图：

完成后根据需要选择采样深度即可，其他默认，如下图：

4、添加待抓取信号

双击节点列表和触发条件界面，弹出Node Finder窗口，与上一步添加时钟信号一样的设置，选择自己想要的信号，最后要记得单击insert按键才能正常将信号成功添加。

5、设置信号触发条件-直接默认即可

默认如下全选，不需要做修改：

Don't Care	不设置触发方式
Low	低电平触发
Falling Edge	下降沿触发
Rising Edge	上升沿触发
High	高电平触发
Either Edge	双边沿触发

这里的触发条件呢，会在你进行Run Analysis时起作用，此时在Setup界面下根据需要选择触发方式即可，很方便。

6、记得保存

选择保存路径为工程所在的quartus文件夹下，打开所在目录会发现多了一个stp1.stp文件，该文件即上述添加至工程中的分析文件。

7、开始编译

在工具栏选择Start Compilation 开始编译，等待工程编译完成即可。

8、选择烧录文件并下载

首先连接JTAG烧录器与FPGA板，并给FPGA板子上电，接着Scan Chain，识别FPGA器件，然后选择生成的sof文件，并单击开始下载。

9、查看抓取的波形

单击Run Analysis运行分析一次，也就是刷新采样一次，单击Autorun Analysis自动连续运行分析，也就是一直刷新采样。

补充：

1、在打开的波形窗口，左键单击放大波形窗口，右键单击缩小波形窗口；

2、波形窗口的数据默认16进制，可以选中信号名后，右键单击-Bus Display Format中选择十进制或者其他进制；

3、在Signal Tap Logic Analyzer中下载程序时软件比较卡，可以在Quartus 的Programmer中下载好以后直接在Signal Tap Logic Analyzer分析；

4、在上述第4步添加待住区信号时，如果有些wire/reg定义的信号不能被观察到，或者说stp1.stp中有的信号/时钟显示红色如下：

这表示sof文件烧录到fpga的逻辑资源中没有tx_vid_clk，可能是原来有后来.v模块中删除了，更有可能是有，但是被Quartus软件优化掉了，导致无法使用Signal Tap II观察，针对模块中有，但是signaltap中没有的情况，有两种解决办法：

        方法一、将wire/reg定义的信号改成端口信号（这种方法繁琐不推荐）；

        方法二、在待观察的wire/reg定义的信号后面添加特殊字符：

wire        [9:0]       time_cnt  /*synthesis keep*/ ;

reg         [9:0]        time_cnt /*synthesis keep*/;

或者

(* noprune *) wire        [9:0]       time_cnt ;

(* noprune *) reg        [9:0]       time_cnt ;

prune    发音 /pruːn/：

v.修剪；删除；

n.李子干，西梅干；<非正式>讨厌的人，乏味的人；（树枝、灌木丛等的）修剪，修整

5、Signal Tap II除了支持电平、边沿触发外，还支持计数触发，如可以对time_cnt计数器设置具体的值来触发。

6、相同的工程，但是在不同平台上跑的sof与stp文件，如自己的PC1(win10 64环境中的Quartus）与服务器PC2（Ubuntu环境中的Quartus)上的sof与stp文件，能不能将服务器PC2上的sof与stp拿到自己的PC1上进行逻辑分析呢？

说明：

        服务器上跑的工程速度会快很多，比如自己的PC1上跑一个工程需要接近2个小时，但是服务器PC2上跑工程只需要1小时10分钟。

        服务器PC2没有接口可以用来设别JTAG，因此还是要用到自己的PC1来做逻辑分析。

        可以的，将服务器PC２上的sof与stp文件拿到自己的PC1上即可，如果在Signal Tap Logic Analyzer中的设置一样，则只需要将PC2上的sof拿到PC1上即可使用，如果不同，则需要将sof与stp同时挪到同一台机器上。

备注：

stp文件上的信号接口可以多设置，但不能少设置，就是说假如服务器PC2上的stp有20个观察信号，但是PC1上的stp只有10个观察信号，则需要将服务器PC2上的sof与stp同时拿到自己的PC1上进行逻辑抓取分析；

        反过来，自己的PC1上的stp有20个待观察信号，而服务器PC2上仅有10个待观察信号，可以将服务器PC2上的sof拿到自己的PC1上进行逻辑分析即可，不用将PC2上stp也拿到自己的PC1上，当然拿了更好，只是stp的兼容性变差了，如果自己的PC1后续还要跑工程，那就得根据需要重新设置stp了。

参考链接：

noprune keep preserve 区别