ISE中逻辑分析仪ChipScope的使用
文章目录
- 一、ChipScope介绍
- 二、ChipScope的使用
-
- 设置注意
- Net查找技巧
- 各触发方式对应符号表
- 参考资料
一、ChipScope介绍
ISE 软件的嵌入式逻辑分析仪 ChipScope Pro 基本上采用了典型外部逻辑分析仪的理念和功能，却无需额外的逻辑分析设备、测试 I/O、电路板走线和探点，只要建立一个对应的文件并做相关设置后，与当前工程捆绑编译，用一根 JTAG 接口的下载电缆连接到要调试的 FPGA 器件即可。ChipScope 对 FPGA 的引脚和内部的连线信号进行捕获后，将数据存储在一定的 RAM 块中。因此，用于保存采样时钟信号和被捕获的待测信号的 RAM 块，也会占用逻辑资源（LE）、Memory 资源（Block RAM）和布线资源。占用逻辑资源的多少基于信号或者被监测的通道数量，以及触发条件的复杂程度；所使用的存储器数量取决于被监测的通道数量和采样深度。
二、ChipScope的使用
创建ChipScope 核之前，先点击Synthesize-XST把整个工程代码和约束文件综合一遍，之后如图 1 所示，选中“ChipScope Definition and Connection File”来新建一个 ChipScope 核，并将 ChipScope 核命名，将其存储在工程目录下。设置完之后点击 Next。
图 1
接下来出现的页面我们直接点击“Finish”即可，如图 2 所示：
图 2
设置注意
如图 3 所示，生成之后可以看到工程中多了一个xxxx.cdc核文件，双击该文件可以对ChipScope核进行配置，不过在配置之前我们先进行一个较为重要的设置。如图 4 所示，右键“Synthesize – XST”后点击“Process Properties…”，点击后出现如图 5 所示页面，这里我们将keep Hierarchy栏中选择Yes（原默认为No。也有使用soft的，Yes和Soft的区别暂不明确）。**这样设置是方便我们找到所想观察的信号，否则，很多信号会被优化掉，导致ChipScope找不到。**设置完之后，双击工程中的xxxx.cdc文件，进行ChipScope核的配置。
图 3
图 4
图 5
双击工程中的xxxx.cdc文件后出现如图 6 所示页面，该页面我们按默认设置即可，直接点击Next：
图 6
如图 7 所示，同样的该页面我们也保持默认设置即可，直接点击Next：
图 7
如图 8 所示这里我们先把Trigger Width（触发信号数）选择为最大值256，在我们添加完需要观察的信号后，再根据添加的信号数回来进行更改，这样能有效的节省配置时间，如果事先可以确定观察的信号数也可以直接设置。该页面我们只需将Trigger Width选择为最大值256即可，其他设置不变，点击Next：
图 8
如图 9 所示，在该页面我们将Data Depth（采样深度）设置为2048，在不超过FPGA的存储量内该设置可根据实际抓取情况进行设置，设置的值越大所占的存储空间就越大，其余设置按默认设置即可，点击Next：
图 9
如图 10 所示，双击CLOCK PORT来添加时钟信号。
图 10
如图 11 所示，我们选择ds18b20_ctrl模块的clk_1us作为采样时钟，选中后点击Make Connections进行添加（这里需要注意的是我们选择的采样时钟信号必须是带有buffer的信号，否则会报错）。时钟信号添加完之后，我们切换到Trigger/Data Signal进行采样信号的添加，如图 12 所示：
图 11
图 12
如图 13 所示，我们添加采样信号（添加的信号越多所占的空间越大），添加完成之后点击OK，点击OK后如图 14 所示，发现TRIGGER PORTS显示为红色，这是因为前面图 8 配置的采样端口数设置的是256，与我们添加的信号数不匹配，这里我们点击Previous回到Trigger Parameters页面将Trigger Width（触发信号数）设置为48，如图 15 所示：
图 13
图 14
图 15
Net查找技巧
这里说一个Net查找技巧。当我们在设置Clock Signals 和 Trigger/Data Signal时由于Net太多难以快速查到需要的。此时可以利用Filter功能过滤，如图 16使用key，即可选出所有带有key的Net。
图 16
如图 17 所示，设置完之后可以看到TRIGGER PORTS显示为黑色了，说明配置成功了，最后点击Return to Project Navigator完成配置，点击之后出现如图 18 所示，点击“是”。
图 17
图 18
配置完成之后就可以进行波形图的查看了，全编译完成之后，将电源与下载线与开发板连接好，连接好上电之后，双击“Analyze Design Using ChipScope”进入ChipScope波形抓取界面，如图 19 所示：
图 19
如图 20 所示，进去之后，首先点击左上角箭头所指图标，跟开发板建立连接。
图 20
如图 21 所示，若开发板和JTAG连接正常的话，则ChipScope就能找到开发板使用的FPGA芯片，可以看到正是我们使用的芯片信号XC6SLX16，直接点击“OK”
图 21
如图 22 所示，连接成功后可以看到左上角P图变为绿色了，说明连接成功了。然后我们右键“DEV：0 MyDevice0（XC6SLX16）”，点击“Configure…”来添加bit文件。
图 22
如图 23 所示，其中1框中是我们连接的bit文件信息，包括文件名以及存储位置（检查是否是该工程的bit文件），如果不是我们也可以通过点击“Select New File”来添加新的bit文件，勾选Import Design-level CDC File和Auto-create Buses两个选项，完成后点击“OK”。
图 23
如图 24 所示，我们分别双击“Trigger Setup”和“Waveform”，点击后界面如图 25 所示。其中“Trigger Setup”为触发设置窗口，“Waveform”为波形图窗口。
图 24
图 25
如图 26 所示，可以在界面中看到我们之前加入的一些信号。有些被识别出为总线并在波形窗口显示。
图 26
若有部分信号为多位宽信号，那么我们可选中对应的端口（按住ctrl可选择多个，或者按住shift后点第一个和最后一个可以进行连续选中），通过右键点击Move to bus -> New Bus将这些信号进行设置，如图 27 所示。同时信号也被增加到波形窗口显示了，如图 28 所示。
图 27
图 28
如图 29 所示，其中1框中是端口名；2框中可设置波形图的采样触发信号，触发前波形图的长度等；3框中为波形图显示框。
图 29
如图 30 所示，箭头1所指是窗口最小化，箭头2所指是窗口最大化，我们将窗口最大化，来设置触发信号。
图 30
如图 31 所示，点击箭头所指的钥匙形状将信号展开设置触发信号。
图 31
展开后如图 32 所示，其中我们可在1框Value栏设置触发方式；可在2框中设置触发长度，由于我们调用ILA核时设置的采样长度为2048，故这里最大只能设置为2048；3框可设置触发前波形图的显示单位，比如我们设置为100，则波形图则会从触发条件前100个单位开始显示。
图 32
如图 33 所示，这里我们对触发信号设置触发方式（value值），各触发方式所对应的符号详见表格。
图 33
各触发方式对应符号表
| 触发方式 | 对应符号 |
|---|---|
| 低电平 | 0 |
| 高电平 | 1 |
| 不定值 | X |
| 上升沿（Rising） | R |
| 下降沿（Falling） | F |
| 双边沿（Both Edge） | B |
| 非边沿（No Edge） | N |
| 等于 | = |
| 不等于 | <> |
| 小于 | < |
| 小于等于 | <= |
| 大于 | > |
| 大于等于 | >= |
如图 34 所示，设置完之后我们点击箭头1就可以进行波形抓取了，若采到你设置的触发，则就会在Waveform串口看到抓取的波形图，我们可点击放大图标进行最大化查看。若你设置的触发不存在，则波形将会抓取不到，这是需重新设置触发，重新进行抓取。
图 34
最大化后波形图如图 35 中 1框中所示，我们可点击2框中的图标进行波形图的放大以及缩小。
图 35
在波形窗口处按住鼠标左键画一个矩形框后点Zoom Area可以对框选窗口放大，看到更多的波形细节，如图 36 所示。
图 36
如我们想更改显示信号的进制数，可选择我们需要的更改的信号，右键选择Bus Radix，如图 37 所示，这里我们将data_out改为10进制数显示，只需点击“Unsigned Decimal”即可，点击后出现如图 38 所示界面，点击“OK”即可。
图 37
图 38
如果要查看总线每一个bit的波形情况，可以点击一下图 39 中信号名前面的钥匙形状展开。
图 39
如果需要查看总线的模拟波形，双击Bus Plot，在弹出的界面图 40 中勾选需要查看的总线。
图 40
最后根据抓取的波形图进行分析波形图是否与我们设计的结果一致，若不正确可根据抓取的波形图进行分析问题出在哪里，找出问题，回去更改代码后，重新进行编译，编译完成后需重新配置bit文件，即重复图 23 所示步骤。如此反复直到实现出与实际设计相符的的波形图为止。
参考资料
本文内容参考《FPGA Verilog开发实战指南——基于Xilinx Spartan6》第36章