论文部分内容阅读
本文以Xilinx公司的SRAM型FPGA芯片为实例，深入研究了基于SRAM架构的FPGA芯片的调试理论和方法。首先，对FPGA的架构特点和开发流程特点进行了介绍，并针对性的分析了目前常见的FPGA调试方法和手段。传统的FPGA调试方法主要是先利用软件仿真完成设计，再下载到PCB板上的FPGA芯片中，利用示波器和逻辑分析仪对用户设计在系统中的运行情况进行监控。软件仿真在早期的逻辑设计中发挥了极大的作用。但是，随着FPGA逻辑设计规模的不断增大，软件仿真带来的时间代价也越来越大，同时由于芯片封装的不断发展，传统逻辑分析仪的探头连接也越来越复杂，尤其是很难有效地监测系统内部信号，调试成本日渐增加。然后，在此基础上，本文重点分析了在FPGA中利用在系统逻辑分析仪实现在系统调试的方法和原理。在系统逻辑分析仪的出现解决了软件仿真的时间代价问题和传统逻辑分析仪的内部信号在线调试问题。在系统逻辑分析仪综合了JTAG技术、嵌入式技术和触发采样技术，将逻辑分析仪IP核嵌入到FPGA设计中，不需要将内部信号引出到芯片引脚就能够直接完成对系统的调试。常用的在系统逻辑分析仪有Xilinx公司的ChipScope Pro、Altera公司的SignalTapII等。本文的主要目标是实现一种独立于FPGA厂商的高效率的在系统逻辑分析仪，能够适应于所有主流FPGA的调试开发中，同时，其理论和实现方法也能够应用到ASIC和SOC设计中。本文的主要内容是：1、首先介绍了FPGA调试技术的国际研究动态和国内发展现状；2、分析了基于SRAM的FPGA体系架构，FPGA的开发流程，调试工作在整个流程中的重要作用，并分析了常见的FPGA调试方法和手段；3、从理论上分析了在系统逻辑分析仪的实现原理和设计思想，并详细阐述了在系统逻辑分析仪各个模块的实现方法，同时给出了具体的电路实现和仿真分析结果；4、最后是本文设计的在系统逻辑分析仪的应用验证情况。