FPGA在线调试的方法简单总结

Xilinx被AMD收购的事情把我震出来了，看了看上上一篇文章讲了下仿真的文件操作，这篇隔了很久远，不知道该从何讲起，就说说FPGA的在线调试的一些简单的操作方法总结。

文章以Altera的Quartus II, Xilinx的Vivado工具为例，其他工具（如ISE的Chipscope）就暂不赘述了。

其实很多时候，为了图方便，FPGA的Verilog设计完之后，会省掉仿真的过程，直接使用FPGA的在线调试工具来检查电路逻辑是否有问题。包括我自己刚开始学习FPGA时，没感觉到仿真相比在线调试的优势，重点去学习在线调试了。但现在来看，这样的操作很不规范，而且随着项目的规模越来越大，这样做的效率也会迅速下降。

但这种方法在某些验证领域还是占有一席之地，而且小规模模块验证时，它也很有优势。

而且相对于仿真来说，FPGA的板级调试结果会更加真实些。

Altera

在Quartus II找到下图的工具

进入之后，找到这个界面

首先设置后右上角的SOF文件，然后顺着SOF文件的下方，依次设置Clock（采样时钟），Sample depth（采样深度）等参数。

Clock参数会影响信号的显示值，可以理解为如果采样时钟没有数据变化快，那么采到的数据中间会漏掉某些值，而且不论快慢，都可能造成采样上的一些问题。所以这里推荐使用与驱动被采数据或者说相同时钟域下的时钟。注意，只是影响信号的抓取显示值，不大会影响信号的真实值

Sample depth参数会影响信号抓取的深度，设置小了可能对调试不方便，比如抓取传输包的帧头，抓到后想看看整个数据包的格式，但是深度太小没有显示出来；设置大了占用的面积会增大，可能会超出资源。

然后在左边空白处双击，选择信号

注意，Filter是选择某个特定时期的信号，比如pre-synthesis，意思就是综合前的信号，此时信号跟我们RTL代码中的信号，名字保持一致，最方便查找，所以我经常使用这个类型的Filter。

然后点击List，选择想要抓取的信号，点击ok，然后保存文件，重新走一遍综合，布局布线，生成bit文件的路子。最后就可以在这个工具中下载响应的sof文件，然后开始在线抓取信号。

Xilinx

vivado中，在线调试的方法就很多了，使用mark_debug和ILA核的方式。

• mark_debug

可以在被抓取信号的定义语句开头插入(* MARK_DEBUG="true" *)，使得工具自动识别需要抓取的信号。如下图示例

 (* MARK_DEBUG="true" *)wire       [7:0]    read_data     ;

综合完成后，点击左侧工具栏

一路Next后，你可以看到这个

图里的信号就是之前使用了Mark_debug标识的信号，如果有哪些信号不想抓取了，可以直接在这里删去，如果你有信号忘记做标识了，也可以使用左侧的Find Nets to Add方法。

使用通配符*加上信号的名字，可以搜索到对应的信号然后直接加入到信号列表。

注意，有些信号可能没有自动指定合适的时钟网络，需要自己手动指定，然后才能Next

然后工具会自动根据前面的设置向相应的XDC文件写入参数，如果打开了XDC文件，一定要看是否保存了最新的结果。我刚开始很多次在这里没注意，导致XDC还在以旧版的内容运行，设置的内容没有生效。

如果这个步骤中多个信号存在多个时钟域，最终生成的调试文件下载进入板子后，会出现多个ILA调试界面。

• ILA IP核

可以在IP Catalog寻找ILA IP核， IP设置中，如下图，可以选择Monitor Type

如果选择AXI，则在第二个设置界面，需要选择AXI协议类型，AXI数据位宽，地址位宽等等参数。

关于AXI协议内容可以看看之前的内容回顾。

也可以选择Native的Monitor类型，那么就可以设置Number of Probe，这个参数决定了被抓取信号的通道数，Sample Data Depth是抓取深度。

这样在第二个设置选项里，可以设置每个数据通道的数据位宽等参数

最后，不管是哪种方法，都需要重新走一遍综合，布局布线，生成bit文件的步骤，然后将调试文件和bit文件一起下载到FPGA芯片进行调试。