嵌入式逻辑分析仪在FPGA实验教学中的应用
逻辑分析仪在FPGA开发的应用

1. 引言随着FPGA设计的日益复杂,如今整个设计流程中的实时验证和调试已经成为当前设计FPGA系统的关键部分。
在FPGA系统设计完成前,有两个不同的阶段:设计阶段,调试和检验阶段。
设计阶段的主要任务是输入、仿真和RTL设计。
调试和检验阶段的主要任务是检验设计,纠正发现的任何错误。
本文将提出使用逻辑分析仪和Altera的Logic Analog Interface相结合的方法进行在线调试以达到只使用少量的FPGA管脚查看许多FPGA内部信号。
如果使用得当,您可以突破非常棘手的FPGA调试问题。
2. FPGA调试方法的比较在调试和检验阶段需要做出的关键选择是使用哪种FPGA调试方法。
基本的FPGA在线调试方法有两种:使用嵌入式逻辑分析仪以及使用外部逻辑分析仪。
选择使用哪种方法取决于项目的调试需求。
(1)嵌入式逻辑分析仪主流FPGA厂商针对器件的在线调试都提供了嵌入式逻辑分析仪内核,如Altera的SignalTap II。
这些IP核插入FPGA设计中,同时提供触发功能和存储功能。
它们使用FPGA逻辑资源实现触发电路,使用FPGA片内存储模块实现存储功能,使用JTAG配置内核操作,并把捕获的数据传送到PC上进行查看。
(2)外部逻辑分析仪由于使用嵌入式逻辑分析仪受制于FPGA的资源,很多大数据量的分析调试难以完成,而采用外部逻辑分析仪如广州致远电子有限公司的LAB6000系列逻辑分析仪,具有高达从200M到5G不等的采样率,同时32通道每通道容量最高达32Mbits(半通道最大64Mbits),很好地解决了使用片内逻辑分析仪调试时数据样本不够充分的问题。
除此之外,灵活强大的协议分析触发功能、单机集成多种测量仪器功能等特性更是片内逻辑分析仪所不具备的,在高速FPGA设计调试上进一步缩短了调试周期,帮你轻松完成测量测试的问题。
在这种方法中,可以将感兴趣的内部信号引到FPGA没有使用的FPGA管脚上,然后连接到逻辑分析仪上。
基于FPGA的嵌入式系统设计与开发研究

基于FPGA的嵌入式系统设计与开发研究嵌入式系统是指具有特定功能的计算机系统,被嵌入到其他设备中以完成特定任务。
嵌入式系统的设计与开发在现代技术领域中具有重要的地位,其中基于可编程逻辑器件(FPGA)的嵌入式系统尤为重要。
本文将探讨基于FPGA的嵌入式系统设计与开发的研究,并分析其在实际应用中的价值与挑战。
首先,我们需要了解FPGA是什么。
FPGA是一种基于可编程逻辑门阵列(PLA)的集成电路芯片,具有灵活性和可编程性,可以通过配置器件中的逻辑门和连接资源来实现各种硬件功能。
相比于传统的固定功能集成电路,FPGA具有更高的性能、灵活性和可靠性,因此广泛应用于嵌入式系统设计与开发中。
基于FPGA的嵌入式系统设计与开发的研究主要涉及以下几个方面:硬件设计、嵌入式软件开发、系统集成与验证。
在硬件设计方面,基于FPGA的嵌入式系统需要首先确定系统的需求和功能,然后进行硬件结构设计。
硬件设计主要包括逻辑设计、电路设计、时序设计等。
通过使用硬件描述语言(HDL)如VHDL或Verilog来描述系统的行为和结构,设计师可以实现各种硬件模块和接口,并通过逻辑综合工具生成对应的电路网表。
随后,通过布局布线工具将电路网表映射到FPGA的逻辑单元和资源中,最终生成比特流文件(Bitstream),供FPGA配置器件使用。
嵌入式软件开发是基于FPGA的嵌入式系统设计与开发中的另一个重要方面。
嵌入式软件开发主要涉及嵌入式处理器的选择与集成、固件编程、设备驱动程序的开发等。
在嵌入式系统设计中,使用处理器核心与FPGA逻辑单元进行协同工作,处理器核心负责控制和高层次算法处理,FPGA逻辑单元负责实时数据处理和硬件加速,使得系统具有较高的性能和吞吐量。
通过使用嵌入式软件开发工具如Eclipse等,设计师可以编写和调试嵌入式软件,并将其烧录到FPGA中。
系统集成与验证是保证基于FPGA的嵌入式系统正常运行的关键步骤。
系统集成主要涉及将各个硬件模块、嵌入式软件和外设等组合到一起,并实现合适的通信和数据交换机制。
基于FPGA嵌入式系统的研究与应用

半 导 体 工 业 和 嵌 入 式 领 域 所 面 临 的 主 要 课 题 之 一
1 P F GA 嵌 入 式 系统
1 1 基 本 原 理 .
就 是 设 计 片 上 系 统 。 上 系 统 可 以在 单 芯 片 上 集 成 嵌 入 片
式 C U、 S 、 储 器 和 其 他 控 制 功 能 , 而 可 大 大 降 低 P DP 存 从
产 品 的 开 发 周 期 。 高 产 品 的安 全 性 、 靠 性 , 小 产 品 提 可 缩
的 物 理 尺 寸 , 低 成 本【 。 片 上 系 统 :1可 以包 含 : 处 降 l 1 (1 微
F G 其 技 术 的关 键 在 于 用 户 可 编 程 性 , 用 F G PA 利 PA 作 为 高 度 并 行 处 理 器 件 来 设 计 嵌 入 式 系 统 可 以提 供 高 信 号 处 理 的 能 力 , 足 样 机 开 发 周 期 短 和 产 品 上 市 快 的 满
了 利 用 F G 实 现 嵌 入 式 系统 的 基 本 原 理 和 设 计 方 法 ,重 点 探 讨 了 其 结 构 的 转 换 难 点 。 通 过 具 体 应 PA
用 , 析 了乘 法 累加 驱 动 滤 波 器 的 实现 原 理 和 处 理 过 程 , 计 了 F G 嵌 入 式 系 统 的 具 体 实 现 方 式 。 分 设 PA
FPGA综合实验教学平台的设计与应用

信 息 产 业 最 热 门 的 技 术 之 一 ,应 用 范 围 遍 及 航 空 航 天 、 生 的 E A、S P D O C课 程 教 学 实 验 开 发 ,除 此 之 外 还 可 以
口 、U B接 口 、P 2键 盘/ S S 鼠标 接 口 、1一Wi r e接 口等 ; ② 控 制 模 块 ,包 括 直 流 电机 、步 进 电机 和 交 通 灯 的 控 制
模块等 ;③ 存储 模 块 ,包 括 E P O 存 储 器 模 块 等 ; ER M
FG P A设 计 人 才 的 薪 水 也 是 行 业 内最 高 的 。 目前 ,美 国
已有 F GA人 才 4 P 0多 万 ,中 国 台湾 地 区也 有 7万 多 ,而 中 国 内地 仅 有 1万 左 右 ,可 见 中 国 渴 望 有 更 多 的 F GA P 人才涌现出来…。
高 等 院校 作 为 人 才 培 养 基 地 ,应 该 使 学 生 在 校 期 间 就 能 够 接 触 到 前 沿 的 高 新 技 术 知 识 , 掌 握 现 代 设 计 手
王媛 媛 ,童 军 ,李锦 耀
( 西安科技大学 电气与控制工程学 院 ,陕西 西安 1 70 5 ;2延安 机场有限公 司,陕西 延安 10 4 76 0 ) 10 0
摘
要 :为使 学 生在 校 期 间就 能 够 接 触 到 前 沿 的 高新 技 术知 识 , 掌握 现 代 设 计 手段 ,提 升 学 生硬 件 实 际动
手 能 力 、 自主创 新 能 力 以及 提 高 学生 面 向社会 的 适应 能 力 ,设 计 了一 种 技 术 先 进 、简 单 实用 的 F G 综 合 PA
SignalTap Ⅱ嵌入式逻辑分析仪的使用

SignalTap Ⅱ嵌入式逻辑分析仪的使用(1)(转帖)随着FPGA设计任务复杂性的不断提高,FPGA设计调试工作的难度也越来越大,在设计验证中投入的时间和花费也会不断增加。
为了让产品更快投入市场,设计者必须尽可能减少设计验证时间,这就需要一套功能强大且容易使用的验证工具。
Altera SignalTap Ⅱ逻辑分析仪可以用来对Altera FPGA内部信号状态进行评估,帮助设计者很快发现设计中存在问题的原因。
Quartus Ⅱ软件中的SignalTap Ⅱ逻辑分析仪是非插入式的,可升级,易于操作且对Quartus Ⅱ用户**。
SignalTap Ⅱ逻辑分析仪允许设计者在设计中用探针的方式探查内部信号状态,帮助设计者调试FPGA设计。
SignalTap Ⅱ逻辑分析仪支持下面的器件系列:Stratix Ⅱ、Stratix、Stratix GX、Cyclone Ⅱ、Cyclone、APEX Ⅱ、APEX 20KE、APEX 20KC、APEX 20K、Excalibur和Mercury。
10.1 在设计中嵌入SignalTap Ⅱ逻辑分析仪在设计中嵌入SignalTap Ⅱ逻辑分析仪有两种方法:第一种方法是建立一个SignalTap Ⅱ文件(.stp),然后定义STP文件的详细内容;第二种方法是用MegaWizard Plug-InManager建立并配置STP文件,然后用MegaWizard实例化一个HDL输出模块。
图10.1给出用这两种方法建立和使用SignalTap Ⅱ逻辑分析仪的过程。
10.1.1 使用STP文件建立嵌入式逻辑分析仪1.创建STP文件STP文件包括SignalTap Ⅱ逻辑分析仪设置部分和捕获数据的查看、分析部分。
创建一个STP 文件的步骤如下:(1) 在Quartus Ⅱ软件中,选择File→New命令。
(2) 在弹出的New对话框中,选择Other Files标签页,从中选择SignalTap ⅡFile如图10.2所示。
fpga应用与实践实训参考文献

fpga应用与实践实训参考文献FPGA(Field-Programmable Gate Array)是一种可编程逻辑器件,广泛用于数字电路设计和嵌入式系统开发。
在FPGA应用与实践的实训中,学生将学习如何使用FPGA进行逻辑设计和硬件编程。
本文将介绍FPGA应用与实践实训的参考文献,以帮助读者深入了解该领域的最新发展和实践经验。
一、FPGA应用与实践的参考文献1. "FPGA设计与实现":这本书是FPGA技术的经典教材,详细介绍了FPGA设计的基本原理和实践方法。
作者通过丰富的案例和实验,帮助读者掌握FPGA的设计和开发技巧。
2. "FPGA高级设计与实现":这本书对FPGA的高级设计和实现进行了深入讲解。
作者结合实际项目经验,介绍了FPGA设计中的高级技术和优化方法,为读者提供了实际应用的参考。
3. "FPGA数字信号处理":这本书介绍了FPGA在数字信号处理领域的应用和实践。
作者讲解了FPGA的基本原理和数字信号处理算法,并通过案例分析和实验演示,展示了FPGA在音频、图像和视频处理等方面的应用。
4. "FPGA嵌入式系统设计":这本书重点介绍了FPGA在嵌入式系统设计中的应用。
作者详细讲解了FPGA的软硬件协同设计和嵌入式系统开发流程,为读者提供了实际项目的指导和实践经验。
5. "FPGA网络加速器设计":这本书介绍了FPGA在网络加速器设计中的应用和实践。
作者阐述了FPGA的网络协议处理和数据包转发技术,通过案例分析和实验验证,展示了FPGA在网络性能优化方面的优势和应用场景。
二、结语FPGA应用与实践的实训是培养学生硬件设计和嵌入式系统开发能力的重要环节。
通过参考上述文献,读者可以了解FPGA设计和开发的基本原理、高级技术和实际应用,从而在实训中取得更好的成果。
希望本文能对读者在FPGA应用与实践实训方面提供一定的帮助和指导。
FPGA北京工业大学实训

2013-2014电路系统设计实验报告学院专业姓名学号日期指导教师目录一、实验目的 (3)二、实验环境 (3)三、实验内容 (3)●实验1 多种信号发生器与嵌入式逻辑分析仪的使用 (3)(1)实验原理 (3)(2)实验内容及步骤 (4)(3)代码 (4)(4)结果 (7)●实验2 交通灯控制器实验 (10)(1)原理 (10)(2)实验内容及步骤 (10)(3)代码 (11)(4)结果 (15)●实验三并行乘法器流水线设计 (16)(1)原理 (16)(2)实验内容及步骤 (17)(3)代码 (17)(4)实验结果 (23)●实验四 SOPC软核创建 (25)(1)原理 (25)(2)实验内容及步骤 (25)(3)代码 (25)(4)实验结果 (25)四、实验总结 (27)经过这次的FPGA实验的锻炼,我的思维能力和动手能力都有了提高,比如在做交通灯实验的时候,我事先读懂了程序,实验做起来就比较快。
(27)一、 实验目的通过正弦信号发生器设计和实现,进一步学习硬件设计平台。
二、 实验环境(1)硬件:计算机、GX-SOC/SOPC-DEV-LABCycloneII EP2C35F672C8核心板(2) 软件:Quartus II三、 实验内容实验1 多种信号发生器与嵌入式逻辑分析仪的使用(1) 实验原理正弦信号发生器在FPGA 中由3个部分实现: 1、6位计数器产生地址信号; 2、存储正弦信号(6bits 地址线,8bits 数据线)的ROM ,由LPM_ROM 模块实现,LPM_ROM 模块底层由FPGA 的EAB 、ESB 或M4K 来实现。
地址发生器的时钟频率CLK 假设为f0,设定的地址发生器为6bit ,则周期为26=64,所以一个正弦周期内可以采样64个点,DAC 后的输出频率f 为:64/0f f3、DA 接口设计4.嵌入式逻辑分析仪的组成框图如图 37-1 所示,主要分为硬件部分和软件部分。
嵌入式逻辑分析仪在FPGA设计中的应用

嵌入式逻辑分析仪在FPGA设计中的应用1 引言目前在设计和验证超高密度fpga时一般采用逻辑分析仪、示波器和总线分析仪,通过测试头和连接器把信号送到仪器上,设计者必须提供足够的i/o引脚进行全方位的检测,以及配置足够的引脚。
加入额外的逻辑,以便能选择信号来驱动i/o引脚进行测试。
这种方法虽能减少测试时所需配置的i/o引脚数量,但步骤繁琐。
此外,随着fpga复杂度的增加,i/o引脚大都采用细间距工艺技术,使得引出i/o引脚变得很困难,本文所介绍的方法是在fpga设计中插入逻辑分析核,他具有普通逻辑分析仪的功能,包括触发、数据采集和存储等。
利用逻辑分析核,用户可以访问fpga器件内部所有信号和节点,来自内部逻辑电路的信号可以通过fpga中的高速互连转移到内部存储器。
这些信号以系统时钟速率传送,延迟很小。
altera公司的quartus ⅱ软件中的signaltap ⅱ就是这样一种基于逻辑分析核的嵌入式逻辑分析仪,他满足了fpga开发中硬件调试的要求,并且具有无干扰、便于升级、使用简单等特点。
2 signaltap ⅱ的特点和使用方法signaltap ⅱ逻辑分析仪是第二代系统级调试工具,能够获取、显示可编程片上系统(sopc)的实时信号,帮助设计者在其系统设计中观察硬件和软件的交互作用,在可编程逻辑市场上,上,signaltap ⅱ逻辑分析仪专用于quartus ⅱ软件,与其他嵌入式逻辑分析仪相比,他支持的通道数最多,抽样深度最大,时钟速率最高。
quartus ⅱ软件4.0以及以后版本还提供了图形界面,定义了特定触发条件逻辑,实现更高的精度,解决问题的能力更强。
signaltap ⅱ嵌入式逻辑分析仪不需要对用户设计文件进行任何的外部探测或者修改,就可以得到内部节点或者i/o引脚的状态,目前signaltap ⅱ逻辑分析仪支持的器件系列包括:stratix ⅱ,stratix,stratix gx,cyclone ⅱ,cyclone,apex ⅱ,apex 20ke,apex 20kc,apex 20k,excalibur和mercury。
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嵌 入 式逻 辑 分 析 仪 在 F GA 实 验 教 学 中 的应 用 P
吴 朝 晖 , 持健 张
( 安徽 师 范大 学物理 与 电子信 息 学院 , 安徽 芜湖 2 1 0 ) 4 0 0
摘 要 : F G 实验 教 学和课 程设 计 中 , 辑 分析 仪 是 最 重要 的调 试 工具 。但 由 于 高校 经 费 紧 在 PA 逻 张 , 以配置 齐全设备 , 难 而且 逻辑 分析仪 I 0 引脚 引 出 困难 , / 引脚 数 量有 限 , 线复 杂 , 内部 信 号 连 对 的获取和 分析 也较 困难 。为 此介 绍 一种 Sg aTa in l pⅡ嵌入 式逻 辑 分析 仪 , 它成 本 低廉 , 升级 方便 ,
c ndii s.tc n d bu r tou e h o ton i a e g o r bls ootc r ui or f c i ey a c r e y Fi a l t k n he FPGA sg 2 ke ic tm e efe tv l nd a cu atl . n ly, a i g t de ins ofPS y
第 2 卷第 1 7 期 21 0 0年 1月
河 北Biblioteka 工 业 科 技 Vo_ I 27。 NO.1
He e J u n l fIdu til ce c n c n lg b i o r a n sra in ea dTe h oo y o S
Jn 2 l a. O 0
文章 编 号 : 0 8 1 3 ( 0 0 0 — 0 10 1 0 - 5 4 2 1 ) 10 4 — 5
Ho v r b c u e o i h u d n o o lg sa d u i e ste ,ti i iu t t i u t uls to q i m e t M o e v r we e 。 e a s ft tf n i g f rc l e n n v r i s i sd f c l o ft p wi a f l e f e u p n . g e i f h roe ,
配置 和运行 Sg aT pⅡ的一 些具体 方 法和步 骤 。 in l a 关键词 : P F GA; in l p 嵌入 式逻 辑 分析仪 ; S Sg aTa Ⅱ; P 2键 盘接 口电路
中 图 分 类 号 : P 1 T 26 文献 标识 码 : A
Ap l a i n o m b d e o i n l z ri p i to fe e d d l g c a a y e n c
FPGA x rm e a e c n e pe i nt lt a hi g
W U h o h i Z a — u .ZHANG i in Ch- a j
( o lg fPh sc n e to i I f r to An u r lUn v r iy W u u An u 4 0 0 C i a C l e o y is a d Elc r n c n o ma in, h iNo ma i e st , h h i2 1 0 , h n ) e
能对所有 内部信 号和 外部 引脚 信 号进行 探 测 。通过 对 电路 进行模 块化 的分析 , 理设置 触发 条件 , 合
实现 更 有 效 、 准 确 的 电路 调 试 和 排 错 。 最 后 以 P 2键 盘 接 口 电路 的 F GA 设 计 为 例 , 明 建 立 、 更 S P 阐
Ab t a t I h GPA x e i n a e c i g a d c r iu u d sg , o i a a y e s a mo t i o t n o lf rd b g i g sr c :n t eF e p rme t lt a h n n u r l m e i n lg c n l z r i s mp r a t t o o e u g n . c
g a e tc nd tc l itr a in l a di o i' sg as rd .I a eetal nen ls as n / pns in l.Tho g d lra ay ig stig r ao a l au sf rtig r g r u h mo ua n lzn , et e s n bev l e o rg e n
b a d i t ra ec r u ta h x mp e t i a tce i u ta e h s g s a d p o e u e fS g aTa . o r n e f c ic i st e e a l 。 h s ril l s r t d t e u a e n r c d r so i n l pI l I
teI{O iso gca aye sdfiutt o n c ,a d i h sl tdn mb r f is a di i v r if ut oa q iea da h pn fl i n lzri if l oc n e t n a i e u e n ,n t eydfi l t c ur n n o c t mi o p s c ay et eitr a in l. S ee d s r e st eSg aTa ls h ne n lsg as o h r e ci d i h in l pⅡ e e d d lgca ay e , ih C SSlw n se s o u b mb d e o i n lzr whc O T o a d i a y t p