《FPGA全程進階---實戰演練》第三十二章 Signal Tap II 應用實例

     還有幾天就要交文章終稿了，三年的研究生生活也快要結束了，時間飛快，歲月如梭，但學習技術的熱情仍然不能松懈，不懂的東西太多，需要實時保持奮斗！！過些天會繼續更新《FPGA全程進階---實戰演練》內容，此電子書是筆者三年所做過的一些項目總結，又有擅長記錄的習慣，於是整理成博客。

     過些天會更新的內容有C++學習初步，友晶科技 DE1-Soc板卡學習筆記，Altium Designer畫板技巧，在去下一家之前盡量更新完畢。

     今天講一下Signal Tap II的使用。

1 基礎知識講解

      本章主要是講解signal tap II的使用，signal tap II是quartus II 軟件內部自帶的一個邏輯分析儀，對於多通道數字信號的使用，一般都采用邏輯分析儀來操作。

Quartus II軟件可以選擇要捕獲的信號，開始捕獲的時間，以及要捕獲多少的數據樣本，還可以選擇直接從器件的存儲器塊通過JTAG端口傳送至STP II，並且有單次采樣或者連續采樣模式，捕獲實時數據，方便工程的調試與開發。

對於signal tap II而言，是在工程中引入宏功能，以預先設定的時鍾采樣實時數據，並存儲於FPGA中的RAM中，所以可見，使用STP II也要使用一定的代價，那就是占用FPGA內部資源，如果工程資源余量充足，況且可以使用，緊張的時候不建議采用STP II ，可以改用外部的邏輯分析儀操作。

還有一點注意的是，在全編譯工程時，盡量不要把STP的文件也加載進來，因為STP本身占用一定的存儲空間，這樣會使編譯速度減慢，而且還會消耗內部資源。

圖32.1 signal tap II 采集原理

2 操作實例

       在使用STP II之前，先把工程中的各引腳及其他設置設置好，然后全編譯，編譯完之后，再執行下述操作。

1. 新建stp文件。

2. 點擊file---save as，然后輸入你想設定的名字，然后點擊yes。

       這里需要注意一下，就是如果你不想使用stp文件，或者使用其他的stp文件，可以在assignments---signaltap ii logic analyzer中設置。

3. 接下來，我們要雙擊如下圖所示的位置，調出節點發現器。

      然后現在filter中選擇pins：all，再點擊list按鈕，實現把所有的節點列出來。

      對於上圖中的filter選項中，當然還有其他的模式選擇，比如前適配和后適配等，對於輸入或輸出信號，我們選擇pins：all，這個選項，捕獲模塊接口（兩個模塊之間的溝通）信號則選擇signal tap ii：pre-synthesis 選項，這是前適配，沒有經過綜合和適配的，其他模式一般不常用。

添加完之后的信號。

4. 設置采樣時鍾和采樣深度

         采樣時鍾決定了顯示信號波形的分辨率，它的頻率要大於被測信號的最高頻率，否則無法正確反映被測信號波形的變化。采樣時鍾必須為采樣信號的2倍及以上。SignalTap II在時鍾的上升沿采樣，可以使用設計系統中的任何信號作為采樣時鍾，根據Altera公司的建議最好使用同步系統全局時鍾作為采樣時鍾。但是在實際應用中，多數使用獨立的采樣時鍾，這樣能采樣到被測系統中的慢速信號，故需將系統時鍾進行分頻。

指定采樣深度，在“Sample depth”處選擇采樣深度，即信號能看多長，它是根據設計中剩余的RAM塊容量和待測信號的個數決定的。該值受FPGA芯片內置存儲器大小的限制，設的過長，編譯會通不過。

       觸發位置的設定，有前，后，中間，連續觸發方式。

       對於上圖中的trigger conditions中可以設置多段式，如下圖所示。

       這種包括前觸發方式（采樣的數據12%為觸發前，88%為觸發后），中心觸發方式（采樣的數據50%為觸發前，50%為觸發后），后觸發方式（采樣的數據88%為觸發前，12%為觸發后），以及連續觸發方式，前觸發方式是來自於觸發后的數據，中心觸發來自於前觸發和后觸發，后觸發來自於前觸發的數據。連續觸發方式將保存新數據，與觸發器的位置無關，直到signal tap ii 停止工作。

       上圖中是設置觸發的方式，有高電平，低電平，任意電平，不關心等等選項，可以根據所選用的信號進行設置觸發方式。

       設置好上處的各個參數后，開始重新編譯整個工程，然后將整個程序下載到FPGA開發板上面。當然也可以不用去下載到開發板上面，可以利用如下圖的形式。

      指定JTAG接口，然后將JTAG chain 加載進來，然后再把SOF文件也加載進來，再點擊下載按鈕。

      采集回來的數據如下圖所示。

       可以看出href的寬度為2560，但是由於我們的輸入時鍾為24MHz，采樣時鍾為48MHz，所以一個數據被采樣了兩次。那么每行輸出的數據個數應該是2560/2 = 1280。由於輸出的格式是RGB565格式，所以每個時鍾輸出兩個數據，所以一行要輸出640X2 = 1280個數據，可見和預期是一致的。

       注意：xclk和pclk沒有直接的關系，每次復位都會有不同的效果。

       注意：對於幀頻的輸出，OV7725手冊中規定是輸出30Hz，可能有時候檢測到25Hz，這個是因為若設置成50Hz的自動避免時，幀率只能輸出到25Hz，但若設置成60Hz的自動避免時，幀率能輸出到30Hz；

STP II 中的高級設置

        高級設置利用友好的GUI界面，可以方便地進行拖拽到指定的界面，然后設置相關的觸發方式，如下圖所示是一個簡單的例子，還是針對上述的模塊。

       如上圖所示，這個圖形化的設置方式，是通過把觸發方式設置成高級觸發方式來設定的，其中E表示一旦有邊沿變化，就會有高電平輸出，然后經過組合邏輯或運算，輸出結果。大家可自行嘗試。

/****************************************************************
//===============================================================
上述內容如果有侵犯到您的權利，請及時與本作者聯系,會在第一時間處理

聯系方式：

    Email    ：[e-mail]
    QQ       ：770811496
    QQ交流群：298095983（FPGA&硬件學習交流群）
    個人博客：http://www.raymontec.com/
    其他博客：http://www.cnblogs.com/raymon-tec

由於作者水平有限，文中難免有疏漏或常識性錯誤，勞煩各位盡情指出。

歡迎大家一同討論技術，交流設計過程中的經驗，共同進步，共同學習。
//===============================================================
****************************************************************/