从零开始调试

Diabloa

       从零开始调试  

       对于新手来说，如何上手调试FPGA是关键的一步。
; v% @7 h/ S$ |　　对于每一个新设计的FPGA板卡，也需要从零开始调试。
　　那么如何开始调试?

: t! S' D% {3 Q/ x5 S/ |　　下面介绍一种简易的调试方法。
; A5 ^8 i: d/ e, {# ^- y　　(1) 至少设定一个输入时钟 input sys_clk;
* L* G! q) ^) N3 I1 k2 w# T' V" R　　(2) 设定输出 output [N-1:0] led;
% z# c1 a0 b* [& F% o　　(3)设定32位计数器 reg [31:0] led_cnt;
　　(4) 时钟驱动计数器开始工作
　　always@(posedge sys_clk)
. K0 |' ~5 `9 U5 a) X2 g9 A　　led_cnt <= led_cnt + 1
　　(5)输出led信号。
- t/ p6 m/ g$ I. U$ e! F/ v　　assign led = led_cnt[M:N];
　　程序完成。
0 k! D2 n2 j  K, G2 s2 c( X　　(6)设定管教约束
8 s7 i8 q2 `) S8 [  i; Q0 i　　如果为XILINX FPGA ，在UCF文件中 NET “sys_clk” LOC = 管脚名称
. c, e) T: ?+ I　　如果为ALTERA FPGA ，在QSF文件中，添加 set_location_assignment 管脚名称 -to sys_clk
2 Q) ]  ~; f  Y: s　　其他管脚，可依次类推。
　　(7)编译，布局、布线，生成配置文件。
　　XILINX 生成BIT文件。
/ ~( R- w" Y: i3 p9 s4 P　　ALTERA 生成SOF文件
　　(8)连接JTAG，下载相应的配置文件。
　　(9)观察是否闪灯(肉眼可见)。
  s# `! W; ~# t& q  L) ~
" k; ~  I. r9 {8 O% b# m　　关于闪灯的解释如下：
　　assign led = led_cnt[M:N]; led_cnt 为32bit的信号，需要几个闪灯，则根据输入时钟的频率和肉眼能够分辨的时间(100ms)。如输出时钟为25Mhz。则闪灯看见的位置能够分批到10hz。需分频2.5M= 32‘h2625A0,因此，则需要输出至少为led_cnt[21]位，才能看到闪灯。

& t. ~: |/ p' h, e- b　　虽然程序简单，但是，通过调试可以确认：
　　(1)首先可确定JTAG下载器的正确连接，能够正常下载下载文件。如不能，常见问题包括
　　(一)检查是否安装驱动。
　　(二)下载器是否由红灯变成黄灯/绿灯。如红灯亮一般情况下，JTAG的与电路板VCC没有供电。
　　(三)检查JTAG连接的线序。
) e/ ^1 b4 F; ]5 a: k3 _' q　　(四)检查JTAG电路，检查原理图上TMS，TDI，TDO的上拉和下拉电阻是否与datasheet中一致。
$ ~5 X; ?5 s6 R5 s% h　　通过以上四种方式，可排除绝大部分JTAG下载的错误。

! h& J, J: L: Z. a' S　　(2)可以判断晶振是否起振，下载后无灯闪。
+ v6 ^! |$ c9 F' I5 B- c4 Y2 G　　(一)首先，示波器查看晶振频率，观察晶振的输出，如无输出，查看晶振的电源和地信号，如电源正常，而晶振无反应，则更换晶振。
　　(二)如无示波器，也有替代的方法，通过嵌入式逻辑分析仪抓信号(任意信号)。如逻辑分析仪点击采样后无反应，则无时钟输入。
: m' W; i. ?/ L/ E　　这是因为逻辑分析仪也需要时钟进行逻辑值的存储。
　　(3)如正常下载后闪灯，证明该FPGA板卡硬件设计上能够达到最低限度的FPGA调试状态。

　　最后，说明一下，为什么是闪灯而不是亮灯的程序，这是因为，首先闪灯可以判断外部晶振工作正常，并且由于LED等通常为上拉，也就是说逻辑值0表示灯亮，而也不排除某硬件工程师非要下拉。逻辑1表示亮。因此采用闪灯更加方便。

2 |+ T- T* W8 A$ w2 p. g/ |( V　　问题：为什么LED灯值为什么要上拉?
0 }: B4 {2 r) O3 Q& f: s
　　这是因为：LED上拉后，需要灯亮时电流由外部电源提供，而下拉，灯亮时电流由芯片的CMOS电路驱动。这种在设计中应避免。
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