第 9 章 SignalTapⅡ 嵌入式逻辑分析仪

1. 第9章 SignalTapⅡ嵌入式逻辑分析仪

2. 9.1在设计中嵌入SignalTapⅡ逻辑分析仪

3. 随着FPGA的容量的不断增大，设计任务复杂性的不断提高，设计调试成为了一个繁重的任务，调试验证所花费的时间和经费占整个工程的比重也越来越大，产品上市周期压力日趋严重，产品投入市场的快慢关系着产品的经济效益。SignalTap II逻辑分析仪是第二代系统级调试工具，能够获取和显示可编程片上系统（SOPC）的实时信号，帮助工程师在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，SignalTap II逻辑分析仪专用于QuartusII开发软件，与其他嵌入式逻辑分析仪相比，它支持的通道数最多，抽样深度最大，时钟速率最高。

4. 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 Ⅱ File。

5. 2．设置采集时钟 在使用SignalTap Ⅱ逻辑分析仪进行数据采集之前，首先应该设置采集时钟。采集时钟在上升沿处采集数据。设计者可以使用设计中的任意信号作为采集时钟，但Altera建议最好使用全局时钟，而不要使用门控时钟。

6. 3．在STP文件中分配信号(1)  Pre-synthesis：该信号在对设计进行Analysis & Elaboration操作以后存在，这些信号表示寄存器传输级(RTL)信号。(2)  Post-fitting：该信号在对设计进行物理综合优化以及布局、布线操作后存在。4．分配数据信号(1) 在STP窗口的Setup标签页中双击鼠标左键，弹出Node Finder对话框。 (2) 在Node Finder对话框的Filter列表中选择SignalTap Ⅱ: pre-synthesis或SignalTap Ⅱ: post-fitting。(3) 在Named框中输入节点名、部分节点名或通配符，点击List按钮查找节点。

8. 5．逻辑分析仪触发控制 逻辑分析仪触发控制包括设置触发类型和触发级数。1) 触发类型选择Basic如果触发类型选择Basic，在STP文件中必须为每个信号设置触发模式(Trigger Pattern)。SignalTap Ⅱ逻辑分析仪中的触发模式包括：Don’t Care(无关项触发)，Low(低电平触发)，High(高电平触发)，Falling Edge(下降沿触发)，Rising Edge(上升沿触发)以及Either Edge(双沿触发)。 当选定触发级数的所有信号的“逻辑与”结果为TRUE时，SignalTap Ⅱ逻辑分析仪开始捕捉数据。

10. 2) 触发类型选择Advanced如果触发类型选择Advanced，则设计者必须为逻辑分析仪建立触发条件表达式。一个逻辑分析仪最关键的特点就是它的触发能力。如果不能很好地为数据捕获建立相应的触发条件，逻辑分析仪就可能无法帮助设计者调试设计。

11. 3) 触发级数选择SignalTap Ⅱ逻辑分析仪的多级触发特性为设计者提供了更精确的触发条件设置功能。 在多级触发中，SignalTap Ⅱ逻辑分析仪首先对第一级触发模式进行触发；当第一级触发表达式满足条件，测试结果为TRUE时，SignalTap Ⅱ逻辑分析仪对第二级触发表达式进行测试；依次类推，直到所有触发级完成测试，并且最后一级触发条件测试结果为TRUE时，SignalTap Ⅱ逻辑分析仪开始捕获信号状态。SignalTap Ⅱ逻辑分析仪最大可以选择触发级数为10级。

12. 6．指定采样点数及触发位置 在触发事件开始之前，用户可以指定要观测数据的采样点数，即数据存储深度，以及触发事件发生前后的采样点数。 在STP文件窗口的Data栏中，在Sample depth列表中可以选择逻辑分析仪的采样点数；在Buffer acquisition mode栏中，在Circular列表中可以选择超前触发数据和延时触发数据之间的比例，其中：·Pre trigger position：保存触发信号发生之前的信号状态信息(88％触发前数据，12％触发后数据)； ·Center trigger position：保存触发信号发生前后的数据信息，各占50％；

13. ·Post trigger position：保存触发信号发生之后的信号状态信息(12％触发前数据，88％触发后数据)；·Continuous trigger position：连续保存触发采样数据，直到设计者停止采集数据为止。 触发位置设置允许用户指定SignalTap Ⅱ逻辑分析仪在触发信号发生前后需要捕获的采样点数。采集数据被放置在一个环形数据缓冲区中。在数据采集过程中，新的数据可以替代旧的数据，这个环形数据缓冲区的大小等于用户设置的数据存储深度。

14. 7．编译嵌入SignalTapⅡ逻辑分析仪的设计 在设计中嵌入SignalTal Ⅱ逻辑分析仪并编译完成以后，打开STP文件，完成嵌入SignalTap Ⅱ逻辑分析仪器件编程的步骤如下：(1) 在STP文件中，在JTAG Chain设置部分选择嵌入SignalTap Ⅱ逻辑分析仪的SRAM对象文件(.sof)。(2) 点击Scan Chain按钮。(3) 在Device列表中选择目标器件。(4) 点击Program Device图标进行器件编程。

15. 查看SignalTap Ⅱ采样数据 在SiganlTap Ⅱ窗口中，选择Run Analysis或AutoRun Analysis按钮启动SignalTap Ⅱ逻辑分析仪。当触发条件满足时，SignalTap Ⅱ逻辑分析仪开始捕获数据。SignalTap Ⅱ工具条上有四个执行逻辑分析仪选项，其中：·Run Analysis：单步执行SignalTap Ⅱ逻辑分析仪。即执行该命令后，SignalTap Ⅱ逻辑分析仪等待触发事件，当触发事件发生时开始采集数据，然后停止。AutoRun Analysis：执行该命令后， SignalTap Ⅱ逻辑分析仪连续捕获数据，直到用户按下Stop Analysis为止。

16. ·Stop Analysis：停止SignalTapⅡ分析。如果触发事件还没有发生，则没有接收数据显示出来。·Read Data：显示捕获的数据。如果触发事件还没有发生，用户可以点击该按钮查看当前捕获的数据。