《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鬆懈，不懂的東西太多，須要實時保持奮鬥！！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作過的一些項目總結，又有擅長記錄的習慣，因而整理成博客。

     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，在去下一家以前儘可能更新完畢。

     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，通常都採用邏輯分析儀來操做。

Quartus II軟件能夠選擇要捕獲的信號，開始捕獲的時間，以及要捕獲多少的數據樣本，還能夠選擇直接從器件的存儲器塊經過JTAG端口傳送至STP II，而且有單次採樣或者連續採樣模式，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，以預先設定的時鐘採樣實時數據，並存儲於FPGA中的RAM中，因此可見，使用STP II也要使用必定的代價，那就是佔用FPGA內部資源，若是工程資源餘量充足，何況可使用，緊張的時候不建議採用STP II ，能夠改用外部的邏輯分析儀操做。

還有一點注意的是，在全編譯工程時，儘可能不要把STP的文件也加載進來，由於STP自己佔用必定的存儲空間，這樣會使編譯速度減慢，並且還會消耗內部資源。

圖32.1 signal tap II 採集原理

2 操做實例

       在使用STP II以前，先把工程中的各引腳及其餘設置設置好，而後全編譯，編譯完以後，再執行下述操做。

1. 新建stp文件。

2. 點擊file---save as，而後輸入你想設定的名字，而後點擊yes。

       這裏須要注意一下，就是若是你不想使用stp文件，或者使用其餘的stp文件，能夠在assignments---signaltap ii logic analyzer中設置。

3. 接下來，咱們要雙擊以下圖所示的位置，調出節點發現器。

      而後如今filter中選擇pins：all，再點擊list按鈕，實現把全部的節點列出來。

      對於上圖中的filter選項中，固然還有其餘的模式選擇，好比前適配和後適配等，對於輸入或輸出信號，咱們選擇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，沒有通過綜合和適配的，其餘模式通常不經常使用。

添加完以後的信號。

4. 設置採樣時鐘和採樣深度

         採樣時鐘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，不然沒法正確反映被測信號波形的變化。採樣時鐘必須爲採樣信號的2倍及以上。SignalTap II在時鐘的上升沿採樣，可使用設計系統中的任何信號做爲採樣時鐘，根據Altera公司的建議最好使用同步系統全局時鐘做爲採樣時鐘。可是在實際應用中，多數使用獨立的採樣時鐘，這樣能採樣到被測系統中的慢速信號，故需將系統時鐘進行分頻。

指定採樣深度，在「Sample depth」處選擇採樣深度，即信號能看多長，它是根據設計中剩餘的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，後，中間，連續觸發方式。

       對於上圖中的trigger conditions中能夠設置多段式，以下圖所示。

       這種包括前觸發方式（採樣的數據12%爲觸發前，88%爲觸發後），中心觸發方式（採樣的數據50%爲觸發前，50%爲觸發後），後觸發方式（採樣的數據88%爲觸發前，12%爲觸發後），以及連續觸發方式，前觸發方式是來自於觸發後的數據，中心觸發來自於前觸發和後觸發，後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 中止工做。

       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，能夠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後，開始從新編譯整個工程，而後將整個程序下載到FPGA開發板上面。固然也能夠不用去下載到開發板上面，能夠利用以下圖的形式。

      指定JTAG接口，而後將JTAG chain 加載進來，而後再把SOF文件也加載進來，再點擊下載按鈕。

      採集回來的數據以下圖所示。

       能夠看出href的寬度爲2560，可是因爲咱們的輸入時鐘爲24MHz，採樣時鐘爲48MHz，因此一個數據被採樣了兩次。那麼每行輸出的數據個數應該是2560/2 = 1280。因爲輸出的格式是RGB565格式，因此每一個時鐘輸出兩個數據，因此一行要輸出640X2 = 1280個數據，可見和預期是一致的。

       注意：xclk和pclk沒有直接的關係，每次復位都會有不一樣的效果。

       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，這個是由於若設置成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，能夠方便地進行拖拽到指定的界面，而後設置相關的觸發方式，以下圖所示是一個簡單的例子，仍是針對上述的模塊。

       如上圖所示，這個圖形化的設置方式，是經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，而後通過組合邏輯或運算，輸出結果。你們可自行嘗試。

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