VIO比chipscope有多大優(yōu)勢?

debug，尤其是通信芯片的debug，可以有很多的方法。一個數(shù)據(jù)幀從進(jìn)入到輸出，可以在通路上的關(guān)鍵節(jié)點處設(shè)置監(jiān)測如各種計數(shù)器等，可通過VIO（xilinx）定時上報實時狀態(tài)?？梢园裋IO的各個信號線設(shè)置成類似于CPU總線的結(jié)構(gòu)，監(jiān)測計數(shù)器或者狀態(tài)寄存器編成相應(yīng)的地址，輪詢讀取回PC，在PC上通過TCL或者其它語言捕獲數(shù)據(jù)。甚至可以將多個FPGA芯片都通過VIO進(jìn)行調(diào)試，遠(yuǎn)程操作，效率也可以大大提升。另外，也可以設(shè)置專門的測試幀，在里面打各種不同大小的閉環(huán)，層層檢測，發(fā)現(xiàn)問題。

這個VIO比chipscope有多大優(yōu)勢?

原理是一樣的，不同的就是可以方便操控，可以寫腳本抓取數(shù)據(jù)，還可以遠(yuǎn)程操控。VIO有輸入也有輸出，可以實時的配置寄存器。http://xilinx.eetrend.com/blog/11987，VivadoVIO （virtual input output）虛擬IO使用;

一、使用方法概述

一般情況下VIO用在設(shè)計中，可以提供模擬IO（我們主要用到模擬輸出接口的功能）。如圖1所示，紅框內(nèi)vio_0模塊的兩個輸出probe_out[0:0]和probe_out[7:0]都可以接到其他模塊直接使用，但是我們不需要用到板子上的實際接口（比如按鍵）。那么為什么我們在電腦上點一點鼠標(biāo)，就可以將數(shù)據(jù)傳遞到FPGA內(nèi)部呢？數(shù)據(jù)是通過什么傳輸?shù)紽PGA內(nèi)部？答案是JTAG，電腦上的VIVADO軟件可以通過JTAG軟件與FPGA實現(xiàn)通信，這就是VIO模塊在FPGA內(nèi)部模擬IO引腳的原理。

圖1 VIO IP核

1、VIO IP核的配置

下面用實際例子說明VIO IP核的配置過程：

在某設(shè)計中，需要使用按鍵出發(fā)，但是板子上沒有設(shè)計按鍵，所以需要使用VIO模擬按鍵輸入還有其他信號的輸出。具體過程如下：

（1）例化VIO IP核 ；

（2）參數(shù)配置，配置輸入探針數(shù)量和輸出探針數(shù)量，如圖2所示。分別可以設(shè)置0-256個。（一般輸入探針用不到，最常用的是輸出探針，在這里這兩種探針都在圖里體現(xiàn)了）。

圖2 探針數(shù)量設(shè)置

（3）配置輸出探針數(shù)據(jù)位寬及初始值

輸出探針的數(shù)據(jù)位寬，及初始化數(shù)據(jù)（in hex）配置如圖3所示

圖3配置輸出探針數(shù)據(jù)位寬及初始值

3、 VIO IP核的例化

VIO IP核代碼實例化如下圖所示。

ILA_wrapper ILA(

.clk ( ),

.probe0 (),

.probe1 (),

.probe_out0 (),

.probe_out1 (),

.probe_in0 ()

);

4、 VIO IP核的使用

在hw_vio界面加入輸出探針，并且配置對應(yīng)的參數(shù)，此時FPGA內(nèi)部的輸出探針就會相應(yīng)地發(fā)出信號，如圖4所示。

圖4 VIO IP核的使用

二、使用VIO實現(xiàn)大量寄存器讀寫

1、背景

在FPGA調(diào)試中，如果沒有CPU接口及操作系統(tǒng)，但同時希望能夠有一種類似于有CPU且可以實時在線讀寫FPGA內(nèi)部狀態(tài)寄存器或者配置FPGA內(nèi)部寄存器的功能，就可以采用VIO來實現(xiàn)一個模擬的CPU接口，以下進(jìn)行詳細(xì)的介紹。

2、 原理框圖及VIO字段定義

在Vivado 2016.2 軟件環(huán)境，Zedboard硬件平臺下，實現(xiàn)了一個示例工程，該工程的功能是，電腦運(yùn)行Vivado軟件，并通過Jtag與zedboard相連，利用VIO模擬CPU接口，實現(xiàn)寄存器讀寫功能（寄存器數(shù)量為32個，位數(shù)為32位），如圖5所示。

圖5原理框圖

其參數(shù)配置說明如下：

如圖6所示，vio_out_1的前32位是寫地址，后32位是寫數(shù)據(jù)；

圖6 VIO寫地址與寫數(shù)據(jù)

如圖7所示，vio_rd_addr代表讀地址；

圖7 VIO讀地址

如圖8所示，vio_rd_data代表讀數(shù)據(jù)

圖8 VIO讀數(shù)據(jù)

3、操作示例

這里給出一個寄存器讀寫的例子，在這里不用tcl腳本，直接用圖形界面，使用更加方便。

（1）給地址為1的寄存器寫入數(shù)據(jù)32'hffff_ffff，即配置vio_out_1[63:0]為64'h0000_0001_FFFF_FFFF，如圖9所示。

圖9 VIO寫入數(shù)據(jù)

（2） 將讀地址設(shè)置為1，觀察讀數(shù)據(jù)變化，如圖10所示。

圖10 VIO讀數(shù)據(jù)

觀察圖10可以發(fā)現(xiàn)，配置讀地址vio_rd_addr為32'h0000_0001后，讀數(shù)據(jù)vio_rd_data[31:0]由圖9中的32'h0000_0000變?yōu)閳D10中的32'hffff_ffff，與寫入的數(shù)據(jù)相同，寄存器讀寫操作成功。

三、源代碼

1、約束文件源碼

set_property PACKAGE_PIN Y9 [get_ports clk]

set_property IOSTANDARD LVCMOS33 [get_ports clk]

上述源碼及約束文件適用于Xilinx的Zedboard開發(fā)板，已上板驗證。另外，上面僅是原理性的簡單演示，可以把寄存器應(yīng)用于自己設(shè)計中的各個內(nèi)部關(guān)鍵模塊中，調(diào)試的過程中，實時的從VIO接口獲取數(shù)據(jù)，或者動態(tài)的配置FPGA內(nèi)部的寄存器，使其按照寄存器約定的功能運(yùn)行。雖沒有CPU，卻等效有了CPU，可大大提高FPGA調(diào)試的效率。VIO占用資源情況與chipscope類似。