介紹FPGA在線調(diào)試的一大利器—VIO

之前的文章介紹了FPGA在線調(diào)試的方法，包括選定抓取信號(hào)，防止信號(hào)被優(yōu)化的方法等等。

當(dāng)存在多種參數(shù)的場(chǎng)景時(shí)，意味著我們需要多次綜合布局布線，這十分浪費(fèi)時(shí)間，雖然只是修改一個(gè)數(shù)值。

而本文將介紹FPGA在線調(diào)試的一大利器，VIO(Xilinx), In-System Memory Content Editor(Altera)；使用這個(gè)利器，可以節(jié)省很多的綜合布局布線時(shí)間，并且對(duì)故障重現(xiàn)等場(chǎng)景有很大的幫助。

在某些場(chǎng)景下，需要多次在線調(diào)試測(cè)量參數(shù)取其中最佳的參數(shù)，在這種測(cè)試場(chǎng)景下，推薦使用VIO，In-System Memory Content Editor；

以Xilinx的VIO為主要內(nèi)容介紹：

首先，在Vivado的IP Catalog里找到VIO IP，VIO全稱為Virtual Input Output，IP核配置界面如下：

?其中Input Probe Count是輸入端口的數(shù)量，Output Probe Count是輸出端口的數(shù)量。根據(jù)自己的需要去定義。

進(jìn)入PROBE_IN Ports界面設(shè)置輸入端口的信號(hào)位寬，如下圖：

進(jìn)入PROBE_OUT Ports界面設(shè)置輸出端口的信號(hào)位寬，以及輸出的初始值如下圖

設(shè)置完成后，將其例化進(jìn)項(xiàng)目，與對(duì)應(yīng)的輸入和輸出信號(hào)相連。注意，時(shí)鐘要與輸入輸出數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)上。

等到綜合，布局布線，比特流跑完，將bit文件和ltx文件下載進(jìn)FPGA，Vivado會(huì)出現(xiàn)一個(gè)dashboard，如下圖

VIO有一個(gè)好，就是會(huì)顯示出信號(hào)名稱，例如輸入端口的信號(hào)名是reg_rd_data，輸出端口是aux_rst，都顯示出來(lái)了，此外還包括位寬，Input/Output等信息。

做個(gè)簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)，通過(guò)修改Output方向的aux_rst值，使整體FPGA復(fù)位，修改完成后如下圖：

可以看到，reg_rd_data被復(fù)位到0。

然后我們?cè)偃∠麖?fù)位，將aux_rst設(shè)置為全0狀態(tài)，如下圖：

最近的VIO調(diào)試案例中，我們使用VIO去控制SPI模塊向某芯片寫入和讀取數(shù)值，以測(cè)試芯片的部分功能；使用VIO修改DDS IP的頻率控制字，使得DDS IP輸出的頻率做到實(shí)時(shí)更改，以此測(cè)試后續(xù)功能。

此外，除了Xilinx家的工具有這個(gè)功能，Altera家的工具也有，如下：

首先，我們需要在Quartus II中例化一個(gè)LPM_CONSTANT模塊，如下圖，設(shè)置好常數(shù)的位寬及初始值

選中那個(gè)復(fù)選框，然后給這個(gè)Instance ID取個(gè)名字，限制為4個(gè)字符。

同樣在項(xiàng)目中例化這個(gè)LPM_CONSTANT，然后經(jīng)過(guò)綜合等一系列過(guò)程，最后將sof文件下載到FPGA，打開In-System Memory Content Editor，如下圖

紅框內(nèi)會(huì)出現(xiàn)例化的Instance ID，選中后就可以修改對(duì)應(yīng)的值（手邊沒有Altera的板子，沒辦法截完整圖）。

由于Vivado的版本比Quartus新，VIO的功能看起來(lái)更加強(qiáng)大，不知道新版的Quartus是不是也與時(shí)俱進(jìn)了。

最后，在線修改值的方法會(huì)占用FPGA內(nèi)部的存儲(chǔ)資料和觸發(fā)器資源，請(qǐng)適量使用，不要浪費(fèi)資源。