EDA 原理及应用 何宾 2008.10.

Presentation on theme: "EDA 原理及应用 何宾 2008.10."— Presentation transcript:

1 EDA 原理及应用 何宾

2 本章主要介绍了PLD的配置模式、设计文件的配置、下载和调试原理。
第10章 第十章 设计下载和调试--主要内容 本章主要介绍了PLD的配置模式、设计文件的配置、下载和调试原理。 在配置模式部分，重点介绍了Xilinx的FPGA常用的几种下载模式； 在设计的配置文件部分，重点介绍了PROM配置文件的生成过程； 在设计下载部分，重点介绍了JTAG模式下载设计流文件的过程；在调试部分，介绍了几种常用的调试PLD的手段和方法，其中提到了虚拟逻辑分析仪软件工具及其在调试PLD中的作用。

3 设计下载和调试-PLD的配置 第十章 ● 对PLD的编程，每个EDA厂商都有自己的EDA软件和硬件平台支持，在本章中只对Xilinx的PLD配置技术进行介绍。 对设计进行综合和实现的最终目的是要生成一个可以下载到PLD的配置文件，这个配置文件有很多文件格式，不同的文件格式所包含的编程信息也有所不同。对于常用的CPLD和FPGA芯片来说，配置文件有两部分组成：配置数据和配置命令。在设计文件被下载到器件后，这些信息就转换成了配置比特文件流。

4 设计下载和调试-配置单元 第十章 ● 任何能够进行可编程的器件都需要在内部有专用的配置单元。大部分的FPGA芯片使用SRAM进行配置的，比如Xilinx和Altera的FPGA芯片，有一些使用Flash单元进行配置，而其它使用反熔丝的结构，比如Actel的FPGA芯片。在FPGA内部存在着丰富的可编程的互联线资源和可编程的逻辑块。 比如，对一个只包括4输入的LUT、多路选择器和寄存器的设计。多路复用器需要一个配置的单元来确定输入。寄存器要求确定其触发方式，电平触发还是边沿触发，是高触发还是低触发。同时4输入的LUT基于一个16配置的单元。

5 设计下载和调试-配置单元 第十章 ● 1、基于反熔丝的FPGA 基于反熔丝工艺的FPGA器件，每个逻辑单元分布在FPGA内部的固定位置上。配置文件从计算机通过下载电缆传到编程器中，编程器根据配置文件产生较大的电压和电流脉冲输入选择的引脚，按顺序熔断每个熔丝。当熔丝处理后，FPGA从编程器中取出来，然后放置在电路板上。需要注意的是，一旦熔丝处理完毕，再想修改设计是不可能的。 2、基于SRAM的FPGA 基于SRAM工艺的FPGA通过在电路板上的下载端口进行编程，如果没有外部的存储器保存数据，每次上电需要重新下载程序。实质上，这种FPGA的配置单元可以看作是贯穿所有逻辑单元的移位寄存器。

6 第十章 设计下载和调试-配置端口 ● FPGA的配置方法有主串行方式、从串行方式、主并行方式、从并行方式和JTAG方式下载。当然，最近又出现了新的配置方式，比如：SPI、BPI模式。配置模式一般都是通过模式管脚M0，M1，M2进行设置。 FPGA的配置端口还包括用来指示FPGA配置的过程的信号，比如，DONE信号就是用来表示程序下载过程是否完成。此外配置端口也包括了控制引脚控制数据的下载和数据本身的输入。不同的配置模式决定所需要配置引脚的数量。下面给出了一个典型的配置模式列表。

7 设计下载和调试-配置端口 第十章 ● 模式管脚（M2 M1 M0） 模式 000 主串行下载 001 从串行下载 010 主并行下载 011
从并行下载 1XX JTAG下载

8 第十章 ● 设计下载和调试-配置电路 1、主串行方式 如图10.1（a）所示，FPGA外部接了一个存储设备，现 在常用的存储设备是FLASH。当FPGA准备读取数据时， 向存储设备发出复位信号和时钟信号。 配置数据输入 控制 存储 设备 FPGA Data in Data out 配置数据输出 (a) (b) 图10.1主串行方式下载

9 设计下载和调试-配置电路 第十章 ● 在该模式下，FPGA不需要向存储器提供地址信息，时钟信号将配置信息按顺序从存储设备中读取出来。如图10.1（b）所示，当有多个FPGA芯片需要同时下载时，这些FPGA以菊花链的形式级联在一起，使用一个存储设备。当级联时，第一个FPGA采用主串行模式，其它FPGA采用从串行模式。

10 设计下载和调试-配置电路 第十章 ● 2、主并行方式下载 如图10.2所示，在该模式下，FPGA除了提供控制信号外，在先前的设计中还向FPGA提供地址用来指示下一个要配置数据。在该模式下，FPGA内部计数器为外部存储设备产生地址。在配置开始时，计数器为0。以后计数器递增指向下一个字节的数据，直到数据全部被加载到FPGA内为止。采用这种方式，使得程序的加载速度比串行方式要快的多。 配置数据[7:0] 地址 控制 存储 设备 FPGA 图10.2 主并行方式下载

11 设计下载和调试-配置电路 第十章 3、从并行方式
● 3、从并行方式 上面所介绍的主模式，实现比较简单。但是需要外接存储设备，这样做使设计很容易被拷贝和复制。所以这时候可以考虑用微处理器来将程序下载到FPGA内部。 配置数据输入 控制 微 处 理 器 FPGA Data in[7：0] 图10.3从并行方式下载

12 设计下载和调试-配置电路 第十章 ● 如图10.3所示，在该模式下，微处理器控制程序的下载，当下载结束后FPGA通知微处理器结束下载过程。这种模式，对FPGA的配置非常灵活，微处理器可以根据整个系统的配置要求，完成对FPGA程序下载的控制。

13 设计下载和调试-配置电路 第十章 ● 4、从串行方式 如图10.4所示，这种模式和前面基本一样，只不过此时程序是串行方式下载到FPGA内部的。这种下载方式要比从并行方式要慢。 配置数据输入 控制 微 处 理 器 FPGA Data in 图10.4 从串行方式下载

14 设计下载和调试-配置电路 第十章 ● 5、JTAG方式下载 边界扫描/JTAG，即 IEEE/ANSI 标准1149.1_1190，是一套设计规则，可以在芯片级、板级和系统级简化测试、器件编程和调试。该标准是联合测试行动小组（JTAG） 图10.5 JTAG方式下载

15 设计下载和调试-配置电路 第十章 ● （由北美和图10.5 JTAG方式下载欧洲的几家公司组成）开发的。IEEE 标准最初是作为一种能够延长现有自动测试设备（ATE）寿命的片上测试基础结构而开发的。可以从美国TI公司边界扫描页面获得更多信息。利用该标准整合测试设计，允许完全控制和接入器件的边界引脚，而无需不易操作的或其它测试设备。每个符合JTAG要求的器件的输入/输出引脚上都包括一个边界单元如图10.5所示。正常情况下，它是透明的和停止运行的，允许信号正常通过。借助于测试模式下的器件，您可以采集输入信号，以备后期分析之用；输出信号可以影响板上的其它器件。

16 设计下载和调试-配置电路 第十章 ● 简而言之，IEEE 标准定义了一个串行协议。无论封装约束怎样，该协议都要求每个符合标准的器件上要有4个（也可以是5个）引脚。这些引脚定义了测试接入端口（TAP），以便实现片上测试基础设施的操作，从而确保印刷电路板上的所有器件安装正确并处于正确的位置，以及器件间的所有互连都与设计所描述的一致。

17 设计下载和调试-配置电路 第十章 JTAG标准的信号包含： 1、TCK ：这是一个时钟信号，用于同步1149.1内部状态机操作。
● JTAG标准的信号包含： 1、TCK ：这是一个时钟信号，用于同步1149.1内部状态机操作。 ２、TMS ：1149.1内部状态机模式选择信号。该信号在TCK的上升沿被采样，用来决定状态机的下一个状态。 3、TDI ：1149.1数据输入引脚。当内部状态机处于正确状态时，信号在TCK的上升沿被采样，并被移入器件的测试或编程逻辑。

18 设计下载和调试-配置电路 第十章 ● 4、TDO ：1149.1数据输出引脚。当内部状态机处于正确状态时，该信号代表从器件测试或编程逻辑移出的数据位。 输出数据在TCK的下降沿有效。 5、TRST（可选）：1149.1异步复位引脚。当置低时，内部状态机立即进入复位状态。 由于该引脚是可选的，而通常为器件增加引脚会带来额外的成本，因此很少使用。 此外，内部状态机（如标准所定义的）已经明确定义有同步复位机制。

19 设计下载和调试-创建配置数据 第十章 ● 　 在时序分析器中分析设计时序约束之后，需要创建配置数据。配置的比特流用于下载到目标器件或到PROM编程文件中。

20 第十章 设计下载和调试-配置属性 ● 　 Xilinx系列PROM产生配置数据的过程。为目标器件创建一个比特流，需要进行属性设置和运行配置，下面给出了该过程的步骤： 　1、右键单击Generate Programming文件； 　2、如图10.6，选择属性（Properties），打开属性对话框； 　3、单击Startup Options目录； 　4、将FGPA Start-Up Clock选项中的CCLK改为JTAG Clock；

21 第十章 设计下载和调试-配置属性 ● 　图10.6 FPGA startup Clock的属性设置

22 第十章 设计下载和调试-配置属性 ● 5、如图10.7，单击Readback Options目录； 图10.7 Readback属性选择

23 设计下载和调试-配置属性 第十章 6、将Security属性改为Enable Readback and Reconfiguration；
● 　6、将Security属性改为Enable Readback and Reconfiguration； 　7、单击OK 应用所有新属性； 　8、在Processes选项卡中，双击Generate Programming 文件来产生设计比特流； 　9、单击+展开Generate Programming 文件层级目录； 　10、浏览Programming File Generation报告，双击Programming File Generation报告。验证配置数据所设置的属性；

24 设计下载和调试-创建PROM文件 第十章 ● 　　使用iMPACT软件工具,需要比特流（bitstream）文件。通过PROM对器件进行编程，必须使用iMPACT来产生一个PROM文件。iMPACT接收包含一个或一个以上的配置比特流产生一个或一个以上的PROM文件。下面给出在iMPACT软件工具中的配置步骤： 　1、创建PROM文件； 　2、增加额外的比特流； 　3、产生额外的菊花链（daisy chains）； 　4、删除现有的比特流并重新产生，或这保存当前的PROM配置文件；

25 设计下载和调试-创建PROM文件 第十章 在iMPACT中，创建PROM文件过程如下：
● 　在iMPACT中，创建PROM文件过程如下： 　1、在Processes 选项中, 双击位于Generated Programming 目录下的Generate PROM, ACE,JTAG文件； 　2、如图10.8，在Welcome to iMPACT 对话框中，选择Prepare a PROM File； 图10.8 Welcome to iMPACT界面

26 设计下载和调试-创建PROM文件 第十章 3、单击Next；
● 　3、单击Next； 　4、如图10.9，在Prepare PROM Files对话框中，设置如下参数值： 　图10.9 Prepare PROM File界面

27 设计下载和调试-创建PROM文件 第十章 在 “I want to target a:”中, 选择 Xilinx PROM
● 在 “I want to target a:”中, 选择 Xilinx PROM 在PROM File Format中, 选择MCS 在PROM File Name中,输入stopwatch1 　5、单击Next； 　6、在Specify Xilinx Serial PROM Device对话框中, 选择Auto Select PROM； 　7、单击Next；

28 第十章 设计下载和调试-创建PROM文件 ● 图10.10 指定PROM芯片对话框 8、如图10.10所示，在File Generation Summary 对话框中, 单击Finish； 9、在In the Add Device File对话框中，单击OK并选择stopwatch.bit文件；

29 设计下载和调试-创建PROM文件 第十章 10、当被问到是否要为数据流加入其他设计文件时，单击No；
● 10、当被问到是否要为数据流加入其他设计文件时，单击No； 11、选择Operations →Generate File，iMPACT displays 显示与比特流文件关联的PROM文件； 12、选择File → Close，关闭iMPACT；

30 设计下载和调试-下载环境 第十章 ● 当硬件已经设计完成后，就可以使用Xilinx公司的iMPACT工具进行设计的下载了。iMPACT是一个文件生成和器件编程工具。iMPACT通过几条并行电缆进行编程，包括平台电缆USB。iMPACT可以创建bit文件，System ACE文件，PROM文件，SVF/XSVF文件。

31 设计下载和调试-下载环境 第十章 1、器件支持条件 iMPACT软件支持以下器件： Virtex™/-E/-II/-II PRO/4/5；
● 1、器件支持条件 iMPACT软件支持以下器件： Virtex™/-E/-II/-II PRO/4/5； Spartan™/-II/-IIE/XL/3/3E/3A； XC4000™/E/L/EX/XL/XLA/XV； CoolRunner™XPLA3/-II；XC9500™/XL/XV； XC18V00P； XCF00S； XCF00P

32 第十章 设计下载和调试-下载环境 ● iMPACT软件支持以下下载电缆： 1、并行电缆IV 并行电缆连接并口，可使从串和边界扫描功能更简便。 2、平台电缆USB 平台电缆连到USB口，可使从串和边界扫描功能更简便。 3、MultiPRO电缆 MultiPRO电缆连到并口，可使Desktop Configuration Mode功能简化。

33 设计下载和调试-下载环境 第十章 ● iMPACT软件支持以下配置模式： 1、Boundary Scan —FPGAs, CPLDs, and PROMs(18V00,XCFS,XCFP)； 2、Slave Serial—FPGAs (Virtex™/-II/-II PRO/E/4/5 and Spartan™/-II/-IIE/3/3E/3A)； 3、SelectMAP—FPGAs (Virtex™/-II/-II PRO/E/4/5 and Spartan™/-II/-IIE/3/3E/3A)； 4、Desktop —FPGAs (Virtex™/-II/-II PRO/E/4/5 and Spartan™/-II/-IIE/3/3E/3A)；

34 设计下载和调试-配置文件的生成 第十章 以前面几章所描述的秒表设计文件为例，需要具有以下文件：
● 以前面几章所描述的秒表设计文件为例，需要具有以下文件： BIT文件：一个二进制文件，包含属性头信息和配置数据； MCS文件：ASCII文件，包含PROM配置信息； MSK文件：二进制文件，包含与二进制文件类似的配置命令，含有掩模数据而非配置数据。该数据不被用来配置器件，但是用于验证。如果mask位为0，该位应该被验证。如果mask位为1，该位不被验证。该文件与BIT文件一起生成。

35 设计下载和调试-电缆连接 第十章 ● 在启动iMPACT之前，连接电缆的并口到计算机的并口上，连接电缆到Spartan-3 Starter Kit demo板。确保板已被加电。

36 设计下载和调试-启动软件 第十章 ● 下面介绍如何从ISE™启动iMPACT软件，以及如何单机运行。从Project Navigator中打开iMPACT。如图10.11所示，双击Processes窗口的Processes栏下的Configure Device (iMPACT)。 图 从ISE打开iMPACT

37 设计下载和调试-启动软件 第十章 ● 需要注意的是，可以不通过ISE工程打开iMPACT。可以使用以下任一种方法： 1、Windows操作系统下单击开始，所有程序，选择Xilinx® ISE 9.2i Accessories iMPACT； 2、UNIX操作系统，在命令提示处键入impact；

38 设计下载和调试-建立工程 第十章 ● 当iMPACT打开时，将会显示iMPACT工程对话框。该对话框可以加载或者创建一个新的工程。下面给出创建新工程的步骤： 图 创建一个iMPACT工程

39 设计下载和调试-建立工程 第十章 ● 1、如图10.12所示，在iMPACT工程对话框，选择create a new project (.ipf)； 2、单击Browse按钮； 3、浏览project目录，在File Name处输入stopmatch； 4、单击Save； 5、单击OK； 通过上面的步骤，在iMPACT中创建了一个新工程。

40 设计下载和调试-使用JTAG模式 第十章 ● 边界扫描配置模式可以对含有JTAG接口的器件执行边界扫描操作。这些器件可以是Xilinx或非Xilinx器件，只是非Xilinx器件只可以进行有限的操作。为了执行操作，电缆必须连接JTAG引脚信号：TDI，TCK，TMS，以及TDO。

41 设计下载和调试-使用JTAG模式 第十章 如图10.13所示，打开iMPACT之后，会提示用户指定预编程器件的配置模式。
● 图 JTAG下载界面 如图10.13所示，打开iMPACT之后，会提示用户指定预编程器件的配置模式。 选择边界扫描模式：选择Configure Devices using Boundary-Scan (JTAG)，取消选中Automatically connect to a cable and identify Boundary-Scan chain。

42 设计下载和调试-使用JTAG模式 第十章 ● 需要注意的是，选择框提供输入一个边界扫描链选项，可以通过手工添加器件来创建。该选项可以生成SVF/XSVF编程文件。在允许的情况下，可以随时自动检测和初始化该链。 单击Finish。 iMPACT将通过器件传递数据，自动识别大小和边界扫描链的组成。任何支持的Xilinx器件在iMPACT中都将被识别和标记。其他器件将被标记为未知。该软件将高亮显示该链中所有器件，并提示用户分配一个配置文件或者BSDL文件。

43 设计下载和调试-使用JTAG模式 第十章 ● 需要注意的是，如果没有关于选择配置模式或自动边界扫描模式的提示，那么在iMPACT窗口右键单击，选择Initialize Chain。软件将会识别该链，判断到板上的连接是否工作。

44 设计下载和调试-配置文件分配 第十章 ● 如图10.14所示，初始化该链后，软件将会提示产生一个配置文件。 图 分配配置文件

45 设计下载和调试-配置文件分配 第十章 配置文件用来编程器件，配置文件类型大体有以下几种：
● 配置文件用来编程器件，配置文件类型大体有以下几种： Bitstream文件（*.bit,*.rbt,*.isc）用来配置FPGA JEDEC文件（*.jed,*.isc）用来配置CPLD。 PROM文件（*.mcs,.exo,.hex,.tek）用来配置PROM。

46 第十章 设计下载和调试-配置文件分配 ● 软件提示为第一个器件（XC3S200）选择一个配置文件，下面给出配置文件的分配过程和步骤： 1、从工程工作目录选择BIT文件； 2、单击Open，弹出一个警告状态，启动时钟已经变成了JtagClk，然后单击OK； 需要注意的是，如果无法获得配置文件，可以用边界扫描文件（BSDL或BSD）文件代替。BSDL文件为软件提供了必要的边界扫描信息，从而使得器件可以获得边界扫描操作的一个子集。

47 设计下载和调试-配置文件分配 第十章 ● 3、为了让ISE自动选择BSDL文件（无论是Xilinx器件还是非Xilinx器件），在Assign New Configuration File对话框中选择Bypass。软件提示为第二个器件选择配置文件（XCF02S）。从工程工作目录选择MCS文件，单击Open； 4、保存工程文件； 一旦链被描述，并且指派了配置文件，就可以保存iMPACT工程文件（IPF）。选择File Save Project As。出现Save as对话框后，便可以存储工程文件到相应位置。重新打开iMPACT时重新恢复该链，选择File Open Project，浏览IPF。

48 设计下载和调试-参数设置 第十章 ● 对边界扫描配置进行编辑，选择Edit Preferences。该选择打开如图10.15所示窗口。单击Help，有关于该参数的详细描述。此处默认为缺省值，单击OK。 图 编辑参数

49 设计下载和调试-执行JTAG操作 第十章 ● 可以一次对一个器件执行边界扫描操作。器件和应用到器件的配置文件的不同，导致可以执行的边界扫描操作也不同。右键单击该链中任一器件，可以看见可选项的列表。选中一个器件，并对器件执行一种操作，链中所有其他器件自动自动放置在BYPASS或HIGHZ中，这取决于iMPACT参数设置。执行操作，右键单击一个器件，选择其中的一个选项。找回器件ID和运行编程选项来验证第一个器件，步骤如下：

50 设计下载和调试-执行JTAG操作 第十章 1、如图10.16所示，右键单击XC3S200器件，选择Get Device ID。 ●

51 设计下载和调试-执行JTAG操作 第十章 2、软件访问IDCODE，结果显示在图10.17的log窗口。右键单击XC3S200器件。 ●

52 设计下载和调试-执行JTAG操作 第十章 ● 选择Program。弹出图10.18所示的编程选项对话框。选择Verify选项。Verify选项使器件可以被回读，同时使用比BIT文件更容易创建MSK文件。单击OK，启动编程。需要注意的是，在Program Options对话框中的选项依所选择的器件而不同。 图 编程的进度条

53 设计下载和调试-执行JTAG操作 第十章 ● 单击OK，编程操作开始，并显示操作状态窗口。同时，log窗口报告了所有正在被执行的操作。如图10.19所示，当编程操作完成后，一个大的蓝色消息框表明编程成功。 图 编程操作完成

54 设计下载和调试-JTAG诊断 第十章 ● 1、验证电缆连接 在边界扫描操作过程中发生错误，首先对电缆连接的建立进行验证，同时验证软件自动检测函数是否正在工作。如果已将电缆插入电路板和计算机，而连接仍未被建立，在iMPACT窗口空白部分右键单击，选择Cable Auto Connect 或者 Cable Setup。Cable Auto Connect将强迫软件寻找连接的每个端口。Cable Setup能够选择电缆以及与该电缆相连的端口。当查找到连接，iMPACT窗口底部将显示电缆连接类型，与电缆相连的端口，以及电缆速度。

55 设计下载和调试-JTAG诊断 第十章 2、验证链建立
● 2、验证链建立 如果在边界扫描操作过程中发生错误，验证链被正确的建立，同时验证软件是否能和器件通讯。最简单的方式是初始化该链。在iMPACT窗口右键单击，选择初始化链。软件将识别该链是否连接到电路板。

56 设计下载和调试-JTAG诊断 第十章 ● 图10.20 调试JTAG链

57 设计下载和调试-JTAG诊断 第十章 ● 如果该链不可以初始化，可能是硬件没有被正确建立，或者电缆没有正确连接。如果链可以初始化，尝试执行简单操作。比如，尝试获得链中每个器件的器件ID。如果可以完成此操作，则说明硬件被正确建立，电缆被正确连接。如图10.20所示，调试链也可以人工输入JTAG命令。这可以用来测试命令和验证链是否被正确建立。 为使用该特性，在iMPACT中选择Debug > Start/Stop Debug Chain。iMPACT Boundary-Scan Debug的使用帮助可以参见iMPACT Help（Help > Help Topics）。

58 第十章 设计下载和调试-建立SVF文件 ● 本部分是可选的，前提是假设已经掌握“使用边界扫描配置模式”部分，并且已成功完成了板的编程。本部分中所有配置信息都写到SVF文件。 iMPACT支持三种格式的器件编程文件的建立，SVF，XSVF，和STAPL。如果正在使用的是第三方编程解决方案，那么需要自己手工建立Boundary Scan chain，然后创建一个器件编程文件。这些编程文件包含编程指令和配置数据，ATE机和嵌入式控制器在执行边界扫描操作时会使用到这些数据。通常不需要连接电缆，因为器件不需要执行任何操作。

59 设计下载和调试-建立JTAG产生SVF文件
第十章 ● 本部分必须已经完成前面章节的学习，并且JTAG链已经被检测。下面介绍SVF文件生成所需的JTAG链建立过程： 1、选择Output > SVF File > Create SVF File来表明正在创建一个编程文件； 2、在Create a New SVF File对话框的File Name域输入getid，单击Save； 3、出现一个消息框，表明所有器件操作都会被指定到.svf文件内。单击OK；

60 设计下载和调试-手工建立JTAG产生SVF文件
第十章 ● 如果已完成“使用边界扫描配置模式”，可以跳过本部分。Boundary-Scan chain可以手工被创建和修改，步骤为： 1、确保现在处于边界扫描模式（单击Boundary-Scan tab）可以一次添加一个器件； 2、在iMPACT Boundary-Scan窗口的空白处右键单击，选择Add Xilinx Device或Add Non-Xilinx device。出现Add Device对话框，用户可以选择一个配置文件； 3、选择stopwatch.bit，然后单击Open。该器件被添加到大指针所在的位置。为了在已存在的器件间添加一个器件，单击它们之间的连线，然后添加新器件。重复2、3步，将stopwatch.mcs文件添加到链中.

61 设计下载和调试-写SVF文件 第十章 ● 写到SVF文件与通过电缆执行边界扫描操作是一样的。右键单击器件，选择一种操作。任意数目的操作都可以写到SVF文件中。以下将首先写第一个器件的ID到编程文件，然后对第二个器件执行进一步的指令。图10.21 选择JTAG模式 1、写器件ID，如图10.21所示，右键单击第一个器件（XC3S200）。选择Get Device ID。

62 设计下载和调试-写SVF文件 第十章 图10.21 选择JTAG模式
● 图10.21 选择JTAG模式 Get Device ID操作是必须要执行的指令，之后写到文件中。 2、选择View > View SVF-STAPL File查看结果。图10.22显示了在执行完Get Device ID操作之后，SVF文件的内容；

63 设计下载和调试-写SVF文件 第十章 ● 图 SVF文件中从链中获得第一个器件的设备ID部分

64 设计下载和调试-写SVF文件 第十章 写第二个器件的进一步的操作到SVF文件的操作： 1、右键单击第二个器件（XCF02S）；
● 写第二个器件的进一步的操作到SVF文件的操作： 1、右键单击第二个器件（XCF02S）； 2、选择Program； 3、在Programming Properties窗口中单击OK编程第二个器件所需的指令和配置数据被添加到SVF文件。

65 设计下载和调试-其它配置模式 第十章 ● 1、从串行配置模式 从串行配置模式允许编程单个Xilinx器件或者Xilinx器件的一个串行链。使用从串行配置模式，双击Configuration Modes栏里的Slave Serial。 2、SelectMAP配置模式 对于iMPACT，选择MAP配置模式可以使用户编程多达3个Xilinx器件。通过调整CS管脚一次选择一个器件进行编程。为使用选择MAP配置模式，双击Configuration Modes栏里的SelectMAP。只有MultiPRO电缆可以用于SelectMAP Configuration。 注意：这些模式不能与Spartan-3 Starter Kit一起使用。

66 设计下载和调试-PLD调试 第十章 ● 在PLD设计位流下载到PLD内，下一个最重要的问题就是调试了，这也是EDA设计人员所面临的最头痛的问题。由于PLD内部集成了大规模的逻辑单元，内部的很多信号的逻辑运行状态无法知道，这样一旦当输出逻辑和设计不一样时，必须花很多的时间查找问题。图10.23给出了这样的一种情况。我们只能通过测试仪器或软件知道输入端口和输出端口。

67 设计下载和调试-PLD调试 第十章 ● 输入端口 ……….. 内部逻辑 输出端口 图 FPGA的逻辑图

68 设计下载和调试-PLD调试 第十章 ● 而内部逻辑的运行情况不知道。EDA设计人员最容易想到的做法，就是将内部逻辑通过连线引到输出端口。但这样做的一个最大的缺点，就是会占用大量的“I/O资源”，这样就限制了可以从内部逻辑引线的数量。

69 设计下载和调试-多路复用技术的应用 第十章
● 为了减少占用调试需要占用的资源，可以采用多路复用的技术，即使用同一组输出引脚输出几组信号。这样做仍然会占用一些I/O管脚，但是数目会减少。使得系统具有良好的可见性并且切换的速度很快。但是这种方法不够灵活，并且在设计时，由于考虑到复用的控制问题，所以也会增加设计代码的复杂度。同时，这些增加的额外设计一旦在调试完毕，不需要的时候，如果对这部分代码进行删除，那么需要重新布局布线，可能会产生新的问题。

70 设计下载和调试-多路复用技术的应用 第十章 ● 输入端口 ……….. 输出端口 图 FPGA的逻辑图 内部逻辑 原始输出

71 第十章 设计下载和调试-虚拟逻辑分析工具 ● 随着调试技术的不断完善，Xilinx公司和Altera公司相继推出了ChipScope Pro和SignalTapII在线逻辑分析仪软件工具。其原理就是通过使用FPGA内的一部分剩余的资源完成对信号状态的捕捉，并且将这些数据存储在FPGA内部的RAM中，需要注意的是，由于CPLD器件内部没有RAM资源，所以虚拟逻辑分析工具不能在CPLD上使用。

72 设计下载和调试-虚拟逻辑分析工具 第十章 ● 虚拟逻辑 分析仪软件 FPGA内部块RAM资源 图10.25 虚拟逻辑分析软件工具原理
需要查看的内部逻辑 触发条件的启动信号 FPGA内部块RAM资源 JTAG数据输出 图10.25 虚拟逻辑分析软件工具原理

73 第十章 设计下载和调试-虚拟逻辑分析工具 ● 如图10.25所示，要使虚拟逻辑分析仪正常工作，必须要有触发条件。当且仅当触发条件满足要求时，需要观察的信号就被锁定，并且存放在FPGA内部的块RAM中，通过JTAG端口进行读取操作。 通过虚拟逻辑分析工具的使用可以大大降低调试的难度，另外从一定意义上说，省掉了一些复杂的逻辑仿真的环节，提高了调试的效率，大大降低了调试的成本。所以，虚拟逻辑分析工具从某种意义上讲，对FPGA的调试作出了很大的贡献。

74 第10章　习 题 1、说明Xilinx的FPGA芯片的主要配置模式，并说明每种配置模式的特点和应用场合。 2、举例说明Xilinx的PROM文件的生成过程。 3、举例说明Xilinx的JTAG下载过程。 4、说明诊断JTAG故障的方法和手段。 5、说明PLD调试的技术手段。 6、简要说明虚拟逻辑分析仪软件工具的工作原理和优点。 7、在硬件平台上完成配置、下载的设计流程。