FPGA设计开发中应用仿真技术解决故障的方法

文章摘要：Quartus II 平台用SignalTap抓到信号的界面如图2所示。图2 SignalTap抓信号界面在信号名称上单击右键，选择图2所示Create SignalTap II List File选项，生成如图3格式界面。图3 SignalTap II List File界面图3中界面上半部分显示的是list对信号个数及信号名的描述，下半部分是采样点所对应的信号值，带h的表示是十六进制数值。将list file另存为文本格式文件即可，如图4所示。图4 “另存为”选项界面此后可以把这个文本文件中无用的描述删掉，只留SignalTap抓出来的数据（空格、h等符号也要删掉），另存为.dat文件供仿

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　　Quartus II 平台用SignalTap抓到信号的界面如图2所示。

　　图2 SignalTap抓信号界面

　　在信号名称上单击右键，选择图2所示Create SignalTap II List File选项，生成如图3格式界面。

　　图3 SignalTap II List File界面

　　图3中界面上半部分显示的是list对信号个数及信号名的描述，下半部分是采样点所对应的信号值，带h的表示是十六进制数值。

　　将list file另存为文本格式文件即可，如图4所示。

　　图4 “另存为”选项界面

　　此后可以把这个文本文件中无用的描述删掉，只留SignalTap抓出来的数据（空格、h等符号也要删掉），另存为.dat文件供仿真使用。

　　有了故障出现时的输入数据，我们就可以在仿真环境下构建故障出现的条件。

　　②利用.dat文件建立bug出现的条件

　　用verilog语言编写仿真文件（testbench），使用语句$readmemh或$readmemb将.dat文件中的数据存储到一个设定的ram中，如：$readmemh(“s.dat”,ram)。

　　注意$readmemh读取是按照十六进制数据进行（认为.dat文件中的数据都是十六进制数），会自动将其转换为4位二进制数存入ram中，所以设定的ram位宽要是.dat文件中数据位宽的4倍；使用$readmemb时，存储SignalTap所抓信号时，信号都要先设定为binary类型，ram位宽就是.dat文件数据的位宽。ram的深度为.dat文件中数据的个数。

　　然后在程序里把ram中数据按照所对应时钟沿输出到一个寄存器变量中，ram地址累加即可。

　　always@(posedge clk)

　　begin

　　data<=ram[addr];

　　addr<=addr+1'b1;

　　end

　　复现bug存在条件时，需将模块的输入信号与ram中的数据位相对应，仿真文件调用模块时，将寄存器data对应位作为输入接入即可。

　　在仿真环境中复现bug波形如图5所示。

　　图5 modelsim环境下复现的出错数据

　　把图5和图1进行比较，可见通过这种方法我们在仿真环境下建立了bug出错时的环境，得到相同的输出出错数据。

　　③修改程序后在仿真环境验证修改是否成功

　　修改程序后，我们只要使用同样的环境进行仿真，并且有针对性的观察bug是否解决。本例中出现bug的原因是使用了异步FIFO，改成同步FIFO后，问题应该就会解决，我们可以通过仿真验证。修改程序后仿真的波形如图6所示。

　　图6 修改程序后相同条件下的输出数据

　　由图6可见，修改后相同的条件FIFO读出4个数，说明没有读空，符合要求，bug解决。图7为版本编译后上板使用SignalTap抓取的信号波形，以作比较。

　　图7 修改程序后SignalTap抓的信号

　　比较后易见，波形完全相同，说明方法可行。

　　总结

　　文中描述的方法可针对各种的故障的解决。在故障出现时，只需定位出错的模块，这些模块内嵌一些子模块也无妨；抓信号时将故障模块的输入输出信号抓出即可；利用输入信号重建故障环境，若仿真输出信号和所抓输出信号相同，说明故障环境建立正确；用这个仿真平台就可以具体定位是哪个子模块、哪个信号出错，而不需要在SignalTap中把这些信号抓出来；并且在修改代码后可以验证是否修改成功，节省时间，很明确的证明故障真的被解决了，事半功倍。

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