《Xilinx可编程逻辑器件设计与开发（基础篇）》连载45：PlanAhead与ChipScope 开发, 连载

pengpengpang

本节将简单介绍在PlanAhead工具中如何应用ChipScope核和分析工具进行逻辑调试与验证。先通过一个向导将ChipScope核插入设计中，选择待测试的网线，并进行例化、连接和综合，最后，导入布局和时序报告，产生位流文件，用ChipScope分析器进行验证。
1. 打开项目。
(1) 运行PlanAhead，在目录“PlanAhead_Tutorial\Projects\project_cpu_hdl”下找到“Project_cpu_hdl.ppr”项目并打开，PlanAhead窗口显示如图10-86所示。



图10-86 【PlanAhead】窗口
(2) 将项目存储为另外一个项目，以确保原始项目不被损坏。运行【File】→【Save Project as】，打开【Save Project As】对话框，按图10-87中所示设置项目名和项目存储路径。



图10-87 设置项目名和存储路径
2. 应用【Set Up ChipScope】向导。
(1) 【Set Up ChipScope】向导引导设计者在综合后网表中插入ChipScope的ICON核和ILA核，并选择待测网线，设置插入的ChipScope核的数目，然后例化这些核，最后将所选网线和核连接起来。
(2) 运行【Tools】→【Set Up ChipScope】向导，将wbArbEngine/m0/wb*网线连接到ChipScope核。如图10-88所示。



图10-88 【Set Up ChipScope】窗口
(3) 单击【Next】，出现图10-89所示的【Specify Nets to Debug】窗口。



图10-89 【Specify Nets to Debug】对话框
(4) 单击【Add/Remove Nets】按钮，出现图10-90所示【Add/Remove Nets】对话框，按照图中所示设置查找匹配条件为wbArbEngine/m0/wb_*，单击【Find】按钮，查找结果会显示在【Find Results】中。



图10-90 查找结果
(5) 单击按钮，将查找到的网线选为待测试网络，如图10-91所示。单击【OK】退出网线设置对话框。



图10-91 加入待测网线
(6) 单击【OK】退出网线设置对话框。这时的【Specify Nets to Debug】对话框显示如图10-92所示，可以看到，共加入了39个需要测试的网线。单击【Next】按钮，出现【Set Up ChipScope Summary】对话框，单击【Finish】，在PlanAhead的【Netlist】窗口可以看到添加了ChipScope核后增加了csdebugcore_0_0、csdebugcore_0_1和u_icon，如图10-93所示。



图10-92 加入网线后的【Specify Nets to Debug】对话框



图10-93 增加了ChipScope 核的【Netlist】窗口
3. 修改ChipScope 核和触发信号的属性。
如图10-94 所示，在【ChipScope】视图选择一组触发信号TRIG0，在【Debug Port Properties】中选择【Options】选项卡，可以改变match_type 属性，选择不同的触发条件。



图10-94 改变触发属性
如图10-95 所示，在【ChipScope】视图选择ChipScope 的ILA 核，在【Debug Core Properties】中选择【Options】选项卡，在这里可以修改该核的属性，例如采样深度和采样时钟边沿。



图10-95 改变ChipScope 核属性
4. 实现ChipScope 核。
在图10-96 所示【ChipScope】视窗选择一个ILA 核，单击按钮，实现ChipScope 调试核【Implement ChipScope Debug Cores】，这个命令调用COREGen 工具，将黑盒子ChipScope 调试核转换成综合后ChipScope 核，然后就可以对其进行翻译、映射、布局布线。



图10-96 实现ChipScope 核
另外， 读者可以在【ChipScope 】窗口选择一个ILA 核， 单击鼠标右键选择【Schematic】，可以看到ChipScope 核的原理图模块，如图10-97 所示。



图10-97 【Schematic】窗口
在【Schematic】窗口双击CLK和TRIG0引脚，再单击按钮，重新生成原理图，如图10-98所示。可以看到，TRIG0连接到了设计中的cpuEngine的地址端，这些信号由cpuClk时钟控制。



图10-98 【Schematic】窗口
需要注意的是，在设计中插入ChipScope核，会影响实现结果。因此建议将触发器的输出作为测试点，并且使用区域约束（在PlanAhead中用Pblock），将ChipScope核与关键路径约束在一起，使ChipScope核对时序的影响降至最小。
5. 实现设计。
(1) 单击工具栏的运行实现图标，出现【Run Implementation】对话框，如图10-99所示，按图中所示设置各参数。



图10-99 【Run Implementation】对话框
(2) 单击【OK】按钮，【Design Runs】窗口会增加impl_1 进程，如图10-100 所示，该实现进程会简要显示图10-99 所示的设置，并且会显示出该实现的当前状态及进度信息。



图10-100 【Design Runs】窗口
(3) 运行结束后，双击impl_1 进程，弹出【Import Implementation Results】对话框，提示是否导入impl_1 的布局和时序结果，单击【OK】按钮，impl_1 的实现结果会被反标注到设计中。如图10-101 所示。



图10-101 【Import Implementation Results】对话框
(4) 单击图10-101 中的【OK】按钮，会弹出一个确认对话框，如图10-102，单击【确定】按钮，impl_1 的实现结果会被反标注到设计中。同时，图10-103 所示【Device】窗口会显示这一实现结果。



图10-102 属性更改确认对话框



图10-103 【Device】窗口显示的impl_1实现结果
6. 产生.bit位流文件。
在【Design Run】窗口选中impl_1，在右键菜单中选择运行【Run Bitgen】命令，弹出图10-104所示对话框，单击【OK】按钮，生成.bit文件。



图10-104 【Run Bitgen】对话框
7. 启动ChipScope分析仪。
在【Design Run】窗口选中impl_1，在右键菜单中选择运行【Launch ChipScope Analyzer】命令，弹出图10-105所示对话框，选择impl_1（如果设计中运行产生了多个实现结果，这里会显示多个实现），单击【OK】启动ChipScope分析器。使用ChipScope分析仪的步骤请参考相关章节，这里不再赘述。



图10-105 【Select Run for ChipScope Analyzer】对话框
10.8 PlanAhead导入导出功能
在PlanAhead的【File】菜单栏有一些导入导出功能。设计者可以导入I/O引脚文件、约束文件、位置约束文件、时序文件以及更新网表。设计者可以将PlanAhead的实现结果，通过运行【Export Netlist…】导出EDIF格式的网表文件，运行【Export Constraints…】导出相关的约束文件，然后将这两个文件导入ISE中进行布局布线等后续操作。还可以导出Pblock文件、IP文件、I/O端口文件等。



图10-106 【File】菜单的导入输出功能
10.9 小结
本章重点介绍了如何在PlanAhead中进行RTL源代码开发与分析，如何进行I/O规划，如何进行时序分析，如何进行布局规划，以及在PlanAhead中如何使用ChipScope逻辑分析工具。在PlanAhead中导入综合网表、约束文件以及ISE的布局布线结果的操作流程与上述介绍的过程类似，这里不再赘述。有兴趣的读者可以参考Xilinx相关的设计文档。