Xilinx ChipScope Pro Tutorial sobre o uso da ferramenta de depuração de FPGAs da Xilinx

Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do SulFaculdade de Informática

Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação

Xilinx ChipScope Pro

Tutorial sobre o uso da ferramenta de depuração de FPGAs da Xilinx

Guilherme Montez GuindaniFernando Ghem Moraes

Baseado no tutorial de ChipScope elaborado por: Alceu Luis Carara

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O que é o ChipScope Pro?

- Analisador de sinais internos a um FPGA- Funciona como um analisador lógico- É uma ótima ferramenta de depuração do projeto em HW- Utiliza as Block Rams (BRAMs) para armazenar amostragens- Possui duas interfaces principais:

- ICON (Integrated Controller): Realiza a interface com o boundary scan- ILA (Integrated Logic Analyzer): Realiza o disparo (trigger) e a captura dos dados

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Visão Geral do Projeto

• PC executando a análise de um determinado HW, através da GUI do ChipScope

• Placa de prototipação conectada ao PC através de JTAG e de um cabo de prototipação

• Lógica do usuário em teste, já com os módulos de controle e captura do ChipScope associados ao projeto inicial

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Antes de usar o ChipScope

- Crie um projeto no ISE normalmente.- Na aba de processos, clique com o botão direito na ferramenta de síntese lógica e entre no menu de propriedades.

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Antes de usar o ChipScope

- No menu de propriedades, selecione a opção para manter a hierarquia do projeto (Keep Hierarchy = Yes), esta ação evita que a ferramenta de síntese agrupe lógica de módulos diferentes (perde-se o nome original dos sinais).

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Adicionando o módulo do ChipScope no projeto

- Clique em project, e depois em new source.- Selecione a opção relacionada ao ChipScope, e dê um nome para este módulo (Instância do ChipScope).

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Adicionando o módulo do ChipScope no projeto

- Selecione a entidade de mais alto nível hierárquico do projeto (top level entity), neste caso é top.

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Configurando o módulo do ChipScope

- Na aba de fontes (sources), dê um duplo clique no módulo do ChipScope recém criado.- Será exibida a janela de configuração do módulo do ChipScope contendo informações sobre o FPGA utilizado e a síntese realizada sem a configuração do ChipScope.- Clique em Next.

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Configuração do ICON

- Nesta janela pode ser configuradas opções para o ICON- Na prática nada deve ser alterado nesta janela- Clique em Next.

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Configuração do ILA

- Nesta janela pode ser configuradas opções para o ILA- Primeiro selecione o número de portas trigger (sinais a serem monitorados pelo ChipScope)- A seguir selecione a largura de cada sinal em bits (1 a 256)- Neste caso, quero monitorar apenas 1 sinal de 4 bits, logo o número de portas é 1 e a largura é 4.- Clique em Next.

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Configuração do ILA - continuação

- Nesta janela pode ser configuradas opções de captura para o ILA- Primeiro selecione o tamanho do buffer de amostragem em Data Depth, isto irá definir o número de amostras que o ChipScope irá capturar.- A seguir selecione a borda do clock em que os dados serão amostrados em Sample On.- Deixe marcado a opção Data Same As Trigger- Clique em Next.

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- Nesta janela são realizadas as conexões entre o core do ChipScope (ILA) e os sinais do seu módulo.- Enquanto todos os sinais não estiverem ligados as conexões permanecem em vermelho.- Selecione CLOCK PORT e depois clique em Modify Connections.

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- Nesta janela selecione o clock utilizado no ILA.- Este clock somente pode ser do tipo BUFG (ou algo parecido ex: BUFGP).- Selecione o clock e depois clique em Make Connections.

- O sinal de clock foi adicionado ao canal 0 (CH:0) do sinal de clock do ChipScope.- Agora deverão ser conectados os sinais a serem monitorados no ChipScope.- Troque para a aba Trigger/Data Signals

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- Agora serão conectados os sinais monitorados pelo ILA.- Cada sinal adicionado no slide 10, tem-se uma aba TP associado, nestas abas serão associados os sinais do ILA com os sinais a serem monitorados.

- Selecione a serem monitorados na lista, associe a um canal de uma das abas (sinais) e clique em Make Connections.- Ao terminar de associar todos os sinais propostos no slide 10, clique em OK.

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- Se todos os sinais estiverem associados, as conexões aparecem em preto.- Para salvar as alterações, clique em Return to Project Navigator.

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Executar a síntese física no ISE

- De volta ao ISE, podemos executar o fluxo normal para fazer o download do HW para o FPGA.- A única alteração é que ao contrário do fluxo comum, que utiliza o IMPACT para fazer o download, utiliza-se o Analyze Design Using ChipScope.- Pode-se realizar um duplo clique neste processo, que o ISE irá executar a síntese física e após terminado abrirá automaticamente o ambiente do ChipScope Pro.

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ChipScope Pro Analyser

- É o analisador lógico do ChipScope.- Pode ser usado para fazer o download do bitsrteam para a FPGA.- Para começar o download clique no ícone logo abaixo de File.

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- Após inicializado a seqüência do JTAG, os dispositivos presentes na cadeia irão ser exibidos.- Clique em OK.

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- Com os dispositivos identificados, pode-se executar o download do bitstream para o FPGA.- Clique com o botão direito no dispositivo, neste caso o XC3S200, e depois em Configure.

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- Clique em Select New File e adicione o arquivo do bitstream gerado pelo ISE.- Clique em OK.- O dispositivo será configurado e a seguir a GUI do ChipScope irá adicionar os sinais monitorados pelo ILA.

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- Repare que todos os sinais estão sem os nomes descritos no VHDL, este fato dificulta a visualização do monitoramento.- Para arrumar os nomes no ChipScope, clique em File -> Import. A seguir adicione o arquivo do ChipScope (*.cdc) para importar os nomes associados a estes sinais.

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- Veja que agora os sinais já estão com os nomes corretos, mas os barramentos estão com os sinais abertos (espalhados).- Para agrupar estes sinais, selecione todos os sinais que se deseja agrupar, e clique com botão direito em Add To Bus -> New Bus.

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- Com a GUI configurada, pode-se iniciar a análise. Primeiramente, deve-se setar o valor que irá disparar a captura dos dados.- Na janela de Trigger Setup, no campo Value configura-se este valor.- Neste caso o valor escolhido foi 00H que é o valor inicial.- Repare que o campo Radix está configurado para HEX.- Após preencher este campo, pode-se dispararo ChipScope.- Para disparar o ChipScope basta clicar nobotão de play logo abaixo do View.

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- Quando o valor do trigger for igual ao valor escolhido, os dados são armazenados em BRAM até o máximo definido no ISE.- Ao completar o máximo de amostras o core envia via JTAG estas informações que são visualizadas no GUI.- Se os valores apresentados no barramento estiverem muito ruinspode-se tentar mudar a ordem dosbits no barramento, clicando como botão direito no barramento eescolhendo Reverse Bus Order.

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