Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul Faculdade 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 Guindani Fernando Ghem Moraes Baseado no tutorial de ChipScope elaborado por: Alceu Luis Carara

2 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

3 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

4 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.

5 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).

6 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).

7 Adicionando o módulo do ChipScope no projeto - Selecione a entidade de mais alto nível hierárquico do projeto (top level entity), neste caso é top.

8 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.

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

10 Configuração do ILA - Nesta janela pode ser configuradas opções para o ILA - Primeiro s elecione 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.

11 Configuração do ILA - continuação - Nesta janela pode ser configuradas opções de captura para o ILA - Primeiro s elecione 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.

12 Configuração do ILA - continuação - 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.

13 Configuração do ILA - continuação - 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

14 Configuração do ILA - continuação - 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.

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

16 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.

17 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.

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

19 ChipScope Pro Analyser - 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.

20 ChipScope Pro Analyser - 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.

21 ChipScope Pro Analyser - 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.

22 ChipScope Pro Analyser - 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.

23 ChipScope Pro Analyser - 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 disparar o ChipScope. - Para disparar o ChipScope basta clicar no botão de play logo abaixo do View.

24 ChipScope Pro Analyser - 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 ruins pode-se tentar mudar a ordem dos bits no barramento, clicando com o botão direito no barramento e escolhendo Reverse Bus Order.

Pontifícia Universidade Católica do Rio Grande do Sul Faculdade de Informática Programa de Pós-Graduação em Ciência da Computação Perguntas??