Signal Tap抓取波形

本篇內容包括兩部分：
1、介紹一下Signal Tap如何抓取波形，
2、以我剛做完的實驗為例（實作四個數碼管以1HZ的頻率進行跳變，從“0000”～“EEEE”一共16個狀態的回圈跳變），觀察SignalTap波形抓取結果，并分析一下實驗中遇到的問題以及解決辦法，實驗代碼和BDF原理圖會在篇末給出，

1 SignalTap如何抓取波形

1. 編譯無誤且programming到板子上結果正確后，點擊File→New…→SignalTap II Logic Analyzer File→OK
   
   下面逐一對SignalTap頁面進行功能及其相應的配置方法介紹，
2. ①在setup頁面的右上角 Hardware那欄點擊 setup… ，在彈出的框框里Current selected hardware 的下拉選單中選擇USB-Blaster→Close
   ②Device 那欄會顯示你的芯片型號，點擊Scan Chain會自動掃描，如圖顯示的是我板子的型號EP3C16，
   ③在SOF Manager 那一欄點擊**…** 按鍵，在彈出的框框里選擇生成的 .sof 檔案 →打開 →點擊左側帶有箭頭的藍色小圖示 進行燒錄，
   
3. Signal Configuration板塊：
   ①Clock：點擊右側的 … 按鈕 → 在彈出框框里 Filter的下拉選單里選擇Design Entry(all name)→ 點擊list，可以看到 Nodes Found下面的方框□里列出了project里所有的管腳→選中clk（也就是我們定義的時鐘）→ 點擊＞（位于Nodes Found和Selected Nodes兩欄中間那里），在Selected Nodes里會看到剛剛選擇的clk →OK
   ②Sample depth 表示采樣深度（從0～128k），表示采取多少個樣點，可以在下拉選單里進行設定，
   
   segmented（分段采樣模式）：如果想要通過segmented觸發-捕獲模式進行波形抓取，可以勾選上，在它的下拉選單里有很多選項，我們以其中一個為例進行解釋，如2 256sample segment的含義是分成2段，每段采樣256個樣本，
   ③我們也可以選擇storage qualifier → type （回圈采樣模式），包括多種方式：continuous（連續采樣）、……，我們一般選擇continuous，
   
4. Trigger
   ①Trigger flow control（觸發流程控制）有兩個選項：“Sequential”(順序的)、“State-based”（基于狀態的）
   ②Trigger position（觸發位置）：有三個選項：“Pre trigger position”（觸發位置在前面）、Center trigger position（觸發位置在中間）、Post trigger position（觸發位置在后面）
   
   ③Trigger Conditions（觸發條件）（這個還不太會用……以后寫）
   
5. 在 trigger一欄 雙擊 ，在彈出框里，Filter選擇Design Enty(all names)→ 點擊 list→ 在Nodes Found里選擇想要觀察的引腳 → 點擊 ＞ ，在Selected Nodes里面會看到你剛剛選中的引腳 →OK，這時我們就會在這個trigger下的框里看到剛剛選出來的引腳，選中你想要觀察的引腳 → 滑鼠🖱?停留在 Trigger Condition→ 右鍵，會出現幾個選項 “Don’t care”、“Low”（低電平時觸發）、“Falling Edge”（下降沿觸發）、“Rising Edge”（上升沿觸發）、“High”（高電平時觸發）、“Either Edge”（上升沿和下降沿都觸發） ，你可以選擇其中的一種，
   【這里我想要觀察OUT[6…0]，選中這7個輸出，滑鼠🖱?停留在Trigger Condition 右鍵，選擇“Either Edge”】
   
6. “紅色部分”會提示你此時應該進行編譯，
   
7. 回到project，點擊紫色小箭頭進行編譯，
8. 編譯時會彈出框框讓你保存SignalTap檔案，自己給它命名并保存就好，
9. 編譯完成后回到SignalTap檔案，此刻紅色提示內容顯示讓你把程式下載到板子上，
   
10. 回到project中，programming，把程式下載到板子，
11. 再次回到SignalTap，會看到提示Ready to acquire，在抓取波形前要先點擊SOF Manager 那里的藍色小按鈕，把程式燒錄到板子里，接著可以點擊帶有🔍的紅色小三角（如下圖中橙色框框所示），它表示單次運行，抓取到的是靜態波形；也可以點擊帶有旋轉箭頭的紅色小三角（如下圖中藍色框框所示），它表示連續運行，抓取到的是動態波形，（下圖中紫色框框里的是暫停 按鈕，當開始抓取波形時，暫停按鈕會變成黑色的，如需暫停抓取波形，點擊它就好）
    
    上圖中Status狀態分為：Not running（未運行）、Waiting for trigger（等待觸發）、Acquiring post-trigger data（正在捕獲data）、offloading acquire data（匯出捕獲到的data），

2.1 問題與解答

問題：當我點紅色的小三角抓取波形的時候，發現沒有波形，此時的Status 是綠色的Waiting for trigger，這是為什么呢？應該如何解決？
答： ①waiting for trigger的意思是沒有達到觸發條件，比如說我把OUT設為上升沿觸發，那么只有當OUT出現上升沿時（比如由0變為1），SignalTap才會開始波形抓取，其余時間都是處于waiting for trigger狀態，也就是陷入僵局，
②因為在本實驗的SignalTap中我添加了一組七段數碼管的管腳OUT1[6…0]，將它們trigger 設定的是Either Edge，那么只有當7個輸出同時出現上升沿（0→1）或者同時出現下降沿（1→0）時，SignalTap才會開始波形抓取，否則就會一直Waiting for trigger，
③但經過分析發現，0→1→…→E→F變化時，7個輸出并沒有同時出現上升沿或下降沿，所以就會出現波形抓不出來的結果，
④為了驗證我的猜想，現在我把OUT1[0]的trigger變為Rising Edge，把OUT1[6…1]變為Don’t care，點擊帶有旋轉箭頭的紅色小三角進行波形抓取，發現只有當OUT1[0]從0變為1時，state為抓取資料的狀態（如下圖所示Acquiring post-trigger data、offloading acquired data），同時在下邊的大框里可以看到抓出來的波形，其余時間都是waiting for trigger，


因此我的解決辦法為：把7個輸出的trigger全部改為Don’t care，也就是隨即抓波形，不用等觸發條件到才抓取，

點擊紅色小箭頭抓取波形，成功！

2.2 波形抓取結果分析

如圖所示是我抓到的一個波形，由邏輯值OUT1＝7’b 1000000，可以知道抓到的這個是**“0”**的波形，每次點“單次運行”紅色的小三角，都會抓到一個波形，點“連續運行”紅色小三角就會看到波形的動態變化程序，

? 我想把0～F的波形顯示在一個頁面上，直觀地看波形的變化，但是試了好多次都沒有成功（留待我以后嘗試吧！）

以下是我試過兩種方法：
①增加采樣點，即增加sample depth的值
②更改時間軸范圍（如下圖）

附上“代碼”和BDF原理圖

代碼

module clk(
  CLK   ,   // clock
  CNTVAL,   // counter value
  OV    );  // overflow
input CLK;
output [32-1:0] CNTVAL;
output OV;
parameter MAX_VAL = 500_000;
reg [32-1:0] CNTVAL;
reg OV;

always @ (posedge CLK) begin
  if(CNTVAL >= MAX_VAL)
    CNTVAL <= 0;
  else
    CNTVAL <= CNTVAL + 1'b1;
end

always @ (CNTVAL) begin
  if(CNTVAL == MAX_VAL)
    OV = 1'b1;
  else
    OV = 1'b0;
end
endmodule
//
module cnt_en_0to1(
  CLK   ,   // clock
  CNTVAL,   // counter value
  EN    ,); 
input CLK;
input EN;
output [4-1:0] CNTVAL;

reg [4-1:0] CNTVAL;
reg OV;

always @ (posedge CLK) begin
  if(EN) begin  // work enable
    if(CNTVAL >= 15)
      CNTVAL <= 0;
    else
      CNTVAL <= CNTVAL + 1'b1;
  end
  else
    CNTVAL <= CNTVAL ;  // hold same value
end
endmodule

module dec_4to7(
    IN  ,
    OUT1,
    OUT2,
    OUT3,
    OUT4);
input  [4-1:0]IN;
output [7-1:0] OUT1 ;
output [7-1:0] OUT2 ;
output [7-1:0] OUT3 ;
output [7-1:0] OUT4 ;

reg [7-1:0] OUT1 ;
reg [7-1:0] OUT2 ;
reg [7-1:0] OUT3 ;
reg [7-1:0] OUT4 ;

always @ (IN) begin
  case(IN)
    4'b 0000: OUT1 = 7'b 1000000;
    4'b 0001: OUT1 = 7'b 1111001;
    4'b 0010: OUT1 = 7'b 0100100;
    4'b 0011: OUT1 = 7'b 0110000;
    4'b 0100: OUT1 = 7'b 0011001;
    4'b 0101: OUT1 = 7'b 0010010;
    4'b 0110: OUT1 = 7'b 0000010;
    4'b 0111: OUT1 = 7'b 1111000;
    4'b 1000: OUT1 = 7'b 0000000;
    4'b 1001: OUT1 = 7'b 0010000;
    4'b 1010: OUT1 = 7'b 0001000;
    4'b 1011: OUT1 = 7'b 0000000;
    4'b 1100: OUT1 = 7'b 1000110;
    4'b 1101: OUT1 = 7'b 1000000;
    4'b 1110: OUT1 = 7'b 0000110;
    4'b 1111: OUT1 = 7'b 0001110;
  endcase
  case(IN)
    4'b0000: OUT2 = 7'b 1000000;
    4'b0001: OUT2 = 7'b 1111001;
    4'b0010: OUT2 = 7'b 0100100;
    4'b0011: OUT2 = 7'b 0110000;
    4'b0100: OUT2 = 7'b 0011001;
    4'b0101: OUT2 = 7'b 0010010;
    4'b0110: OUT2 = 7'b 0000010;
    4'b0111: OUT2 = 7'b 1111000;
    4'b1000: OUT2 = 7'b 0000000;
    4'b1001: OUT2 = 7'b 0010000;
    4'b1010: OUT2 = 7'b 0001000;
    4'b1011: OUT2 = 7'b 0000000;
    4'b1100: OUT2 = 7'b 1000110;
    4'b1101: OUT2 = 7'b 1000000;
    4'b1110: OUT2 = 7'b 0000110;
    4'b1111: OUT2 = 7'b 0001110;
  endcase
  case(IN)
    4'b0000: OUT3 = 7'b 1000000;
    4'b0001: OUT3 = 7'b 1111001;
    4'b0010: OUT3 = 7'b 0100100;
    4'b0011: OUT3 = 7'b 0110000;
    4'b0100: OUT3 = 7'b 0011001;
    4'b0101: OUT3 = 7'b 0010010;
    4'b0110: OUT3 = 7'b 0000010;
    4'b0111: OUT3 = 7'b 1111000;
    4'b1000: OUT3 = 7'b 0000000;
    4'b1001: OUT3 = 7'b 0010000;
    4'b1010: OUT3 = 7'b 0001000;
    4'b1011: OUT3 = 7'b 0000000;
    4'b1100: OUT3 = 7'b 1000110;
    4'b1101: OUT3 = 7'b 1000000;
    4'b1110: OUT3 = 7'b 0000110;
    4'b1111: OUT3 = 7'b 0001110;
  endcase
  case(IN)
    4'b0000: OUT4 = 7'b 1000000;
    4'b0001: OUT4 = 7'b 1111001;
    4'b0010: OUT4 = 7'b 0100100;
    4'b0011: OUT4 = 7'b 0110000;
    4'b0100: OUT4 = 7'b 0011001;
    4'b0101: OUT4 = 7'b 0010010;
    4'b0110: OUT4 = 7'b 0000010;
    4'b0111: OUT4 = 7'b 1111000;
    4'b1000: OUT4 = 7'b 0000000;
    4'b1001: OUT4 = 7'b 0010000;
    4'b1010: OUT4 = 7'b 0001000;
    4'b1011: OUT4 = 7'b 0000000;
    4'b1100: OUT4 = 7'b 1000110;
    4'b1101: OUT4 = 7'b 1000000;
    4'b1110: OUT4 = 7'b 0000110;
    4'b1111: OUT4 = 7'b 0001110;
  endcase
end
endmodule

BDF原理圖

fpga板子結果

--------------------------------- 完 ---------------------------------