一種基于SoPC的FPGA在線測(cè)試方法

摘要：針對(duì)Altera公司現(xiàn)有FPGA在線測(cè)試方法無(wú)法適應(yīng)大批量測(cè)試／激勵(lì)數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)那闆r，論文提出了一種基于SoPC的FPGA在線測(cè)試方法，該方法采用Nios II控制數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程、DMA協(xié)助數(shù)據(jù)傳輸、FIFO作為數(shù)據(jù)暫存，采用自定義外設(shè)完成了DMA模塊與FIFO的接口設(shè)計(jì)，從而DMA可以直接操作FIFO，測(cè)試結(jié)果表明該方法是一種可行且高效的FPGA在線測(cè)試方法。創(chuàng)新性在于充分利用JTAG接口完成FPGA的在線測(cè)試，同時(shí)測(cè)試數(shù)據(jù)能夠?qū)懭隤C中的文件／激勵(lì)數(shù)據(jù)從文件讀出。
關(guān)鍵詞：在線測(cè)試：SoPC；DMA；Host-Base File System

可編程邏輯器件供應(yīng)商Altera公司針對(duì)FPGA的開(kāi)發(fā)推出了6種系統(tǒng)在線測(cè)試方法：SignalTapⅡ、SignalProbe、Logic Analyzer Inter-face、In-System Sources and Probes、In-System Memory Content Editor以及Virtual JTAG。上述各種在線測(cè)試方法中，只有最后兩種方法允許PC和FPGA進(jìn)行基于文件的數(shù)據(jù)交互。而In-System Memory Content Editor只允許用戶手動(dòng)更新FPGA片上RAM的內(nèi)容，不利于測(cè)試數(shù)據(jù)的大規(guī)模自動(dòng)采集和傳輸。Virtual JTAG雖然可以實(shí)現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)淖詣?dòng)控制，但是需要利用TCL接口函數(shù)編寫(xiě)代碼，而且要求用戶對(duì)JTAG有深入的了解，增大了開(kāi)發(fā)難度。本文提出了一種基于SoPC的FPGA在線測(cè)試方法，是對(duì)現(xiàn)有FPGA在線測(cè)試方法的一種有效的補(bǔ)充。

1 在線測(cè)試數(shù)據(jù)操作流程
基于SoPC的FPGA在線測(cè)試方法的數(shù)據(jù)操作流程如圖1所示。如果用戶需要采集FPGA的測(cè)試數(shù)據(jù)并且上傳至PC機(jī)，則用戶首先要將被測(cè)試數(shù)據(jù)寫(xiě)入DMA讀從外設(shè)，然后系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)DMA控制器，將數(shù)據(jù)送入Nios II的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。再由JTAG UART控制器經(jīng)JTAG接口上傳至Nios II IDE(NiosⅡIntegrated Development Environment，Nios II開(kāi)發(fā)環(huán)境)，Nios II IDE將接收到的數(shù)據(jù)寫(xiě)入測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)文件，從而完成了FPGA測(cè)試數(shù)據(jù)的上傳。如果用戶需要將PC機(jī)中的激勵(lì)數(shù)據(jù)文件下載至FPGA，則系統(tǒng)首先在Nios II IDE中通過(guò)Host-Based File System讀出激勵(lì)文件數(shù)據(jù)，然后由JTAG接口經(jīng)JTAG UART控制器下載至Nios II處理器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，Nios II發(fā)起DMA寫(xiě)傳輸把數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器搬運(yùn)至DMA寫(xiě)從外設(shè)并寫(xiě)入FPGA片上FIFO，從而完成了激勵(lì)數(shù)據(jù)的下載。