vivado 在实验室环境中使用 Vivado Logic Analyzer

本文详细介绍了如何在实验室环境中使用VivadoLogicAnalyzer对设计进行调试,包括安装VivadoLabEdition和完整版IDE,以及通过VivadoHardwareServer进行远程连接的步骤。还涉及了Tcl命令在硬件管理和调试中的作用。
在实验室环境中使用 Vivado Logic Analyzer
Vivado Logic Analyzer 功能已集成到 Vivado IDE Vivado Lab Edition 中。要使用 Vivado Logic Analyzer 功能对实验
室环境内的目标开发板上运行的设计进行调试需执行以下 3 项操作
• 在实验室机器上安装并运行 Vivado Lab Edition。如需了解更多详情请参阅本用户指南的 Vivadoo Lab Edition
分。
• 在实验室机器上安装并运行完整版 Vivado IDE
• 在远程实验室机器上安装最新版 Vivado Design Suite Vivado Hardware Server (Standalone)并在本地机器上使
Vivado Logic Analyzer 功能连接至 Vivado Hardware Server (hw_server) 的远程实例。
相关信息
Vivado Lab Edition
连接到实验室机器上运行的远程 hw_server
如果您可通过网络连接至实验室机器那么也可以通过连接至该远程实验室机器上运行的硬件服务器 (Hardware
Server) 来连接到目标开发板。以下提供了使用 Vivado 逻辑分析器功能来连接到实验室机器上运行的 Vivado Hardware
ServerWindows 平台上的 hw_server.bat Linux 平台上的 hw_server的步骤
1. 在实验室机器上安装最新版本的 Vivado Design Suite Vivado Hardware Server (Standalone)
重要提示您无需在实验室机器上安装完整的 Vivado Design Suite Vivado Lab Edition 同样可使用远程
硬件服务器功能。但如果您想要在实验室机器上使用 Vivado 硬件管理器功能例如Vivado Logic
Analyzer Vivado Serial I/O Analyzer),则需在实验室机器上安装 Vivado Lab Edition。并且也无需任何
软件许可证即可运行硬件服务器、Vivado Design Suite 硬件管理器中的任意功能以及 Vivado Lab
Edition
2. 在远程实验室机器上启动 hw_server 应用。假定您已将 Vivado Hardware Server (Standalone) 安装至默认位置
且您的实验室机器为 64 Windows 机器请运行以下命令行
C:\Xilinx\VivadoHWSRV\vivado_release.version\bin\hw_server.bat
3. 在除实验室机器以外的其它机器上以 GUI 模式启动 Vivado IDE
4. 遵循“连接至硬件目标并执行器件编程”章节中的步骤建立与已连接到实验室机器的目标开发板的连接。但请勿
连接到 localhost 上运行的 Vivado CSE 服务器而应改用实验室机器的主机名。
5. 遵循“设置 VIO 核以执行测量”章节及其后续章节中的步骤以对硬件内的设计进行调试。
硬件管理器 Tcl 对象和命令的描述
您可使用 Tcl 命令与所测试的硬件进行交互。硬件可组织为一组分层式第一类 Tcl 对象请参阅下表
hw_server Tcl 命令的描述
下表包含用于与硬件服务器进行交互的所有 Tcl 命令的描述。
hw_target Tcl 命令的描述
下表包含用于与硬件目标进行交互的所有 Tcl 命令的描述。
hw_device Tcl 命令的描述
下表包含 hw_device Tcl 命令的描述。
hw_ila Tcl 命令的描述
下表包含 hw_ila Tcl 命令的描述。
hw_ila_data Tcl 命令的描述
下表包含 hw_ila_data Tcl 命令的描述。
hw_probe Tcl 命令的描述
下表包含用于与采集的 ILA 数据进行交互的所有 Tcl 命令的描述。
hw_vio Tcl 命令的描述
下表包含用于与 VIO 核进行交互的所有 Tcl 命令的描述。
hw_axi hw_axi_txn Tcl 命令的描述
下表包含用于与 JTAG-to-AXI Master 核进行交互的所有 Tcl 命令的描述。
hw_sysmon Tcl 命令描述
下表包含与系统监控器核进行交互的所有 Tcl 命令的描述。
### 3.1 配置ILA调试环境Vivado中进行硬件调试时,首先需要确保设计中已包含ILA IP核或通过自动插入探针的方式将待观测信号连接至ILA模块。ILA(Integrated Logic Analyzer)是Xilinx提供的在线逻辑分析工具,它允许用户实时捕获FPGA内部信号的波形,从而分析和定位逻辑错误[^2]。 若使用手动方式添加ILA,需在RTL代码中例化ILA IP核,并将希望观测的信号连接到该IP的输入端口。此方法虽然较为繁琐,但可精确控制哪些信号被监控,并支持更复杂的触发条件设置。 ```verilog // 示例:在Verilog中例化ILA IP核 ila_0 your_instance_name ( .clk(clk), // input wire clk .probe0(signal_to_observe_0), // input wire [31:0] probe0 .probe1(signal_to_observe_1) // input wire [31:0] probe1 ); ``` ### 3.2 打开Vivado Hardware Manager并连接设备 完成综合与实现后,生成比特流文件并将设计下载至FPGA开发板。随后打开Vivado中的Hardware Manager界面,通过JTAG接口连接目标设备。此时应能看到已连接的FPGA芯片及其状态信息。 一旦成功建立连接,便可以加载由Vivado自动生成的调试探针配置文件(.ltx文件),该文件定义了哪些信号已被映射至ILA模块用于后续采集与显示。 ### 3.3 启动Logic Analyzer进行信号采集 在Hardware Manager中选择相应的ILA核心实例,点击“Open ILA Data Viewer”以启动逻辑分析仪窗口。在此界面内,可设定触发条件如特定信号值匹配、边沿检测等,以便精准捕捉感兴趣的事件序列。 当满足预设触发准则时,ILA会开始记录相关信号的变化情况,并将其存储于片上缓存中。这些被捕获的数据随后会被传输回PC端,在Waveform Viewer中呈现为可视化的时序图,便于进一步分析。 此外,用户还可以利用Advanced Trigger功能构建更为复杂的触发逻辑,例如连续多阶段触发模式,这有助于深入剖析系统行为及排查潜在问题。 ### 3.4 分析波形并调整设计 根据所获取的波形数据,检查关键路径上的信号转换是否符合预期。如果发现异常现象,比如时序冲突或状态机跳转错误,则需回到RTL级修改相应逻辑,并重复上述流程直至达到满意结果为止。 在整个调试过程中,保持对设计约束文件(XDC)的关注同样重要,因为不正确的时钟定义或其他物理限制可能导致不可预见的行为发生。
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