1 引言

随着FPGA向低成本、低功耗、高性能方向发展，其I／O引脚大多采用微间距TOFP或BGA封装工艺，因而使引出多种内部信号的I／O引脚以及FPGA的验证工作变得非常困难，同时FPGA的验证和调试耗时占总开发时间的50％以上。

在验证和调试系统时，传统上是把信号线引到I／O引脚，然后采用示波器、逻辑分析仪或总线分析仪进行测量和分析。由于这些设备相当昂贵，而且调试时又需要许多连线夹，因此一不小心就会烧坏器件或电路板。

伴随着EDA 工具的快速发展，Altera公司在QuartusⅡ软件中开发出一种嵌入式调试工具SignalTapⅡ，它是基于逻辑分析核的嵌入式逻辑分析仪，不仅具备普通逻辑分析仪的触发、数据采集和存储功能，还可访问FPGA器件内部的所有信号和节点，除Altera公司开发的这种嵌入式逻辑分析仪外，其他主流FPGA公司，如 Xilinx、Lattice、Actel等也有相似技术，其中最具代表性的是Xilinx公司的ChipScope Pro工具，它是专为Xilinx FPGA系统内的凋试而设计的。Chip-Scope Pro核心集成在FPGA中，支持所有XiLinx FPGA系列，并通过标准的JTAG端口提供实时的调试和验证能力。

2 SignalTap II原理

SignalTap II嵌入逻辑分析仪是专门用于Quartus II设计软件中的第二代系统级调试工具。对于嵌人式逻辑分析仪内核(知识产权IP核)插入FPGA的设计，同时提供触发功能和存储功能。在FPGA运行过程中，满足触发条件时SignalTaPⅡ将启动采样并储存数据，采样数据不断刷新片内存储器内容。SignalTapⅡ通过下载线ByteBlasterⅡ，将捕获到的信号数据从器件的RAM资源载至QuartusⅡ开发环境，以实时显示波形。这样就能使开发者在整个设计过程中，以系统级的速度来观察硬件和软件的交互作用。

目前，SignalTapⅡ逻辑分析仪可以支持的器件系列有：Cyclone、CycloneⅡ、Cyclone Ⅲ、APEXTⅡ、APEX 20KE、APEX20KC、APEX20K、Excalibur、Mercury、Stratix GX、Stratix、StratixⅡ、Stratix Ⅲ等。

3 SignalTapⅡ使用方法

使用SignalTapⅡ的一般程序是：设计人员在完成设计并编译工程后，建立SignalTap Ⅱ(.stp)文件，并加入工程、配置STP文件、编译并下载没计到FPGA、在Quartus Ⅱ软件中显示被测信号的仿真波形。

设置SignalTapⅡ文件的基本流程如下：

(1)设置采样时钟。决定了显示信号波形的分辨率，根据Altera公司的建议最好使用全局时钟，而非门控时钟，否则会使采样时钟处于不能准确反映设计数据的状态。

(2)配置采样深度，确定RAM的大小。用户可指定要观测数据的采样点数，即数据存储深度。

(3)设置buffer acquisition mode。包括循环采样存储和连续采样存储两种模式。图1给出STP参数配置过程。

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