[发明专利]具有嵌入式逻辑分析功能的FPGA及逻辑分析系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有嵌入式逻辑分析功能的FPGA及逻辑分析系统。

背景技术

目前，现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，简称FPGA），以硬件描述语言（Verilog或VHDL）完成电路的设计，可以经过简单的综合与布局，快速的烧录至FPGA上进行测试，是现代IC设计验证的技术主流。这些可编辑元件可以被用来实现一些基本的逻辑门电路（比如AND、OR、XOR、NOT）或者更复杂一些的组合功能，比如，解码器或数学方程式等。在大多数的FPGA里面，这些可编辑的元件里也包含记忆元件例如触发器（Flip－flop）或者其他更加完整的记忆块。系统设计师可以根据设计需要通过可编辑的连接把FPGA内部的逻辑块连接起来，就好像一个电路试验板被放在了一个芯片里。一个出厂后的成品FPGA的逻辑块和连接可以按照设计者而改变，所以FPGA可以完成所需要的逻辑功能。

在FPGA调试阶段，传统的信号分析手段是用逻辑分析仪分析信号，设计时要求FPGA和PCB设计人员保留一定数量的FPGA管脚作为测试管脚，编写FPGA代码时将需要观察的信号作为模块的输出信号，在综合实现时再把这些输出信号锁定到测试管脚上，然后连接逻辑分析仪的探头到这些测试管脚进行观测。由上可见，一旦测试管脚确定，所输出的信号类型就已确定，不能灵活增加，当测试脚不够用的时候影响测试，如果测试管脚太多又影响PCB布局布线。另外，一台逻辑分析仪要几万到几十万元，每个公司拥有的数量有限，在研发高峰期间往往供不应求，影响进度。

目前，还有一种FPGA，如中国专利申请号：201110310071，名称为：数字电路调试器中所述，其内嵌有逻辑分析功能，但这仅仅是将逻辑分析仪的功能进行缩减，以较低成本来获取预先制定固定数据位数的信号，却无法针对FPGA的运行情况来灵活的设定指令，且无法利用FPGA内部存储资源取代外部昂贵的存储器，因此，需要对现有的FPGA进行改进，以便利用更加低廉的成本来灵活的进行在线测试，为解决问题提供最真实可靠的现场数据。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种有嵌入式逻辑分析功能的FPGA及逻辑分析系统，用于解决现有技术中FPGA调试不灵活的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种具有嵌入式逻辑分析功能的FPGA，其中，所述FPGA包括至少一个工作模块，其还包括：内嵌在所述FPGA中的存储模块；与所述工作模块和存储模块连接的逻辑分析模块，用于基于所接收的采集指令采集相应工作模块输出的信号；并将所述信号存储在所述存储模块中；以及在采集完成后，将所述存储模块中的信号予以输出；与外部设备、所述逻辑分析模块连接的接口模块，用于对所述逻辑分析模块与外部设备之间传输数据进行协议封装/解析处理；其中，所述数据包括：所述外部设备输至所述接口模块的采集指令、及所述逻辑分析模块输至所述接口模块的信号。

优选地，所述逻辑分析模块还用于根据所述采集指令中的存储深度采集所述信号。

优选地，所述逻辑分析模块还用于基于所接收的采集指令检测相应工作模块所输出的信号，并在所述信号满足所述采集指令中的触发条件时采集所检测信号中的至少一个信号。

优选地，所述逻辑分析模块还用于基于预设的编号与所述工作模块的对应关系、和/或所述编号与所述工作模块的接口的对应关系，检测所接收的采集指令中的编号所对应的工作模块及接口所输出的信号。

优选地，所述逻辑分析模块还用于基于所接收的控制指令来控制相应工作模块中的时序；其中，所述控制指令由所述外部设备发出、并经所述接口模块进行解析后提供给所述逻辑分析模块。

优选地，所述接口模块利用所述FPGA中的引脚与所述外部设备相连。

优选地，所述存储模块包括：块随机存储器、分布式存储器中的至少一种。

基于上述目的，本发明还提供一种FPGA的逻辑分析系统，其至少包括：如上述中任一所述的FPGA；以及与所述FPGA连接的外部设备，用于向所述FPGA发送采集指令/控制指令，以及将所述FPGA输出的信号转换成波形予以显示。

优选地，所述外部设备还用于向所述FPGA发送控制指令，以便所述FPGA中的逻辑分析模块基于所述控制指令来控制相应工作模块中的时序。