一种FPGA在线调试方法及支持在线调试的FPGA与流程

本发明涉及电数字数据处理领域，具体涉及一种fpga(field-programmable gatearray，现场可编程门阵列)在线调试方法及支持在线调试的fpga。

背景技术：

1、随着ai(artificial intelligence，人工智能)技术不断探索，fpga应用技术被推到前所未有的高点。板级仿真验证调试作为fpga开发流程中最后的一个环节，是评价fpga设计是否成功、评价fpga eda(electronic design automation，电子设计自动化)工具以及fpga芯片的关键手段。

2、现有技术中，板级仿真验证调试需要用到fpga软件的在线逻辑分析仪，并配合外部的逻辑分析仪或示波器等仪器设备，来监控和分析芯片的工作状态，以检查设计是否有功能错误。其中，在线逻辑分析仪采用在线逻辑分析ip(intellectual property)+用户应用设计同时进行布局布线的方式，可以灵活的查看fpga应用的内部信号。

3、但是，在线逻辑分析ip会占用fpga内部逻辑资源，尤其是随着要调试的用户应用设计信号的增多，资源占用就更多；一方面会抢占用户的设计资源，另一方面当使用在线逻辑分析ip的用户设计变化较大时，布局布线的结果就发生大的变化，在临界条件下，例如软件报告的最大系统时钟跟用户应用时钟相近的条件下，会降低用户设计调试的有效性。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中所存在的上述问题，本发明提供了一种fpga在线调试方法及支持在线调试的fpga。

2、本发明要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

3、一种fpga在线调试方法，应用于fpga，所述fpga内嵌硬核mcu，所述方法包括：

4、将待调试信号的寄存器映射至所述硬核mcu(microcontroller unit，微控制单元)的总线；

5、在所述硬核mcu内部利用软件描述语言从所述总线获取所述待调试信号的状态信息；

6、通过所述硬核mcu的输出接口输出所述状态信息以辅助对所述fpga的调试。

7、优选地，所述方法还包括：

8、在所述硬核mcu内部利用软件描述语言对所述待调试信号进行逻辑组合，并基于所获取的状态信息得到对应的逻辑组合结果；

9、通过所述硬核mcu的输出接口输出所述逻辑组合结果以进一步辅助对所述fpga的调试。

10、优选地，所述将待调试信号的寄存器映射至所述硬核mcu的总线，包括：

11、预先将所述硬核mcu的总线根据地址进行拆分；

12、将不同的待调试信号分别映射至所述总线的不同地址上。

13、优选地，所述将不同的待调试信号分别映射至所述总线的不同地址上，包括：

14、采用硬件描述语言定义的连接线，将不同的待调试信号与所述总线的不同地址分别进行关联。

15、优选地，所述将待调试信号的寄存器映射至所述硬核mcu的总线的操作占用fpga资源。

16、优选地，通过所述硬核mcu的uart接口或jtag接口输出所述状态信息，通过所述硬核mcu的gpio接口输出所述逻辑组合结果。

17、优选地，所述总线包括：amba总线或wishbone总线。

18、本发明还提供了一种支持在线调试的fpga，所述fpga包括：用户设计模块、总线映射模块以及内嵌的硬核mcu；

19、所述用户设计模块中包含待调试信号；

20、所述总线映射模块，用于将所述待调试信号的寄存器映射至所述硬核mcu的总线；

21、所述硬核mcu，用于利用软件描述语言从所述总线获取所述待调试信号的状态信息，并通过自身的输出接口输出所述状态信息以辅助对所述fpga的调试。

22、优选地，所述硬核mcu，还用于：

23、利用软件描述语言对所述待调试信号进行逻辑组合，并基于所获取的状态信息得到对应的逻辑组合结果；

24、通过所述输出接口输出所述逻辑组合结果以进一步辅助对所述fpga的调试。

25、优选地，所述总线映射模块，具体用于：

26、采用硬件描述语言定义的连接线，将不同的待调试信号与所述总线的不同地址分别进行关联。

27、本发明提供的fpga在线调试方法，在硬核mcu+fpga架构的基础上，将需要调试的用户设计的内部信号通过硬核mcu的总线读入，然后通过硬核mcu的输出接口进行输出以辅助对fpga的调试。由于硬核mcu不占用fpga资源，因此相较于在线逻辑分析ip占用fpga资源的调试方式来说，本发明减少了对fpga内部资源的利用，使得在线调试的设计更贴近用户设计本身，从而增加了临界条件下的调试效率。

28、以下将结合附图及对本发明做进一步详细说明。

技术特征：

1.一种fpga在线调试方法，其特征在于，应用于fpga，所述fpga内嵌硬核mcu，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的fpga在线调试方法，其特征在于，所述方法还包括：

3.根据权利要求1所述的fpga在线调试方法，其特征在于，所述将待调试信号的寄存器映射至所述硬核mcu的总线，包括：

4.根据权利要求3所述的fpga在线调试方法，其特征在于，所述将不同的待调试信号分别映射至所述总线的不同地址上，包括：

5.根据权利要求2所述的fpga在线调试方法，其特征在于，通过所述硬核mcu的uart接口或jtag接口输出所述状态信息，通过所述硬核mcu的gpio接口输出所述逻辑组合结果。

6.根据权利要求1所述的fpga在线调试方法，其特征在于，所述总线包括：amba总线或wishbone总线。

7.一种支持在线调试的fpga，其特征在于，所述fpga包括：用户设计模块、总线映射模块以及内嵌的硬核mcu；

8.根据权利要求7所述的支持在线调试的fpga，其特征在于，所述硬核mcu，还用于：

9.根据权利要求7所述的支持在线调试的fpga，其特征在于，所述总线映射模块，具体用于：

技术总结
本发明公开了一种FPGA在线调试方法，应用于FPGA，所述FPGA内嵌硬核MCU，所述方法包括：将待调试信号的寄存器映射至所述硬核MCU的总线；在所述硬核MCU内部利用软件描述语言从所述总线获取所述待调试信号的状态信息；通过所述硬核MCU的输出接口输出所述状态信息以辅助对所述FPGA的调试。本发明减少了对FPGA内部资源的利用，使得在线调试的设计更贴近用户设计本身，从而增加了临界条件下的调试效率。

技术研发人员：崔明章,贾红,韦嶔,张红荣
受保护的技术使用者：西安智多晶微电子有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14