[发明专利]基于观测硬件电路观测FPGA内部信号的方法

说明书

本发明公开了一种基于观测硬件电路观测FPGA内部信号的方法，涉及FPGA技术领域，该方法通过对FPGA芯片进行硬件改进设计并结合相应的软件功能配置共同实现，通过在FPGA芯片内加入单独的观测硬件电路，观测硬件电路中的观测点为FPGA芯片内部可编程逻辑资源的输出口，将用户电路中产生的待观测信号的电路结构布局在观测点处作为约束条件生成配置码流并加载到FPGA芯片上运行，从而可以在用户电路的运行过程中，使用观测硬件电路而非可编程逻辑资源实现对待观测信号的在线观测，避免了因为没有空闲的可编程逻辑资源而无法实现观测功能的现象，可以保证稳定实现观测目标。

技术领域

本发明涉及FPGA技术领域，尤其是一种基于观测硬件电路观测FPGA内部信号的方法。

背景技术

当用户电路在FPGA上实现并在FPGA上正常运行时，为了确定用户电路在FPGA上的运行过程正确且符合设计思想，通常需要观测用户电路内部某些特定信号的行为或波形。

目前的做法是，先在FPGA上实现用户电路并完成布局布线，此时FPGA内部的部分资源会被用户电路占用，但仍有部分空置未被使用的资源。然后选定用户电路的待观测信号，其已对应到FPGA内部布局布线资源，将待观测信号经由FPGA内部未被占用的绕线资源连接到未被占用的管脚作为观测管脚。将选定的待观测信号的绕线路径及观测管脚加入到用户电路的布局布线成为新的布局布线，对新的布局布线生成码流下载到FPGA正常运行，此时即可由观测管脚对待观测信号进行观测。

但在这种做法中，若FPGA实现用户电路后无未被占用的管脚可使用，或者待观测信号无法利用未被占用的绕线资源连接到相应管脚，则无法实现上述功能，因此现有的这种做法是较为受限的，并不能保证每次都成功的对待观测信号进行观测。

发明内容

本发明人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于观测硬件电路观测FPGA内部信号的方法，本发明的技术方案如下：

一种基于观测硬件电路观测FPGA内部信号的方法，该方法包括：

确定在FPGA芯片上运行的用户电路，FPGA芯片内部包含可编程逻辑资源以及观测硬件电路，观测硬件电路包括观测点和观测管脚，观测点通过观测线路连接到观测管脚，观测硬件电路中的观测点为FPGA芯片内部可编程逻辑资源的输出口；

将用户电路中产生的待观测信号的电路结构布局在观测点处作为约束条件，在约束条件下基于FPGA芯片内部的可编程逻辑资源生成用户电路对应的配置码流并加载到FPGA芯片上；

FPGA芯片基于配置码流形成用户电路，通过观测管脚在用户电路的运行过程中对观测点处的待观测信号进行观测。

其进一步的技术方案为，观测硬件电路包括若干个观测点，则观测硬件电路还包括路径选通电路和多位寄存器，各个观测点通过路径选通电路内部的不同路径连接到观测管脚，多位寄存器与调试管脚相连，多位寄存器连接并控制路径选通电路中不同路径的通断；

则在生成用户电路对应的配置码流时，将用户电路的待观测信号的电路结构布局在其中一个观测点处作为约束条件；在用户电路的运行过程中，多位寄存器根据从调试管脚获取到的调试指令输出相应的选通信号、控制路径选通电路选通待观测信号对应的观测点与观测管脚之间的路径、对选中的备选待观测信号进行观测，选通信号的每一个信号位对应一个观测点。

其进一步的技术方案为，路径选通电路包括一个多路选择器，多路选择器的输入端分别连接各个观测点、输出端连接观测管脚；

或者，路径选通电路包括多个依次级联的多路选择器，每个第一级的多路选择器的输入端分别连接对应的各个观测点，最后一级的多路选择器的输出端连接观测管脚。

其进一步的技术方案为，当路径选通电路包括多个级联的多路选择器时，每个第一级的多路选择器及其对应连接的各个观测点均位于预定区域范围内。