FPGA逻辑分析：晶片上和PCB之量测结果的关联性.PDF

FPGA 邏輯分析：晶片上和 PCB 之量測結果的關聯性 作者：Brock J. LaMeres / 安捷倫科技 中文校整 ：Timothy Wu 巫介庭 / 安捷倫科技 【前言】 在此之前，工程師若想要將晶片上的信號完整性（signal integrity ）和功能性與實 際在印刷電路板（PCB ）上接收到的信號相互關聯起來，一直是一件相當困難的事情。 因為使用標準的測試設備無法探量到電路裡面的某些點，因而很難診斷，甚至無法量測 信號完整性或功能性的問題。因此，工程師只好大量依賴電腦模擬的方法來取得電路中 無法量測到的點。 現在，透過桌上型邏輯分析儀和邏輯分析軟體工具的組合，可以輕易地針對有數 百萬個邏輯閘的可程式化邏輯晶片（FPGA ）的設計進行除錯工作，解除上述的工程難 題。工程師可以同時觀察 FPGA 內及 PCB 上的信號，進而探量電路中的兩個點：一個在 FPGA 內，另一個在 PCB 上，如此一來，即可運用實際量測結果，快速地診斷出各種信 號完整性和功能方面的問題。 這篇文章將探討無法探量測試點時，目前所採用的電路分析方法，並將說明邏輯 分析儀和邏輯分析軟體工具的角色與功能，及其各自的優缺點，以及將它們搭配在一起 時會具有哪些功能，可以分析那些過去認為無法測試到的點。此外，還會介紹這套儀器 組合的輸出，以其結果會如何地相同，並提供一個信號完整性的範例，以說明結果又會 如何地不同。 FPGA 邏輯分析：晶片上和 PCB 之量測結果的關聯性 .tw 0800-047-866 【傳統的分析方法】 目前，當工程師要設計包含 FPGA 功能和高速 PCB 的系統時，這兩項設計工作會 分開來進行。設計 FPGA 時，會利用 Cadence 和 Silo 等邏輯模擬器，透過 FPGA 內的邏 輯閘模型加上合成後的時序資訊，工程師可以得到其設計的速度和穩定的 first-order approximation 。另一方面，設計 PCB 時，則會使用 SPICE 和 IBIS 等類比模擬器。當把 FPGA 的驅動器模型和 PCB 的傳輸線模型合起來使用的時候，工程師就可以藉以開發出 一套信號完整性優良的傳送系統。不幸的是，當把系統實作出來以後，就無法使用標準 的測試設備將這兩個設計分開來進行測試了。 桌上型邏輯分析儀和示波器是一般最常用來進行真實系統除錯的工具，但如果對 象是包含高信號數的電腦式系統的話，則桌上型邏輯分析儀是較佳的選擇。雖然桌上型 邏輯分析儀可提供工程師高信號數的高速量測分析工具，但也只能探量電路中的單點而 已。信號若無法被邏輯分析儀接收到，可能是因為 FPGA 的驅動器有問題 ，或是PCB 板 的信號完整性有問題。在此之前，工程師唯一能用來診斷這個問題的方法是使用示波 器，以手動的方式徹底地搜查有問題的信號。不過，以下所提供的解決方案現在可以讓 工程師不需使用示波器，就能快速地找出問題發生的原因。 桌上型邏輯分析 桌上型分析儀可讓工程師探量很高的信號數目，透過先進的觸發和分析工具，更 可以輕易地將資料相互關聯在一起。舉例來說，安捷倫科技的 1680A 桌上型邏輯分析儀 就能在“狀態”模式、200 MHz 的時脈速率下，擷取多達 128 組頻道的資料，是一部集效 能和易用性於一身的儀器。其狀態時脈可以是四組獨立狀態時脈的任何布林組合。在 “時序”模式下，更能以 800 MHz的取樣速度，同時擷取 136組頻道的資料，每個頻道的 記憶體深度最多能延伸為 2M位元。透過分析儀內建的 12.1吋彩色 LCD ，工程師可以直 接以其簡易好用的 Windows 式操作介面來操控分析儀的卓越性能，因此，工程師現在可 以擁有更快速、機動性更佳的方法來檢查 PCB 上的信號了。 但是若要談論缺點時，桌上型分析儀的主要缺陷是這種儀器只能監測電路上量測 得到的點的信號，如此一來，就無法將功能性和信號精純度的問題分開處理了。 FPGA 邏輯分析：晶片上和 PCB 之量測結果的關聯性 .tw