如何把FPGA调试中的数据给捕获出来并保存为文件

在FPGA调试过程中，经常遇到这样的情况：出现BUG时，想采用仿真环境把FPGA调试中遇到的BUG给重现出来，但无论怎样改变仿真环境中的激励，都无法重现FPGA上的出现BUG的情况。

此时，如果有一种方法，能够把FPGA正在运行时产生BUG前所有的输入变量状态给捕获下来，然后作为激励，添加到仿真环境中去，这样以来，就能够重现FPGA运行时出现的BUG，就可以在仿真环境中去解决这个BUG，调试的复杂度瞬间降低很多，也能大大的提高FPGA调试的效率。  

本文介绍一种利用Vivado进行FPGA调试时，如何把FPGA调试中的数据给“捕获”出来，并保存为文件，转换到仿真环境中进行仿真，“重现”FPGA调试运行场景的方法。    

1、背景

从一个RTL代码描述的电路到FPGA样机的过程可以分为两个阶段，第一阶段为仿真验证，第二阶段为FPGA验证。仿真验证是激励数据源常常由自己编写，往往与板级验证数据源（如TestCenter等网络测试仪产生的以太网数据包）存在较大区别，因此在这里介绍一种将板级验证数据导入仿真Testbench中的方法。使用这种方法，可以使仿真验证数据源最大限度地接近板级数据源，可以辅助排除绝大部分的逻辑错误。  

2、操作流程

这里我们还以Zedboard Debug数据导出到Testbench为例，对具体实施流程进行介绍，如图1所示，该流程可以分为3个步骤： （1） Zedboard，抓取感兴趣的数据，并通过jtag线传输到上位机； （2） 在上位机Vivado软件的Tcl Console中输入命令，将抓取的数据另存为wave.csv文件； （3） 将wave.csv文件中的数据导入Testbench中，最终输出波形。  

 

图1 操作流程  

3、 操作实例

下面给出一个实例，针对图1的三个步骤，对操作流程进行详细介绍。

（1） 抓取感兴趣的数据，如图2所示。

   

图2 抓取感兴趣的数据  

（2） 如图3所示，在tclconsole中输入命令，将抓取的数据转存为wave,csv，转存后的文件如图4所示。  



图3 tcl console输入命令  

 

图4 wave.csv文件  

（3）将图4中的数据存入RAM中，并在Testbench中循环读取，获得波形数据，如图5所示。  

 

图5 波形数据

通过这样的方法，就可以把FPGA运行时的输入激励数据捕获到文件中，进而转换到仿真环境中进行调试。

按照惯例，我们给出上述过程的源码。

FPGA工程源代码

Zedboard开发板约束文件

仿真环境TESTBENCH文件

审核编辑：刘清