SignalTap II——基本使用和高级技巧

　　本文以4个led灯闪烁，来介绍 SignalTap II 的使用。

一、Verilog案例

　　led灯以1秒的时间循环左移，代码如下：

module led
//========================< 参数 >==========================================
#(
parameter TIME              = 26'd5000_0000       //1s
)
//========================< 端口 >==========================================
(
input   wire                clk                 , //时钟，50Mhz
input   wire                rst_n               , //复位，低电平有效
output  reg     [ 3:0]      led                   //4位led灯
);
//========================< 信号 >==========================================
reg  [25:0]                 cnt                 ;
wire                        add_cnt /*synthesis keep*/ ;
wire                        end_cnt /*synthesis keep*/ ;

//==========================================================================
//==    0.2秒计数
//==========================================================================
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n)
        cnt <= 'd0;
    else if(add_cnt)begin
        if(end_cnt)
            cnt <= 'd0;
        else
            cnt <= cnt + 1'b1;
    end
end

assign add_cnt = 1'b1;
assign end_cnt = add_cnt && cnt== TIME-1'b1;

//==========================================================================
//==    led灯循环左移
//==========================================================================
always @(posedge clk or negedge rst_n) begin
    if(!rst_n) begin
        led <= 4'b1110;
    end
    else if(end_cnt) begin
        led[3:0] <= {led[2:0],led[3]};  //右移：{led[0],led[3:1]};
    end
end


endmodule

 

二、SignalTap II 的使用

1、选择 File > New 打开 SignalTap II 窗口，选择 SignalTapII Logic Analyzer File 并单击OK。

2、SignalTap II界面如下图所示，保存文件并命名为 led.stp，接下来弹出的两个对话框分别点击 OK 和 Yes。

3，添加待观察信号。在 Setup 标签页中，双击空白处打开 Node Finder 窗口，在 Filter 区域中选择SignalTap II：pre-synthesis，输入信号名字后然后单击 List 即可找到能被观察到的节点。我们选中 led 和 key，然后单击 ”>” 按钮，最后单击OK。

接着设置这些信号之间的逻辑关系与和或，下面则是对单个信号设置触发条件，如这里将 end_cnt 的触发条件设置为上升沿触发，其他信号则为 Don't care。

4、添加时钟信号。在 Signal Configuration 面板中的单击 Clock 部分右边的 ”…” 打开Node Finder窗口，在 Filter 处选择SignalTap II：pre-synthesis。输入时钟名字后然后单击 List 即可找到需要的时钟信号。我们选中 clk，然后单击 ”>” 按钮，最后单击OK。

5，设置采样和触发的相关信息。

采样深度：值越大，所能观察信号的时间范围就越大，消耗的RAM资源也越多。此处选择128。
采样次数：不勾选则默认为1。如果选择为 4 32，则SignalTap会连续累计到4次采样成功后，显示这4次的波形，每次波形深度为32。此处不勾选。
触发方式：有 Sequential 和 State-based，此处选择Sequential。
触发位置：Pre为触发点前的深度小于触发点后的深度，Center为触发点的前后深度相等，Post为触发点前的深度大于触发点后的深度。此处选择Center。
触发级数：默认为1，共可选择1-10级触发，此处选择1级。

6，SignalTap II与板卡连接。首先保存这次的SignalTap设置，然后回到 Quartus 点击编译工程生成 sof 文件。之后在 SignalTap II 窗口右上方中的 Hardware 部分单击Setup 选择 USB-Blaster，最后点击 SOF Manager 部分单击“...”选择 sof 文件，再点击 ↓ 将该 sof 文件下载到板卡上。

7，点击如下按钮即可看到在 Data 处看到触发后的波形。

8，删除 SignalTap II。带有 SignalTap 的工程编译时间会变久，因此使用完后需要删除工程中的 SignalTap II 文件，有以下两种常用方法。

　　方法1：在Quartus II界面中选择 Assignments > Settings > SignalTap II Logic Analyzer，把 Enable SignalTap II Logic Analyzer前面的勾去掉。

　　方法2：在 Quartus II 界面的 Files 点击 .stp 文件，右键选择 Remove File from Project，直接从工程中去除 SignalTap II 文件。

 

三、多次触发

　　多次触发即上面第5条说的采样次数，如果选择 4 32，那么连续满足4次采样条件后，SignalTap 就会显示这4次的波形，每次深度是32。如下所示：

 

四、多级触发

　　上文说到的多级触发其实是一种高级的 SignalTap II 使用方法。和多次触发有所区别，多次触发是指同一个触发条件，多次满足后才显示波形。而多级触发是依次满足一级、二级、三级....触发条件后，波形才会显示。SignalTap II 中最多支持10级触发，其顺序为从左到右。

　　例如现在有一个工程，两个key按键分别控制两个led灯的亮灭，SignalTap II 中多级触发选择为2，在触发条件中的设置如下所示。那么在捕捉触发时，只有先按下按键0再按下按键1这个条件被满足，SignalTap II 中才会显示波形。

 

五、信号丢失的解决办法

　　除开端口信号外，程序内部定义的 wire 和 reg 信号有时会被 Quartus 编译综合时优化掉，导致在 SignalTap II 中添加信号时找不到。解决办法是在待观察的 wire 信号后的分号前加上 /*synthesis keep*/；对于 reg 信号则加 /*synthesis noprune*/ 或 /*synthesis preserve*/，如下所示：

wire [15:0] a /*synthesis keep*/;
reg  [15:0] b /*synthesis noprune*/;
reg  [15:0] c /*synthesis preserve*/;

　　两者的不同之处在于：/*synthesis noprune*/ 是避免 Quartus II 优化掉没 output 的reg，而 /*synthesis preserve*/ 避免 Quartus II 将 reg 优化为常数或者合并重复的 reg，若是想观察整个模块中的 reg 信号，则在module之后添加/*synthesis noprune*/。

module test（clk，rst，data）/*synthesis noprune*/ ；

 　　好像......上面的方法有时候会失效，试试加载 wire/reg前......

 

六、SignalTapII失效的解决办法

 　　有时按照步骤，根据提示进行编译，编译完成后下载程序，点击触发仍然显示需要编译。再次编译下载点击触发又说要编译，怎么回事？

　　原因：该 SignalTap 文件其实已经被工程移除的，也可能是自己在文件夹里删除了 .stp 文件。

　　办法：在该 Signaltap 页面中 save as，另保存一下即可。