最新嵌入式系统数字逻辑测试解决方案TLA6000系列逻辑分析仪

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日程

Ø 嵌入式系统技术、市场发展趋势

Ø 基于TLA6000的模拟、数字联合测试系统Ø 动态FPGA内部信号完整性测试方案

Ø 可定制的嵌入式软件、协议调试方案

Ø TLA6000产品介绍

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嵌入式系统技术、市场发展趋势

• Increasing requirements for test performance to address new technologies

• Greater measurement complexity due to mix-signal technologies

• Need for more application specific product functionality

Implications for Test and Measurement

• Smarter devices enabled by embedded digital technology

• Pervasive embedded applications• Industry driven and proprietary

technologies • Widespread industry adoption of PC

driven technologies

Industry/Technology/Market Trends

DDR

FPGA

I2CSPI

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嵌入式系统-消费电子-电纸书§ 串行总线

– USB2.0– Ethernet – I2C & I2S– SPI– DDR & LPDDR– SDIO & MMC– PCIe– TCON (LVDS/DP)

§ ADC/DAC/Codec编解码器

§ Tx/Rx & WLAN§ 电池与开关电源管理

德州仪器——电子书阅读器的参考设计：http://focus.ti.com/docs/solution/folders/print/697.html

基于TLA6000的模拟、数字联合测试系统

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逻辑分析仪原理回顾

§ 逻辑分析仪能够...– 同时观测许多路信号（例如32位数据，8位A/D）

– 以数字电路的运行的方式观测信号,“看到”数字电路的真实运行情况

– 能够逻辑组合触发，序列触发来精确定位系统的运行情况

– 实时跟踪微处理器的代码流

– 捕获间歇性系统故障

– 系统崩溃的原因跟踪

异步(定时)采集

同步(状态)采集

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调试信号完整性问题

Glitch

§ 信号完整性问题可能导致：– 总线竞争

– 端接错误

– 驱动错误

– 时序违规

– 串扰

§ 很难隔离一些偶发的信号完整性异常

§ 信号完整性问题再逻辑上通常表现为毛刺

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定位问题

信号完整性调试方法

§ 调试方法: 宏观à微观– 首先观察整个系统，找到问题的表现

View Detailed Timing of Problem Signals

Monitor Suspected Buses

Identify Potential Problem Signals

View Analog Characteristic of Problem Signals

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毛刺触发和毛刺捕获

监视可疑的总线

Select Trigger on glitch from Easy Trigger library

Define signals to monitor – you can monitor as many as you want!

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毛刺捕获、标定

确认是否是潜在的问题信号

§ Glitches highlighted in red

§ Examine the lines: Focus on where the problems are (highlighted in red)

Red flags indicate potential areas of problem

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MagniVu观察问题信号具体的定时特征

§ High Resolution magniVuchannels show the exact details of glitch

See digital details with MagniVu acquistion

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iCapture和iView观察问题信号的模拟特征

§ iCapture– 通过同一个探头，一次连接，同时完成模拟和数字采集

– 将感兴趣的信号自动输出到示波器

§ iView– 将逻辑分析仪和示波器无缝连接为一套测试系统

– 在逻辑分析仪屏幕上显示自动时间对齐后的同一信号模拟和数字的波形

– 通过逻辑分析仪对示波器的触发控制，准确定位信号异常时的模拟采集

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iCapture世界上唯一的可以探测模拟信号的逻辑探头

§ 可以同时完成三种测量– 8 GHz 高精度定时测量– 450 MHz 状态采集– 3GHz 模拟信号测量

§ 快速鉴定信号模拟质量

§ 同时可以检查逻辑分析仪门限电平设置

支持iCapture的逻辑分析仪探头P6810/P6960

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真正意义的信号完整性测量

一个探头：三种测量

8 GHz timing simultaneous with deep timing and 3GHz analog mux

Through the logic analyzer probe

8 GHzSampler

136 ChLogic

AnalyzerProbe

Analog Measurements4 Ch

2 GHzAnalog

Mux

TLA 125 ps MagniVu Timing at 16 Kb

TLA 4 ns Deep Timing at 128 Mb

500 psGlitch Det.

Oscilloscope

TLA6000

动态FPGA内部信号完整性测试方案

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FPGA的设计流程

§ 设计阶段– Design Entry– Design Implementation– Simulation

§ 调试和验证阶段– Validate Design– Correct any Bugs found

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仿真

§ 仿真能够缩短调试时间，发现和排除显而易见的错误，但是仿真并不能发现所有的问题！– 不能仿真异步的时间

– 很难对真实世界的数据进行仿真，特别系统在全速运行时

– 很难仿真定时错误

§ 100% 代码覆盖很困难

§ 仿真需要花费很长时间

PCI – PCIBridge

FPGA

33 MHzPCI Bus

22 MHzSystem Bus

System Hardware

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In-Circuit FPGA调试方法

§ 方法一：内嵌式逻辑分析仪– FPGA设计过程中插入逻辑分析功能

§ 能够触发内部总线

§ 存储采集的数据

§ 使用FPGA片内内存资源– 例如:

§ SignalTap® II (Altera)§ ChipScope™ ILA (Xilinx)§ CLAM® (Actel)

§ 方法二：外部逻辑分析仪– 使用TLA逻辑分析仪调试FPGA

§ 将希望观测的FPGA内部信号引入到FPGA的测试引脚上，用逻辑分析仪观测

§ 利用FPGA的可编程特性

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Embedded Logic AnalyzerSignalTap II / ChipScope ILA / CLAM

优点优点

§ IO资源占用小，只需要JTAG，不需要测试引脚

§ 探测非常简单– 仅需JTAG电缆连接

§ 内嵌式逻辑分析内核非常便宜

缺点缺点

§ 内核尺寸限制

§ 不得不使用片内存储单元存储采集的数据– 存储深度极度受限

§ 仅仅支持状态分析方式

§ 不能将片内信号和片外总线时间关联的观测和分析

§ FPGA芯片厂商提供片内逻辑分析仪内核

§ 在设计过程中插入逻辑分析功能（包含触发功能和存储功能）– 使用FPGA内部资源

§ 通过JTAG接口访问测试内核

§ 数据在片内逻辑分析窗口中显示

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外部逻辑分析仪TLA5000 Series / TLA7000 Series

优点优点

§ 几乎不占用FPGA片内逻辑资源

§ 不牺牲FPGA片内内存资源

§ 支持状态和定时分析

§ 能够时间相关的观测内部信号和外部总线信号

缺点缺点

§ 需要占用FPGA测试引脚

§ 改变内部测试点需要进行重新编译

§ 逻辑分析仪显示的信号名称需要手工更改

§ 逻辑分析仪是一个数字系统调试的通用仪器– 支持各种通用调试功能

§ 将FPGA内部信号通过不用的引脚引出，逻辑分析仪采集和分析信号

Debug Pins LA Connector

User Functionality

Logic Analyzer

ProbeFPGA

Debug Pins LA Connector

User Functionality

Logic Analyzer

ProbeFPGA

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FPGAView的动态信号完整性调试

§ FPGAView™– 支持Xilinx和Altera全系列 FPGA产品

– 在Windows 2000和Windows XP机器上运行

Xilinx:Platform Cable USB 及其它Altera:USB-Blaster ™或ByteBlaster™

JTAG电缆

TLA系列逻辑分析仪 (>v4.3)测试设备

FS2 FPGAView™控制软件

Xilinx:FS2 TestCoreAltera:Quartus ® II v5.1复用器

解决方案功能

JTAGJTAG电缆

TLA探头

FPGAView软件

测试

复用器

FPGA

PC板卡

USB

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简单切换、方便测试

举例：验证计数器和状态机的功能

State Machine Transitions

BCD Counter Values Decrementing

可定制的嵌入式软件、协议调试方案

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ApplicationSource Code

RTOS Libs

Compiler

Assembler

Loader

Target

BSP/ROMMonitor

Code

Debugger

DebuggerInterface

Linker

嵌入式软件调试和测量

软件调试器

§ “入侵式”调试

§ 非实时

§ 无法真实反映系统工作时的情况

Address Information

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嵌入式软件调试和测量

TLA6000调试和验证软件设计

§ TLA6000通过对相关信号的采集，可以完成– 捕获、分析和显示实时软件执行的过程以及定位问题的根源

– TLA6000可以将软件执行和其他的系统事件联系起来– 总线协议事件: IEEE-1394, USB,LVDSetc.– 硬件事件: Interrupts, DMA cycles, Suspend,etc.

– TLA6000不会影响嵌入式软件实时的运行

从硬件走线中实时捕获到的Addr和Data

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ApplicationSource Code

RTOS Libs

Compiler

Assembler

Loader

Debugger

BSP/ROMMonitor

Code

DebuggerInterface

Target

Functions & Variables Symbols

SourceCode

TriggerIn/Out

TLA700

Probes &Triggering

ProbeAdaptorsLinker

嵌入式软件调试和测量

TLA6000反汇编和源代码检查

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TLA6000嵌入式软件调试

实时硬件信号探测

实时指令跟踪

Source CodeDebug

非侵入式的调试

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TLA6000支持解码的处理器/总线

R3051/52/8129030/35/40Z80 PPC60xTMS320C3xAPICSCSI 80c1678x251Sx8x296SAAGP 1X/2XDeschutes Slot1Deschutes Slot2i960RPIA32 KlamathPentium III MCF5202/04P54/55PPC505/509PPC740/750PPC860/821

1750a29000/0506502/802/rc02680968302/34068HC11/12/16808580c166Arm coreGPIBMCorePacqMem34/68/102/136PPC603evSerialTMS320c20/25/32/40/50TMS320C2xxTMS320C5xxTMS470TSC701Z180K6/K6-26x86MXWinChip

Compact PCIDIMMEISA/ISAMIPS R3081MIPS R4000MIPS R5000MIPS RM5200MIPS 7000PCI (several variations)PCMCIASIMMStrong ARMUSBVMEPPC403MPC8260MPC850, MPC823MPC801M-CORETMS320C6701TMS320C6201SH-3 series

8086/8880186/1888028680386DX80386SX80386EXi486P54/P55P68031/518096/C19680C196NXi960CA/CFi960Jxi960Hxi960RP68000/1068020, 6803068040, 68060MCF5202/03/06CPU32/6834068360

http://www.tek.com/Measurement/logic_analyzers/bus_support/

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Tektronix嵌入式解决方案团队

§ Tektronix嵌入式解决方案团队专注于客户需求，敏捷开发客户专属的嵌入式方案– 开发嵌入式应用解决方案

– 整合并重新利用现有的第三方产品

– 通常开发周期4周. – 快速响应客户最新嵌入式技术的需求

§ 请联系Tektronix当地销售以获得最直接最准确的帮助

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TLA6000 系列逻辑分析仪性能指标参数

Up to 1.25 GbpsState Data Rate

8 GS/s on all channels with 16 Kb record lengthMagniVu Timing

13610268Channels

500 MS/s on all channels1 GS/s on 1/2 channels2 GS/s on 1/4channels

Main Acquisition Timing

2 Mb (std), 8 Mb, 32 Mb, 128 MbRecord Length

General-Purpose, Mictor, DMaxProbing

Glitch Trigger and CaptureiCapture

iViewSignal Integrity Debug Tools

235 MHz (standard)Optional 450 MHz (up to 800 MHz in 1/2 channel mode)

State Clock Rate

TLA6204TLA6203TLA6202

Min. S/H windowsAccuracy

500ps125ps

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TLA6000 系列逻辑分析仪探头系统

General Purpose§ Meets many different debug

needs§ Fits both 0.100 in and 2mm

square pins§ <0.7 pF Loading§ iCapture supported

Mictor§ Quickly connect to many

channels in a small footprint§ Connect to legacy designs

DMax§ Highest-Density with the best

Signal Integrity§ Quick reliable attachment§ 0.5 pF Load§ iCapture Supported

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Large 15” Display with optional touch screen

Dedicated Front Panel Buttons

TLA6000 系列逻辑分析仪外观

Back Panel§ 4 USB 2.0 Ports§ 2 10/100/1000

Ethernet (RJ45)§ 2 External Video

Ports

3 USB 2.0 Ports

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Removable Hard Disk

iCapture Outputs

RW DVD Drive

TLA6000 系列逻辑分析仪外观

Back Panel§ Trigger In/Trigger Out§ TekLink Connector

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Logic Analyzers TLA5000B, TLA6000 and TLA7000 Series

TLA5000B SeriesPower and simplicity at a price you can afford§ High-speed timing resolution§ Fast state acquisition§ Long record length§ Sophisticated triggering

TLA7000 SeriesBreakthrough Solutions for Real-time Digital Systems Analysis § Capture logic detail on today’s fastest microprocessors and memory designs§ Pinpoint the source of elusive errors§ Large easy-to-read displays and time-correlated views of analog and digital signals

Validate performance of your microprocessor, FPGA or memory design with the industry’s highest acquisition state speed and support packages tuned to your specific application

September 2010

TLA6000 SeriesComprehensive Signal Integrity Toolset at an Unprecedented Price§ Debug, validate, and optimize the functionality of your digital system§ Quickly isolate, identify, and characterize hard-to-find problems with a comprehensive set of signal

integrity debug tools§ Broad range of application support

NEW

TLA7SA00 Series Logic Protocol AnalyzerA Complete Solution for Physical through Protocol Layer Debug § Speed to capture the source of elusive problems§ Visibility with large displays and fast system data throughput§ Compatibility with all other TLA modules for cross bus-timing correlation

NEW

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Thank You

更多信息请访问：http://www.tek.com/zh/products/logic-analyzer/http://www.tek.com/zh/products/logic-analyzer/tla6000/