FPGA调试杂谈_fpga的调试经验

目录

1. 引言

2. HDMI回环显示

3. 以太网通信

4. 总结

1. 引言

        最近接手一个烂摊子，要在新的开发板上调通HDMI回环显示和以太网通信。前人留下的这块工程运行起来还存在一些bug，具体表现为HDMI回环显示会有绿色噪点，以太网无法正常ping通。经过笔者几天瞎捣鼓和同事的帮助，最终终于解决。由于这部分经验在网上鲜有提及，遂笔者进行总结。

2. HDMI回环显示

        下图是原工程的一个显示状况，可以看到，图像充斥着许多绿色噪点，而且这些噪点似乎在图像的一些固定位置跳动。由于代码是移植其他板卡的工程，所以逻辑的正确性是可以保证的。

        笔者的第一想法是时序存在问题，缺少必须的约束。将原工程与DDR4参考工程的fdc文件进行对比，发现原工程并未对DDR4一些相关的时钟结构及物理区域分布等进行约束。在使用DDR4 IP时，这块时必须的，将除管脚约束外的其他内容全部复制到原工程的fdc文件中，并根据原工程的信号命名进行修改。重新编译后上板进行验证。

        上板现象如下，可以发现，相较于一开始已经少了许多绿色噪点，不过还是有明显的噪点存在。

        考虑到HDMI输出的视频源是由HDMI输入获得的，而原工程并未对输入信号做打拍处理，容易出现数据亚稳态的情况导致数据某些bit采集有误。因此在引脚约束界面，先对HDMI相关输入信号勾选上IO_REGISTER。

        然后在原先的代码的基础上，对输入信号做打两拍处理，具体如下。

        完成上述操作后，重新编译后上板验证，可以发现HDMI输出的绿色噪点已经消失。

3. 以太网通信

        先介绍一下以太网通信碰到的问题。将原先开发板的例程移植到新板子，并修改好相应的管脚约束后上板验证，发现始终无法ping通。打开wireshark，将开发板进行重新上电，发现wireshark未抓取到任何信号。通过cmd窗口去ping相应的IP地址，并通过debuger软件抓取信号发现FPGA是能够正常接收并解析相应的以太网包的。因此在移植的工程中，以太网接收是正常的，而以太网发送则不正常。

        经过一系列瞎捣鼓后发现，将rgmii接口相关tx信号的DRIVE等级设置为16，即设置该IO输出时能提供的最大电流，即可正常ping通。

4. 总结

        本文总结了一些FPGA调试过程中不易被发现的问题。对于输入信号，尽可能去添加IO_REGISTER和做打拍处理，保证输入信号的稳定。对于输出信号，驱动电流等级的设置也会影响到系统的正常运行。这些问题可能对于经验老道的工程师来说几分钟就解决了，而对于刚接触的新人来说，可能动辄几个月都毫无头绪。这里对这些问题做个总结，希望能对后来者有所帮助。