如果有一种工具能像单片机开发那样，通过调试器JTAG接口实时获取运行过程中寄存器的数值就好了。有需求就有市场，FPGA厂商也考虑到了开发者的这种需求，都在自家产品上加上了这个功能，那就是片上逻辑分析仪，就像在芯片内装了一个逻辑分析仪ELA（Embedded Logic Analyzer），可以实时监测数据的变化，还可以设置触发条件等！

FPGA领域几大厂家提供嵌入式逻辑分析仪：工具都是嵌入式逻辑分析仪，大大提高了Debug速度。这类工具的原理通常是以预先设定的时钟速率实时采样FPGA的内部信号，并暂存于FPGA的内部RAM中，当满足预设的触发条件后，通过JTAG将存储在片内RAM中的数据传输至PC上，PC接收到数据后，通过上位机把数据展现出来。

以下是使用ChipScope工具抓取的铁电存储器FM25V05的SPI写时序：

FM25V05写时序

从FPGA学习流程来看，当了解了流水灯、按键、UART等基本例程后，再学习I2C，SPI之前，就需要掌握片上逻辑分析仪的使用，非常有利于代码的调试。

ChipScopePro

我个人使用过Xilinx和Microsemi的工具，还是挺好用的。

Microsemi的identify使用方法可以到CSDN文章查看：

https://blog.csdn.net/whik1194/article/details/107074187

本文主要介绍Xilinx ISE开发环境下ChipScope工具的使用。

1.Xilinx ChipScope简介

Xilinx的FPGA片内逻辑分析仪被称为ChipScope，通过插入IP核的方式实现，主要包括3大IP核。

• ICON

ICON（integrated controller），主要负责与JTAG口的通讯，最大支持连接15个Core，这里的Core可以是ILA或VIO。

• ILA

ILA（integrated logic analyzer），嵌入式逻辑分析仪，可以抓取内部的任何信号，通过设置触发条件的方式，抓取一段时间的波形，时间长度取决于FPGA RAM资源大小。

• VIO

VIO（virtual input/output），即输入输出，可以实时监控FPGA内部信号，并提供驱动信号给FPGA模块，类似于单片机调试中的变量值查看。

• ATC2

ATC2（Agilent trace core），是属于特殊定制的调试IP核，需要配合新一代的Agilent逻辑分析仪一起使用，这个很少使用。

下面这张图是来自Xilinx官方文档：chipscope_pro_sw_cores_ug029.pdf的一张图片，关于ChipScope官方的使用指南可以查看这篇文档，介绍了ChipScope工具的整体框图。

ChipScope系统框图

既然是逻辑分析仪，就要涉及到逻辑分析仪最重要的两个参数：采样频率和采样深度，ILA的采样频率取决于输入时钟信号的频率，采样深度取决于FPGA的RAM大小