FPGA开发要懂得使用硬件分析仪调试——ILA

0. ILA概述
在FPGA开发中，当我们写完代码，进行仿真，确定设计没有问题后，下载到硬件上一般都能按照我们的设计意愿执行相应功能。但这也并非绝对的，有时候你会遇到一些突然情况，比如时序问题或者仿真时我没有考虑到某种情况，但实际中它确实存在的，这就会造成功能上的错误了。也有时候你的设计似乎你没法进行仿真或者做起来很费劲，比如设计一个SDRAM或者DDR控制器，让你相应写一个SDRAM或者DDR之类的模型进行仿真，这时候是不是就很为难了哈哈。

所以在很多时候，一个FPGA工程师应该学会使用在线调试工具进行分析。我没法写一个DDR模型，我还不能采集它的时序进行修改，直到满足要求吗？这里给大家介绍Xilinx公司的开发软件Vivado上的在线调试工具——ILA。Vivado中对ILA的使用非常灵活，操作也很方便，这里先介绍做常用的调试方式，即使用ILA核。

1. ILA核如何调用

ILA核，也可以当做是一个IP核。他可以把用户指定的信号存入RAM中，然后读取出来，用于查看分析。如下图所示，在Vivado中，左边栏有一个“IP Catalog”，双击这个选项就可以进行IP选择了。

此时会弹出一个IP核选择界面，在右上角方框里输入“ila”，接着ILA核便会出现，我们只需双击即可。

2. ILA核如何配置
接下来便会看到ILA核的真面目了，它的帮助文档，在左上角的“Documentation”看到没，这个可以链接到IP核的data_sheet，如果对IP核的使用不是很懂可以点击此处获取IP核的详细信息。下面我们介绍最经常的使用。

图中最上面的“Component Name”可以给IP核取一个名字，注意，必须IP核名与代码中的IP名一致，才能关联起来，而且一旦生成了IP核，就算打开IP核，也不能再更改这个IP核的名字了，所以取名需谨慎。

黄色框里是输入信号的格式，如何你是AXI总线，就可以选择"AXI"，如果不是就选“Native”。

"Number of Probes"是要采集的信号数量，如果要采集5个信号就在方框里输入5即可。

“Sample Data Depth”是采样深度，深度越大意味着能看到的信息量越多。但是要切记一点，采样的数据都是要存储在芯片内的RAM里，所以选择越大占用的资源就越多，用户要根据自己芯片的情况选择采样深度。另外，因为使用了RAM，所以也会对布局布线产生影响，使用越多对时序可能影响越大，应该根据实际情况选择。

“Trigger Out Port”和“Trigger In Port”是用于触发，可以不选，触发在后面调试时可以灵活使用。
"Trigger And Strorage Setting"是数据捕获的设计，一般直接勾上即可。

“Probe_Ports”这个页面就比较简单了，在"Number of Probes"中用户设置了多少个采样数量，这里就会有多少个通道。如前面所示，我们设置了3，这里就出现了3个通道。
“Probe_Width”数据宽度，有多少位就填多少，像“PROBE1”通道是一个3Bit的数据，就填3.其他的默认即可。

最后点击“OK”就行了，等待ILA核的生成就行了，是不是很简单哈哈。

当然，我们的代码也必须有这个核的定义才行，如下图所示，这样才是一个完整的ILA核设计。

3. 总结
通过ILA核的使用，可以快速的帮助我们调试bug。另外，还有一个非常有用的VIO核，他就是虚拟输入输出IO，可以用来改变PL端的输入信号的值，观测输出的值，至于ILA的使用VIO的介绍和使用以后再讲。