J1—Vivado调试技巧VIO IP

news2025/2/24 10:58:25

1.简介

VIO（Virtual Input/Output）IP核是一种用于FPGA设计的IP核，它可以模拟输入/输出设备的功能，如键盘、鼠标、显示器等。VIO IP核可以在FPGA设计中用于调试和验证，帮助工程师快速定位问题并进行调试。如图所示，VIO通过JTAG接口与芯片内部互换信息，其中output指VIO IP的输出对于FPGA内部逻辑是输入信号。Input指VIO IP的输入对于FPGA内部逻辑是输出信号，用来监测信号变化，与ILA相比，VIO无需占用ram资源。

2.使用场景

调试：VIO IP核可以模拟输入设备的信号，帮助工程师验证设计的正确性，快速定位问题并进行调试。验证：VIO IP核可以用于验证设计的功能是否符合预期，提高设计的可靠性和稳定性。监控：VIO IP核可以监控设计中的信号变化，帮助工程师了解设计的工作状态。

3.调试技巧

使用VIO IP核连接到设计中的信号，观察信号的变化和波形。
设置断点和触发条件，可以在特定条件下暂停设计的运行，方便调试。
使用VIO IP核的时钟控制功能，可以控制信号的采样速率，帮助调试设计中的时序问题。
结合其他调试工具如逻辑分析仪、仿真工具等，可以更加全面地进行调试。

总之，通过VIO IP核的使用，工程师可以更加高效地进行FPGA设计的调试和验证工作。

4.快速使用

创建一个场景是多路选择器，输入不同的2bit值，输出不同的8bit的值，实现多选一的功能，场景中通过VIO output通道向程序输入2bit值，同时通过VIO input通道检测程序的输出值。

代码如下：

module vio_top( 
    input sys_clk_p,
    input sys_clk_n//200M
);  
     
  wire sys_clk;
  wire [1:0] mux_sel;
  reg [7:0] mux_val;
  localparam O1 = 8'd1;
  localparam O2 = 8'd2;
  localparam O3 = 8'haa;
  localparam O4 = 8'hee;
  //clk差分转单端  
  IBUFDS #(
      .DIFF_TERM("FALSE"),       // Differential Termination
      .IBUF_LOW_PWR("TRUE"),     // Low power="TRUE", Highest performance="FALSE" 
      .IOSTANDARD("DEFAULT")     // Specify the input I/O standard
   ) IBUFDS_inst (
      .O(sys_clk),  // Buffer output
      .I(sys_clk_p),  // Diff_p buffer input (connect directly to top-level port)
      .IB(sys_clk_n) // Diff_n buffer input (connect directly to top-level port)
   );
  //多路选择器
  always @(*) begin  
    case(mux_sel)  
        2'b00: mux_val = O1;  
        2'b01: mux_val = O2;  
        2'b10: mux_val = O3; 
        2'b11: mux_val = O4; 
        default: mux_val = 8'bx; // 'x'表示不确定值，用于表示非法选择  
    endcase  
 end  
 //VIO
 vio_0 vio_instance (
  .clk(sys_clk),                // input wire clk
  .probe_in0(mux_val),    // input wire [7 : 0] probe_in0
  .probe_out0(mux_sel)  // output wire [1 : 0] probe_out0
); 
endmodule

IP配置如下：可在输出页配置输出信号的默认值，当前为0。