基于FPGA原型的GPS基带验证系统设计与实现

　　3 FPGA验证平台设计和实现

　　FPGA验证平台的结构如图3所示。

　　FPGA芯片采用Altera公司Stratix III系列的EP3SL-150F1152C3，ARM7CPU采用ARM7TDMI的验证测试芯片，ARM9芯片采用Samsung的S3C2410芯片。

　　由于ARM7内核无法移植，所以采用外接的ARM7TDMI测试芯片作为CPU，同时电路板上集成了一块ARM9芯片。因此该平台也可用于基于ARM9内核的SOC验证平台，并且板上预留的扩展接口可以再接一块ARM9芯片，可用于双核的开发。

　　基带芯片其他部分都位于FPGA芯片中。编译后的电路通过FPGA旁边的JTAG接口下载到FPGA芯片中，通过ARM旁边的JTAG接口进行软件下载和调试。软件调试工具使用ADS1.2。信号可以通过RS232串口或者USB接口与上位机进行通讯。

　　4 验证中的问题分析和解决

　　从ASIC到FPGA的移植需要根据实际情况做一些调整。在该系统中，采用ARM7TDMI测试芯片的CPU时钟由FPGA内部产生，经由电路板送到ARM7芯片，由于板级布线延时，FPGA内部时钟和ARM7时钟在相位上不再保持同步，由此造成时序混乱。因此，在FPGA输出时钟到ARM7之前要做相位调整，以补偿在板级线路的延时。

　　FPGA验证也有不足之处。

　　首先，调试困难，由于EDA工具不够完善，所以缺乏有效的调试手段。示波器和逻辑分析仪作为主要的调试工具，在问题的定位上给验证人员提出了更高的要求；虽然目前的EDA软件集成了内部的在线逻辑分析仪，但是在使用上仍然有缺陷。协助调试方法主要有2种：(1)软件仿真和硬件模拟结合，当硬件调试很难对问题定位时，可以将代码编译成二进制文件保存到ROM中，在软件平台上运行程序，提高信号的可观察性。(2)在基带结构中增加测试电路，对关键信号进行监视，当出现问题时可利用测试电路所保存的数据进行分析。