FPGA 系统实战 · 06 用 ILA 与状态寄存器闭环排障

用同一时钟观察变换器两侧

参考设计在75 MHz 域放置一个 ILA，采集变换器输入和输出各五个信号。这样可以直接核对一拍弹性寄存器的延迟、异或结果、KEEP/LAST 保持以及反压。这里不把100 MHz 的 AXI 内存信号直接塞进同一个 ILA；要查看 DMA/HP0，应另加100 MHz ILA并重新实现，跨域波形只通过包内容和事件关联。

明确探针映射与触发语义

probe0到4依次是输入 data/keep/last/valid/ready，probe5到9是输出对应信号。采集深度4096，先跑64字节再跑4094字节；65536字节至少16384个有效拍，无法完整放入当前缓冲。只对 valid&&ready 的样本统计字节与包尾，不能把 last 在反压下保持多周期误判成多包。

寄存器定位示意；完整日志和错误处理在 platform_hw.h。

/* DMA 基地址来自 BSP，不能抄固定物理地址 */
mm2s_status = XAxiDma_ReadReg(dma.RegBase, 0x04);
s2mm_status = XAxiDma_ReadReg(dma.RegBase, 0x34);
actual_bytes = XAxiDma_ReadReg(dma.RegBase, 0x58);
/* 完成条件还需检查 Busy、错误位与 actual_bytes；不是只看 IOC。 */

按最短证据链捕获问题

下载相同构建的 bit 和 ltx 后，确认 ILA 的采样时钟持续运行、复位已释放。先 Arm 再启动软件命令，触发位置放在25%左右留下前因；如果触发永远不来，先换成无条件采集核查活动。保存波形CSV、寄存器状态、软件日志及版本，不只保存一张截图。修复后必须再次跑完整功能矩阵。

1. 关联同一构建的 bit/ltx

   预期与判定：探针宽度和层级匹配，Hardware Manager 能识别 ILA。

2. 小包设置包尾触发后 Arm

   预期与判定：输出捕获一次接受的 last；最后一个有效字节正确。

3. 放大长度并捕获反压

   预期与判定：valid等待期间payload保持，释放ready后没有丢拍重拍。

4. 保存与复测

   预期与判定：记录首个偏差、修复点和全矩阵结果，避免只证明触发能够命中。

这些命令复现教学故障的检查逻辑；板上事件仍须真实采集。

python3 tests/run.py
# RTL DROP_LAST 用例应检出 TLAST_ERROR
FAULT=NO_TLAST /tmp/dma-host
# FAIL DMA_TIMEOUT，非零退出
FAULT=DECODE /tmp/dma-host
# FAIL DMA_ERROR status=40

典型故障：只复位 DMA 后再次运行仍失败

DMA 复位并不保证自定义变换器和两个 FIFO 内的半包被清空。上一轮异常留下的数据会污染下一轮，表现为第一个字节偏移、意外 TLAST 或实际长度异常。参考程序保存状态后停止，明确要求完整初始化通路再试。生产系统若需要在线恢复，必须设计共享 flush/reset 握手并禁止新命令，不能直接照搬一次复位寄存器写入。

完成检查

• 已记录本章配置、版本及预期结果。
• 能区分本地模型验证与实际板上证据。
• 能复现典型故障并说明修复后的复测标准。

延伸阅读与来源

本文为黄河电子原创教学说明。产品命令与支持范围请以实际安装版本的官方文档为准。

• AMD PG021 · AXI DMA 7.1

  Direct Register Mode、S2MM_LENGTH、DMA 状态位及 DRE。

• AMD embeddedsw 2024.1 · Simple Poll Example

  对照先接收后发送、cache maintenance 与驱动 API；本站示例为原创实现。

• AMD PG085 · AXI4-Stream Infrastructure

  AXI4-Stream Data FIFO、独立时钟与复位配置。

• AMD UG908 · Programming and Debugging 2024.1

  Hardware Manager、ILA 触发、探针文件与位流匹配。

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