用FPGA動態探頭與數字VSA對DSP設計實時分

　　隨著 FPGA 在數字通信設計領域（蜂窩基站、衛星通信和雷達）的高性能信號處理電路中成為可行的選擇,分析和調試工具必須包括能幫助您在最短時間內得到電路最佳性能的新技術。

　　雖然現在已經有多種連接仿真與射頻模擬信號的信號分析工具,但重要的是要能夠測量 FPGA 子電路中的信號質量［譜圖、I-Q 星座圖、誤差矢量幅度（EVM）］。將安捷倫（Agilent）的 89601A 矢量信號分析（VSA）軟件與邏輯分析儀產品（1680、1690 和 16900 家族）連接構成數字 VSA 工具。當這一工具與Xilinx ChipScope Pro 及 Agilent 跟蹤內核一起使用時,就能快速和容易地對 FPGA 設計中的任何地方進行信號分析。

　　我們將在本文中說明這一組合工具是如何工作的 , 以及如何幫助您從 基于Xilinx? DSP的電路獲取最多。

　　數字 VSA

　　VSA 用基于快速傅立葉變換（FFT）的數據處理提供時域和頻域顯示及測量組合。圖 1 是典型的 VSA 顯示,其主要內容包括 I-Q 星座圖（左上）、幅度譜（左下）、誤差矢量（右上）和測量結果（右下）。在測量結果部分顯示 EVM,該值是調制信號質量的主要指示器。

　　通過從捕獲數據中抽取 I-Q 符號計算EVM;符號是由 QPSK、QAM 或其它調制方案定義星座圖中的網格點。在抽取被測信號后,即可使用符號序列建立被稱為“參考”信號的理想（理論上完美）信號。把各被測信號與參考信號比較,差值稱為誤差矢量（誤差包含 I 和 Q,或幅度和相位成份）。組合各次捕獲的誤差矢量,即完成一次 EVM 測量。

　　雖然這一分析軟件的最初目的是用于分析模擬射頻信號,但它是在獨立于硬件的基于 PC的軟件包中完成的開發。由于 Agilent 邏輯分析儀也是基于 PC的,因此把 VSA 軟件擴展至連接邏輯分析儀是很容易的。

　　數字基帶和 IF 信號是模擬信號的表述形式。與其用儀器通過把信號數字化執行 FFT 分析（如射頻信號分析儀）,還不如從一開始就使用數字信號。這些模擬信號的數字版本可在邏輯分析儀中以圖形風格的波形顯示,這很像是示波器的顯示（如 圖 2 所示）。

　　正如您所看到的,當對總線同步采樣,并且采樣率符合Nyquist 要求時,邏輯分析儀就能捕獲到“剛逝”或“即至”模擬信號的足夠精確版本。

　　FPGA 動態探頭

　　當 FPGA 動態探頭與ChipScope Pro 分析儀一道工作時,即可訪問 DSP 設計的任何部分,并且不需要重編譯。經簡化的數字無線電發送器設計被接到 Agilent 跟蹤內核（ATC2）,該內核是一個開關 MUX,它通過ChipScope Pro 內核插入器融入設計中。在內核插入期間,您可選擇連接至跟蹤內核的內部網絡,以及將用于接至 MUX 輸出的物理焊盤。這些焊盤再通過電路板的走線接到邏輯分析儀探頭。

　　邏輯分析儀通過 JTAG 控制 FPGA（下載位圖文件和選擇線排）。在您選擇新線排時,邏輯分析儀自動重配置自身,以符合現在連接至探頭的網名。