用FPGA動態(tài)探頭與數(shù)字VSA對DSP設計實時分

　　隨著 FPGA 在數(shù)字通信設計領域（蜂窩基站、衛(wèi)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(diào)試工具必須包括能幫助您在最短時間內(nèi)得到電路最佳性能的新技術。

　　雖然現(xiàn)在已經(jīng)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(chǎn)品（1680、1690 和 16900 家族）連接構成數(shù)字 VSA 工具。當這一工具與Xilinx ChipScope Pro 及 Agilent 跟蹤內(nèi)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(shù)字 VSA

　　VSA 用基于快速傅立葉變換（FFT）的數(shù)據(jù)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(nèi)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(diào)制信號質量的主要指示器。

　　通過從捕獲數(shù)據(jù)中抽取 I-Q 符號計算EVM;符號是由 QPSK、QAM 或其它調(diào)制方案定義星座圖中的網(wǎng)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(fā)。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(shù)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(shù)字化執(zhí)行 FFT 分析（如射頻信號分析儀）,還不如從一開始就使用數(shù)字信號。這些模擬信號的數(shù)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(tài)探頭

　　當 FPGA 動態(tài)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(jīng)簡化的數(shù)字無線電發(fā)送器設計被接到 Agilent 跟蹤內(nèi)核（ATC2）,該內(nèi)核是一個開關 MUX,它通過ChipScope Pro 內(nèi)核插入器融入設計中。在內(nèi)核插入期間,您可選擇連接至跟蹤內(nèi)核的內(nèi)部網(wǎng)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(xiàn)在連接至探頭的網(wǎng)名。