如何利用 7 系列 FPGA 中的 POST_CRC 试错

由 judy 提交于周五, 26 七月 2019 - 13:17

注意：本博文介绍了利用 POST_CRC 试错的方法，但总体而言，赛灵思推荐在所有架构上使用 <a href="https://china.xilinx.com/products/intellectual-property/sem.html" target="_blank" rel="noopener nofollow noopener noreferrer">Soft Error Mitigation (SEM</a>) IP。

SEM IP 提供了一种可用于测试 SEU 检测与纠正能力的机制并提供了更强大的调试能力。

本博文中讨论的功能仅受 7 系列器件的支持。
<body>
<table border="1">
<tbody>
<tr>
<td>功能</td>
<td>7 系列</td>
<td>Kintex® UltraScale™ 和 Virtex® UltraScale™</td>
<td>Kintex UltraScale+™ 和 Virtex UltraScale+™</td>
</tr>
<tr>
<td>Readback CRC/POST_CRC</td>
<td>是</td>
<td>否，使用 SEM IP 替代</td>
<td>否，使用 SEM IP 替代</td>
</tr>
</tbody>
</table>
</body>

赛灵思 FPGA 中循环冗余校验 (CRC) 的不同类型：

1) 一般 CRC 校验
在一般比特流加载过程中，CRC 校验利用 CRC 寄存器进行。该“CRC 寄存器”的描述详见<a href="https://china.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug470_7Serie…; target="_blank" rel="noopener nofollow noopener noreferrer">《7 系列 FPGA 配置用户指南》(UG470)</a>。

FPGA 在比特流被加载时计算 CRC 值，然后该值与在比特流加载结束时预期的 CRC 值进行比较。如果两个值匹配，则 FPGA 成功加载。

一般情况下默认启用 CRC 校验。比特流属性为 BITSTREAM.GENERAL.CRC，其中有效选项包括“ENABLE”（启用）或“DISABLE”（禁用）。

2) 回读 CRC/POST CRC 校验

POST_CRC 校验在配置 FPGA 之后，设计运行过程进行。

一般情况下，比特流 CRC 校验是一种独立功能，具有其自己的 CRC 校验寄存器。

POST_ CRC 校验具有用于存储校验值的不同以上比特流 CRC 的寄存器。

启用 POST_CRC 校验的目的是什么？

启用 POST_CRC 校验的目的是检测单粒子翻转 (<a href="https://china.xilinx.com/support/quality/reliability.html#seu" target="_blank" rel="noopener nofollow noopener noreferrer">SEU</a>)。SEU 导致配置存储器中的数位翻转。
POST_CRC 可与 FRAME_ECCE2 原语配合使用，以便提供针对此等错误的额外功能和更好的可见性。
可利用 FRAME_ECCE2 的输出监控错误检查和纠正 (ECC) 和回读 CRC 电路的状态。
如需了解更多有关 FRAME_ECCE2 原语的详细信息，请参阅<a href="https://china.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/xilinx2019_1/…; target="_blank" rel="noopener nofollow noopener noreferrer">《Vivado Design Suite 7 系列 FPGA 和 Zynq-7000 SoC 库指南》(UG953)。</a>

用户通常想要测试这种崩溃发生时的实例，以便确保此等错误被成功检测到。

测试插入错误的一种方法是编辑 PRE_COMPUTED CRC 值。

测试插入错误的步骤：

将以下设置放置在设计 XDC 中：

<pre>
set_property POST_CRC ENABLE [current_design]
#Enables the Post CRC checking

set_property POST_CRC_SOURCE PRE_COMPUTED [current_design]
#Determines an expected CRC value from the bitstream

set_property POST_CRC_ACTION CONTINUE [current_design]
#Even if a CRC error is detected, continue CRC checking.
#Other options include HALT, CORRECT_AND_CONTINUE and CORRECT_AND_HALT

set_property POST_CRC_INIT_FLAG ENABLE [current_design]
#Leaves the INIT_B pin enabled as a source of the CRC error signal. Useful especially if FRAME_ECC is not used</pre>

如需了解更多有关这些设置的详细信息，请参阅<a href="https://china.xilinx.com/support/documentation/sw_manuals/xilinx2019_1/…; target="_blank" rel="noopener nofollow noopener noreferrer">《Vivado Design Suite 属性参考指南》(UG912)</a>。

运行设计流程并生成比特流。

在生成了比特流之后，PRE_COMPUTED CRC 的值可在 .bit 文件中校验。

该值会是非零值。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2019-07/wen_zhang_/100044387-76067-1.pn…; alt=""></center>

若要确定 PRE_COMPUTED CRC 值在比特流中的哪个位置，可查阅<a href="https://china.xilinx.com/support/documentation/user_guides/ug470_7Serie…; target="_blank" rel="noopener nofollow noopener noreferrer">《7 系列 FPGA 配置用户指南》(UG470)</a> 中的示例 7 系列比特流。

若要测试插入错误，您就要禁用一般 CRC 校验，以便让比特流成功载入。

切记，如果对位于正常 CRC 覆盖范围内的比特流进行了任何编辑，即会标注 CRC 错误并阻止比特流加载。

若要禁用一般 CRC 校验，您应使用以下设置：

<pre>set_property BITSTREAM.GENERAL.CRC DISABLE [current_design]
#Disables the general CRC checking

set_property POST_CRC ENABLE [current_design]
#Enables the Post CRC checking

set_property POST_CRC_SOURCE PRE_COMPUTED [current_design]
#Determines an expected CRC value from the bitstream

set_property POST_CRC_ACTION CONTINUE [current_design]
#Even if a CRC error is detected, continue CRC checking.
#Other options include HALT, CORRECT_AND_CONTINUE and CORRECT_AND_HALT

set_property POST_CRC_INIT_FLAG ENABLE [current_design]
#Leaves the INIT_B pin enabled as a source of the CRC error signal.Useful especially if FRAME_ECC is not used</pre>

再次运行设计流程并生成比特流。

在生成比特流之后，您应观察 PRE_COMPUTED CRC 的值是否为零。这是禁用 GENERAL.CRC 的结果，以便进行错误测试。

由于预计有前面的非零值，要配置器件并观察其行为。

INIT_B 引脚的监控应显示 CRC 错误。

FRAME_ECCE2 也可被用于接收连接到 ILA 上的 FRAME_ECCE2 发出的输出信号。然后它将有可能观察到 CRCERROR。

下文的例化可被用于 FRAME_ECCE2 原语的连接：
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2019-07/wen_zhang_/100044387-76069-3.pn…; alt=""></center>

然后输出可被传输给 ILA。

当器件被编程后，通过校验 ILA 上的信号，它应有可能查看类似于以下示例的输出。

例如，由于未找到预期的非零 PRE_COMPUTED 值，标注了 CRCERROR 错误。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2019-07/wen_zhang_/100044387-76070-4.pn…; alt=""></center>

可以理解的是，大部分用户都想要测试错误检测，以确定在此等错误被检测到时，将会以某种形式予以报告。该测试可让用户坚信，在真实的情景中，错误会被正确检测并报告。

如上文所述，由于 SEM IP 所提供的能力，赛灵思推荐使用 SEM IP，而不是 POST_CRC。POST_CRC 的功能在较新的架构中不受支持。

原文见；https://forums.xilinx.com/t5/Design-and-Debug-Techniques-Blog/How-to-do…