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开发者分享 | 利用 IP 中的集成调试功能来调试 PCI Express 链接训练问题

由 judy 提交于

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赛灵思 PCI Express IP 随附以下集成调试功能。

<li>JTAG 调试器</li>

<li>启用 In-System IBERT

<li>第三代模式解扰器
<&nbsp;>
“JTAG 调试器 (JTAG Debugger)”可提供以下信息来帮助调试 PCI Express 链接训练问题：

<li>LTSSM 状态的图形化视图</li>

<li>基于 GUI 的接收器检测状态（对应已配置的每个通道）</li>

<li>PHY RST 状态机的状态</li>

In-system IBERT 可提供 PCIe 链接眼图。“JTAG Debugger”和“In-system IBERT”功能结合在一起即可提供即时信息，用于判断链接训练问题的可能原因。在本篇博文中，我们将讲解如何使用这些功能。本篇博文基于赛灵思 VCU118 开发板随附的 UltraScale+ 器件。

“第三代模式解扰器 (Gen3 Mode Descrambler)”选项可提供发生扰码的 PIPE 数据的解码接口。它允许用户查看 PCIe 链接上的数据包。如需了解有关该功能以及数据包解码方法的详细信息，请参阅博文（链接如下）。

https://forums.xilinx.com/t5/Design-and-Debug-Techniques-Blog/Demystify…

IP 配置 GUI 包含“添加调试选项 (Add. Debug Options)”选项卡。请选中“启用 JTAG 调试器 (Enable JTAG Debugger)”。

在GUI 中配置其它 IP 参数后，生成 IP 并打开示例设计。

请确保在设计示例的“Design Sources”层级中包含调试封装模块，如下所示：
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101670-1.p…; alt=""></center>

请选择正确的比特文件和 .ltx 文件，以生成比特流并对器件进行编程。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101671-2.p…; alt=""></center>

根据所使用的 Vivado 工具版本，您可能会看到如下错误。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101672-3.p…; alt=""></center>

如果看到以上错误消息，请在 Vivado Tcl Console 中运行以下命令。
<pre>
set_param xicom.use_bitstream_version_check false
</pre>
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101673-4.p…; alt=""></center>

对器件重新进行编程。

成功完成目标器件编程后，应在硬件窗口中显示 AXI 核“hw_axi_1”。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101674-5.p…; alt=""></center>

在工程目录中如下所示位置下，您将找到 4 个 .tcl 文件。

“test_rd.tcl”文件可读取 BRAM 中存储的调试数据，并输出 *.dat 文件，如下所示。其它 Tcl 文件可读取这些 *.dat 文件，以分别绘制 LTSSM、PHY RST 状态机和“接收器检测 (Receiver Detect)”的图形化视图。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101675-6.p…; alt=""></center>
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101676-7.p…; alt=""></center>

draw_ltssm.tcl、draw_reset.tcl 和 draw_rxdet.tcl 脚本将使用 ActiveTcl 来执行。

如果您尝试在 Vivado Tcl Console 中执行这些脚本，那么 Vivado 工具将出错并退出。

下图显示了通过“draw_ltssm.tcl”脚本生成的 LTSSM 图示：
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101677-8.p…; alt=""></center>

•绿色 - 采集窗口期间转换的状态

•橙色 - 最终状态

•红色箭头 - 最终转换状态

•箭头旁的数字 - 表示两个状态之间发生的转换次数

上图来自于某个有效的案例场景，其中链接训练正确无误并达成稳定的“L0”状态。当链接训练失败时，“Detect”气泡可能为橙色，表明 IP 无法检测到接收器。同样，您可能看到某一箭头旁的数字较大，表明可能存在不稳定的链接。

下图显示了使用“draw_reset.tcl”脚本生成的 PHY RST 状态机。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101678-9.p…; alt=""></center>

下图显示了使用“draw_rxdet.tcl”脚本生成的“Receiver Detect”状态：
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101679-10…; alt=""></center>

如上所示，绿色点表明对应通道内成功完成接收器检测。GUI 还可提供有关协商的链接宽度的信息。

要采集 PCIe 链接眼图，请在 IP 配置 GUI 的“Add. Debug Options”选项卡中选择“启用 In-System IBERT (Enable In-System IBERT)”选项。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101680-11…; alt=""></center>

与使用“JTAG Debugger”选项时相似，生成 IP 并打开示例设计。

确保在示例设计的“Design Sources”层级中可以看到“System IBERT”模块。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101681-12…; alt=""></center>

生成比特流并用比特文件和 .ltx 文件进行编程。

请参阅 https://china.xilinx.com/support/answers/72471.html ，

以获取有关 IBERT 扫描必需配置的详细信息。下图显示了通过“In-System IBERT”功能生成的眼图。
<center><img src="http://xilinx.eetrend.com/files/2020-07/wen_zhang_/100050314-101682-13…; alt=""></center>

以上扫描中的眼图来自于正常运行的 PCIe 链接。在无效链接中，您可能会看到蓝色区域极小，表明链接中可能存在信号完整性问题。

在以下答复记录中提供了有关按本文所述方式使用赛灵思 IP 中的集成 PCIe 调试功能的详细步骤：

https://china.xilinx.com/support/answers/72471.html

如果您在使用调试功能生成的图示和眼图中看到问题，请参阅以下答复记录，其中提供了有关如何调试 PCIe 链接问题的信息。使用调试功能所获取的结果将有助于缩小问题可能原因的范围，从而简化调试过程。

https://china.xilinx.com/support/answers/73361.html