虽然现在已经有多种连接仿真与射频模拟信号的信号分析工具,但重要的是要能够测量 FPGA 子电路中的信号质量[谱图、I-Q 星座图、误差矢量幅度(EVM)]。将安捷伦(Agilent)的 89601A 矢量信号分析(VSA)软件与逻辑分析仪产品(1680、1690 和 16900 家族)连接构成数字 VSA 工具。当这一工具与Xilinx ChipScope Pro 及 Agilent 跟踪内核一起使用时,就能快速和容易地对 FPGA 设计中的任何地方进行信号分析。
我们将在本文中说明这一组合工具是如何工作的 , 以及如何帮助您从 基于Xilinx DSP的电路获取最多。
数字 VSA
VSA 用基于快速傅立叶变换(FFT)的数据处理提供时域和频域显示及测量组合。图 1 是典型的 VSA 显示,其主要内容包括 I-Q 星座图(左上)、幅度谱(左下)、误差矢量(右上)和测量结果(右下)。在测量结果部分显示 EVM,该值是调制信号质量的主要指示器。
通过从捕获数据中抽取 I-Q 符号计算EVM;符号是由 QPSK、QAM 或其它调制方案定义星座图中的网格点。在抽取被测信号后,即可使用符号序列建立被称为“参考”信号的理想(理论上完美)信号。把各被测信号与参考信号比较,差值称为误差矢量(误差包含 I 和 Q,或幅度和相位成份)。组合各次捕获的误差矢量,即完成一次 EVM 测量。
虽然这一分析软件的最初目的是用于分析模拟射频信号,但它是在独立于硬件的基于 PC的软件包中完成的开发。由于 Agilent 逻辑分析仪也是基于 PC的,因此把 VSA 软件扩展至连接逻辑分析仪是很容易的。
数字基带和 IF 信号是模拟信号的表述形式。与其用仪器通过把信号数字化执行 FFT 分析(如射频信号分析仪),还不如从一开始就使用数字信号。这些模拟信号的数字版本可在逻辑分析仪中以图形风格的波形显示,这很像是示波器的显示(如 图 2 所示)。
正如您所看到的,当对总线同步采样,并且采样率符合Nyquist 要求时,逻辑分析仪就能捕获到“刚逝”或“即至”模拟信号的足够精确版本。
FPGA 动态探头
当 FPGA 动态探头与ChipScope Pro 分析仪一道工作时,即可访问 DSP 设计的任何部分,并且不需要重编译。经简化的数字无线电发送器设计被接到 Agilent 跟踪内核(ATC2),该内核是一个开关 MUX,它通过ChipScope Pro 内核插入器融入设计中。在内核插入期间,您可选择连接至跟踪内核的内部网络,以及将用于接至 MUX 输出的物理焊盘。这些焊盘再通过电路板的走线接到逻辑分析仪探头。
逻辑分析仪通过 JTAG 控制 FPGA(下载位图文件和选择线排)。在您选择新线排时,逻辑分析仪自动重配置自身,以符合现在连接至探头的网名。