|
FPGA设计中关于时序约束
关于FPGA设计中，时序约束的定义的总结说明
1.全局时序约束
1.1 PERIOD约束
用于约束同一时间域中同步逻辑单元之间的时序关系，PERIOD约束会自动处理寄存器时钟端的反相问题，即，如果相邻同步元件时钟相位取反，那么它们之间的延时将被默认PERIOD约束值的一半。
NET “net_name” PERIOD = period {HIGH|LOW} [high_or_low_time];
最小时钟周期的计算： Tclk ＝ Tcko ＋ Tnet ＋Tlogic ＋ Tsetup － Tclk_skew; 其中，Tcko为从时钟输入到DFF输出端的时钟输出时间，Tnet为网线延时，Tlogic为同步元件之间的组合逻辑延时，Tsetup为同步元件的建立时间。
1.2 OFFSET约束
用于约束数据的建立时间和保持时间，主要是输入PAD到同步单元和同步单元到输出PAD的时序关系
OFFSET_IN_BEFORE用于定义输入数据比有效时钟沿提前多长时间准备好，其芯片内部与输入引脚相连的组合逻辑的延时不能大于该时间，否则，输入的数据就达不到要求的建立时间。
OFFSET_IN_AFTER用于定义输入数据在有效时钟沿后多长时间到达芯片的输入引脚，其作用和BEFORE是一样的，不过BEFORE的时钟沿是AFTER的下一个沿，如果一起定义的话。
上述约束用于设定在数据输入时，保证有效时钟沿到来时，数据已经达到稳定。
OFFSET_OUT_AFTER用于定义了输出数据在有效时钟沿之后多长时间之内保持稳定，其实是定义了输出的最大的数据保持时间，芯片内部的输出延时必须小于这个值。
OFFSET_OUT_BEFORE用于定义在下一个时钟信号到来之前的某个时间，必须输出数据，以供下一级器件使用。
这些约束用于对设计输出端的数据输出进行约束，以满足下一级器件的建立时间的要求，保证下一级的采样数据是稳定可靠的。
2.特定约束
2.1 FROM_TO约束
用于定义两个逻辑组之间的时序约束，以及对两者之间的逻辑和布线延时进行控制，这两个逻辑组的定义可以是预定义也可以是用户自己定义。
通常用于约束多周期路径（Multi-Cycle），时钟无关的数据路径，False路径等。对于组合逻辑和慢速信号逻辑的约束经常使用。
所谓多周期路径：主要的形式为，寄存器采用同一个时钟驱动，但是有些寄存器需要用使能信号来进行控制，由于使能信号的频率较低，所以，在这个路径的传输过程中，存在着多个时钟周期进行传输的情况。
对于这种情况，约束要比全局约束松，可以先进行时钟周期约束，再对这个路径进行松绑约束，用FROM-TO。
所谓多时钟域：主要的形式是寄存器的两个时钟完全独立的，可以先对每个时钟所驱动的寄存器或分组进行周期约束，然后在对两个寄存器（分组）进行FROM-TO约束。
2.2 最大延时约束MAXDELAY
用于定义特定网络上的最大延时，只能定义到网络上。
2.3 最大偏移约束MAXSKEW
SKEW用于定义同一点驱动的时钟信号经过路径传播之后，到达两个或多个终点的时间差，这个约束用于定义特定的网线上的偏移不大于某个时间。
2.4 TIG/False路径约束
用于对不需要约束的路径（即与约束无关的路径）进行说明。推荐用这个约束来减少设计中受约束路径的数量。
对于静态时序分析中无法达到要求的情况，即slack为负值的情况，找到关键路径，主要的原因可能是，关键路径本身是一条TIG路径或是多周期路径，应该通过修改约束来改进这个问题。如果不是这样，当延迟值在目标延迟的20％的范围内，使用synplify 的-improve命令来重新综合优化设计，当超出20％，则需要重新修改设计，比如流水线，FSM或资源共享等方法。
2.5 SYSTEM_JITTER系统时钟抖动约束
用于定义设计中的系统时钟抖动的最大值。
3. 分组约束
3.1 TNM和TNM_NET约束
TNM和TNMNET约束都是用于用户定义新的时序约束分组。两者的不同是TNM进行分组不可以穿越IBUF和BUFG，而TNM_NET则可以，也就是说，如果用TNM定义一个PADS分组，只能对这个PAD进行约束，而如果使用TNM_NET约束，则会把IBUFG后面的连接网络都加入到这个约束中来。
TNM_NET约束只能用于网线上，否则被忽略。
{NET|INST|PIN} "object_name(signals_name)" TNM/TNM_NET = predefined_group or "identifier(net_name)";
3.2 TIMEGRP约束
用于使已有的分组合并，构成新的分组，或用排除的方法构成新的分组。已有的分组包括预定义的分组和用户自己定义产生的分组。
TIMEGRP "newgrp_name" = "grp_name1" "grp_name2";
TIMEGRP "newgrp_name" = "grp_name1" EXCEPT "grp_name2";
定义受时钟沿控制的触发器分组，如RISING或FALLING沿触发的分组。
TIMEGRP "newgrp_name" = RISING/FALLING "grp_name1";
定义受门控信号控制的锁存器分组，如TRANSLO或TRANSHI的电平控制的分组
TIMEGRP "newgrp_name" = TRANSLO/TRANSHI "grp_name1";
3.3 TPTHRU约束
用于定义一个或一组中间点，以便在其它时序约束定义中来进行标识，我认为有点象电路图中的网络命名。如下
INST FF1 TNM = "start";
INST FF2 TNM = "endpt";
NET “mynet” TPTHRU＝ “ABC”；
TIMESPEC “TS_path" = FROM "start" THRU "ABC" TO "endpt" 30;
4.TIMESPEC
TIMESPEC是关于时序约束定义的一个基本时序相关约束，它在时序规范中作为标识符，表示本约束为时序规范。
TIMESPEC ”TSidentifier“ ＝ XXXXX XXXXX XXXXXXX
TSidentifier作为时序规范，成为TS属性定义。
PERIOD约束，FROM-TO约束等都需要使用这个格式。
|
