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FPGA时序约束

fpga开发

时序的各种概念详见这一篇：FPGA时序分析_居安士的博客-CSDN博客

目录
时钟周期约束
主时钟
Generated Clocks（生成时钟）
计数器分频
锁相环、MMCM
分组约束
输入约束
输出约束
输入-输出约束
虚拟时钟约束
多周期约束
无需做时序约束Types of False Paths

时钟周期约束 FPGA时序约束
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如上图，有两种表示方法，可以说period或者waveform
主时钟 主时钟指的是晶振输入给FPGA管脚的时钟，或者采用高速收发器的方法
FPGA时序约束
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对主时钟进行约束，用create_clock：
代码示例create_clock -period 10 [get_ports sysclk]
意思是创建一个周期10ns的时钟，时钟管脚是sysclk（晶振的输出）
FPGA时序约束
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还有一种使用高速收发器产生主时钟的方法，高速收发器rxclk经过MMCM
create_clock -name rxclk -period 3.33 [get_pins gt0/RXOUTCLK]
内部模块用pins，FPGA管脚用port

Generated Clocks（生成时钟） 比如计数器分频得到的时钟，用PLL生成的时钟，也需要约束
计数器分频
FPGA时序约束
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约束的时候先约束主时钟，再约生成时钟
create_clock -name clkin -period 10 [get_ports clkin]
如图是一个2分频电路
# Option 1:
create_generated_clock -name clkdiv2 -source [get_ports clkin] -divide_by 2 \ [get_pins REGA/Q]
REGA/Q：regA的Q端口（粉圈处）
# Option 2:
create_generated_clock -name clkdiv2 -source [get_pins REGA/C] -divide_by 2 \ [get_pins REGA/Q]
FPGA时序约束
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此外，还可以用沿来定义：
create_generated_clock -name clkdiv2 -source [get_pins REGA/C] \ -edges {1 3 5} [get_pins REGA/Q]
clkdiv2 一个周期里面有clkin 3个时钟沿（1 3 5）
锁相环、MMCM
FPGA时序约束
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由锁相环和MMCM生成的时钟无需约束，vivado会自动约束
分组约束
需把不同晶振的不同的时钟分成一组，否则布局布线时会很慢
FPGA时序约束
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osc1和osc2为两个晶振，分别输出clka，b，c，d和clke，f，g，h，代码如下：
set_clock_groups –name async_clk0_clk1 –asynchronous \
【FPGA时序约束】–group [get_clocks –include_generated_clocks clk0] \
–group [get_clocks –include_generated_clocks clk1]
FPGA时序约束
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clk0和clk1经过BUFG（经过选择，只有一个时钟作用在电路上）互斥时钟分组：
set_clock_groups –name exclusive_clk0_clk1 –physically_exclusive \ –group clk0 –group clk1

输入约束set_input_delay [-clock args] [-reference_pin args] [-clock_fall] [-rise] [-fall] [-max] [-min]
[-add_delay] [-network_latency_included] [-source_latency_included] [-quiet] [-verbose] delay objects
FPGA时序约束
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create_clock –name sysclk –period 10 [get_ports clk]首先约束主时钟
set_input_delay –clock sysclk 4 [get_ports din]约束输入延迟
这样的目的是，告诉FPGA，数据传输的时间要小于6ns

约束最大值和最小值
FPGA时序约束
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set_input_delay –clock sysclk –max 4 [get_ports din]建立时间检测会用到
set_input_delay –clock sysclk –min 2 [get_ports din]保持时钟检测会用到

双沿采集数据的情况
FPGA时序约束
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set_input_delay 1 –min –clock Clk [get_ports Data_In]上升沿最小1ns延时
set_input_delay 2 –max –clock Clk [get_ports Data_In]上升沿最大2ns延时
set_input_delay 1 –min –clock Clk [get_ports Data_In]\ -clock_fall –add_delay下降沿最小1ns延时
set_input_delay 2 –max –clock Clk [get_ports Data_In]\ -clock_fall –add_delay下降沿最大2ns延时

输出约束 FPGA时序约束
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create_clock –name sysclk –period 10 [get_ports clkin]
set_output_delay –clock sysclk 6 [get_ports din]

最大延时和最小延时的约束
FPGA时序约束
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create_clock –name sysclk –period 10 [get_ports clkin]
set_output_delay –clock sysclk –max 2 [get_ports dout]约束建立时间
set_output_delay –clock sysclk –min -1 [get_ports dout]hold time要取负
数据手册可以看到建立时间和保持时间的数值

双沿情况
FPGA时序约束
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set_output_delay –min -1 –clock Clk [get_ports Data_Out]
set_output_delay –max 3 –clock Clk [get_ports Data_Out]
set_output_delay –min -1 –clock Clk [get_ports Data_Out]\ -clock_fall –add_delay
set_output_delay –max 3 –clock Clk [get_ports Data_Out]\ -clock_fall –add_delay
FPGA时序约束
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输入-输出约束 对组合逻辑延时进行约束，基本不需要
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set_max_delay 15 –from [get_ports din] –to [get_ports dout]

虚拟时钟约束 FPGA时序约束
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FPGA时序约束
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FPGA时序约束
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多周期约束 FPGA时序约束
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FPGA时序约束
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set_multicycle_path -from [get_cells rega] -to [get_cells rega] –setup -end 2
set_multicycle_path -from [get_cells regb] -to [get_cells regb] –hold -end 1
*语句中数字的含义：
对于-setup：表示该多周期路径所需要的时钟周期个数；
对于-hold：表示相对于缺省捕获沿（图中的Default hold）,实际捕获沿 （图中的New hold）应回调的时钟周期个数
*参考时钟周期的选取：
-end表示参考时钟为捕获端（收端）所用时钟，对于-setup缺省为-end
-start表示参考时钟为发送端（发端）所用时钟，对于-hold缺省为-start

无需做时序约束Types of False Paths 组合逻辑
FPGA时序约束
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时序逻辑
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