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FPGA設(shè)計(jì)中關(guān)于時(shí)序約束
關(guān)于FPGA設(shè)計(jì)中，時(shí)序約束的定義的總結(jié)說明
1.全局時(shí)序約束
1.1 PERIOD約束
用于約束同一時(shí)間域中同步邏輯單元之間的時(shí)序關(guān)系，PERIOD約束會自動處理寄存器時(shí)鐘端的反相問題，即，如果相鄰?fù)皆r(shí)鐘相位取反，那么它們之間的延時(shí)將被默認(rèn)PERIOD約束值的一半。
NET “net_name” PERIOD = period {HIGH|LOW} [high_or_low_time];
最小時(shí)鐘周期的計(jì)算： Tclk ＝ Tcko ＋ Tnet ＋Tlogic ＋ Tsetup － Tclk_skew; 其中，Tcko為從時(shí)鐘輸入到DFF輸出端的時(shí)鐘輸出時(shí)間，Tnet為網(wǎng)線延時(shí)，Tlogic為同步元件之間的組合邏輯延時(shí)，Tsetup為同步元件的建立時(shí)間。
1.2 OFFSET約束
用于約束數(shù)據(jù)的建立時(shí)間和保持時(shí)間，主要是輸入PAD到同步單元和同步單元到輸出PAD的時(shí)序關(guān)系
OFFSET_IN_BEFORE用于定義輸入數(shù)據(jù)比有效時(shí)鐘沿提前多長時(shí)間準(zhǔn)備好，其芯片內(nèi)部與輸入引腳相連的組合邏輯的延時(shí)不能大于該時(shí)間，否則，輸入的數(shù)據(jù)就達(dá)不到要求的建立時(shí)間。
OFFSET_IN_AFTER用于定義輸入數(shù)據(jù)在有效時(shí)鐘沿后多長時(shí)間到達(dá)芯片的輸入引腳，其作用和BEFORE是一樣的，不過BEFORE的時(shí)鐘沿是AFTER的下一個(gè)沿，如果一起定義的話。
上述約束用于設(shè)定在數(shù)據(jù)輸入時(shí)，保證有效時(shí)鐘沿到來時(shí)，數(shù)據(jù)已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定。
OFFSET_OUT_AFTER用于定義了輸出數(shù)據(jù)在有效時(shí)鐘沿之后多長時(shí)間之內(nèi)保持穩(wěn)定，其實(shí)是定義了輸出的最大的數(shù)據(jù)保持時(shí)間，芯片內(nèi)部的輸出延時(shí)必須小于這個(gè)值。
OFFSET_OUT_BEFORE用于定義在下一個(gè)時(shí)鐘信號到來之前的某個(gè)時(shí)間，必須輸出數(shù)據(jù)，以供下一級器件使用。
這些約束用于對設(shè)計(jì)輸出端的數(shù)據(jù)輸出進(jìn)行約束，以滿足下一級器件的建立時(shí)間的要求，保證下一級的采樣數(shù)據(jù)是穩(wěn)定可靠的。
2.特定約束
2.1 FROM_TO約束
用于定義兩個(gè)邏輯組之間的時(shí)序約束，以及對兩者之間的邏輯和布線延時(shí)進(jìn)行控制，這兩個(gè)邏輯組的定義可以是預(yù)定義也可以是用戶自己定義。
通常用于約束多周期路徑（Multi-Cycle），時(shí)鐘無關(guān)的數(shù)據(jù)路徑，F(xiàn)alse路徑等。對于組合邏輯和慢速信號邏輯的約束經(jīng)常使用。
所謂多周期路徑：主要的形式為，寄存器采用同一個(gè)時(shí)鐘驅(qū)動，但是有些寄存器需要用使能信號來進(jìn)行控制，由于使能信號的頻率較低，所以，在這個(gè)路徑的傳輸過程中，存在著多個(gè)時(shí)鐘周期進(jìn)行傳輸?shù)那闆r。
對于這種情況，約束要比全局約束松，可以先進(jìn)行時(shí)鐘周期約束，再對這個(gè)路徑進(jìn)行松綁約束，用FROM-TO。
所謂多時(shí)鐘域：主要的形式是寄存器的兩個(gè)時(shí)鐘完全獨(dú)立的，可以先對每個(gè)時(shí)鐘所驅(qū)動的寄存器或分組進(jìn)行周期約束，然后在對兩個(gè)寄存器（分組）進(jìn)行FROM-TO約束。
2.2 最大延時(shí)約束MAXDELAY
用于定義特定網(wǎng)絡(luò)上的最大延時(shí)，只能定義到網(wǎng)絡(luò)上。
2.3 最大偏移約束MAXSKEW
SKEW用于定義同一點(diǎn)驅(qū)動的時(shí)鐘信號經(jīng)過路徑傳播之后，到達(dá)兩個(gè)或多個(gè)終點(diǎn)的時(shí)間差，這個(gè)約束用于定義特定的網(wǎng)線上的偏移不大于某個(gè)時(shí)間。
2.4 TIG/False路徑約束
用于對不需要約束的路徑（即與約束無關(guān)的路徑）進(jìn)行說明。推薦用這個(gè)約束來減少設(shè)計(jì)中受約束路徑的數(shù)量。
對于靜態(tài)時(shí)序分析中無法達(dá)到要求的情況，即slack為負(fù)值的情況，找到關(guān)鍵路徑，主要的原因可能是，關(guān)鍵路徑本身是一條TIG路徑或是多周期路徑，應(yīng)該通過修改約束來改進(jìn)這個(gè)問題。如果不是這樣，當(dāng)延遲值在目標(biāo)延遲的20％的范圍內(nèi)，使用synplify 的-improve命令來重新綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)，當(dāng)超出20％，則需要重新修改設(shè)計(jì)，比如流水線，F(xiàn)SM或資源共享等方法。
2.5 SYSTEM_JITTER系統(tǒng)時(shí)鐘抖動約束
用于定義設(shè)計(jì)中的系統(tǒng)時(shí)鐘抖動的最大值。
3. 分組約束
3.1 TNM和TNM_NET約束
TNM和TNMNET約束都是用于用戶定義新的時(shí)序約束分組。兩者的不同是TNM進(jìn)行分組不可以穿越IBUF和BUFG，而TNM_NET則可以，也就是說，如果用TNM定義一個(gè)PADS分組，只能對這個(gè)PAD進(jìn)行約束，而如果使用TNM_NET約束，則會把IBUFG后面的連接網(wǎng)絡(luò)都加入到這個(gè)約束中來。
TNM_NET約束只能用于網(wǎng)線上，否則被忽略。
{NET|INST|PIN} "object_name(signals_name)" TNM/TNM_NET = predefined_group or "identifier(net_name)";
3.2 TIMEGRP約束
用于使已有的分組合并，構(gòu)成新的分組，或用排除的方法構(gòu)成新的分組。已有的分組包括預(yù)定義的分組和用戶自己定義產(chǎn)生的分組。
TIMEGRP "newgrp_name" = "grp_name1" "grp_name2";
TIMEGRP "newgrp_name" = "grp_name1" EXCEPT "grp_name2";
定義受時(shí)鐘沿控制的觸發(fā)器分組，如RISING或FALLING沿觸發(fā)的分組。
TIMEGRP "newgrp_name" = RISING/FALLING "grp_name1";
定義受門控信號控制的鎖存器分組，如TRANSLO或TRANSHI的電平控制的分組
TIMEGRP "newgrp_name" = TRANSLO/TRANSHI "grp_name1";
3.3 TPTHRU約束
用于定義一個(gè)或一組中間點(diǎn)，以便在其它時(shí)序約束定義中來進(jìn)行標(biāo)識，我認(rèn)為有點(diǎn)象電路圖中的網(wǎng)絡(luò)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是關(guān)于時(shí)序約束定義的一個(gè)基本時(shí)序相關(guān)約束，它在時(shí)序規(guī)范中作為標(biāo)識符，表示本約束為時(shí)序規(guī)范。
TIMESPEC ”TSidentifier“ ＝ XXXXX XXXXX XXXXXXX
TSidentifier作為時(shí)序規(guī)范，成為TS屬性定義。
PERIOD約束，F(xiàn)ROM-TO約束等都需要使用這個(gè)格式。
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