在衔接上一讲的基础上,推出了,针对时序约束的解决方案,这些方案来源于多方资料、以及官网资料的阅读总结。不少人总说,好的时序都是设计出来的,不是约束出来的,想必,这种话你一定听过无数次,但是对于不知谁说这话的人,也是概不负责。那你告诉我,什么叫好的设计?你觉得你的代码好,我还觉得我的比你更好呢?有什么评判标准呢?这些东西,几乎没人会提及,更是让我这种处女座,让多少学到信心十足的人,打击了信心,不想学习下去。作为一个立志10年后转行的人,有必要从官网下手,从各方资料下手,来讲清楚这其中的来龙去脉。

如果,你现在还是连setup的slack和hold的slack还没搞清楚,那我建议你好好看一下上一篇文章,特别是最后必备公式的部分。

1、TIme-quest的GUI

首先,我们点进去都会叫我们选择一个模型,来建立网表。如果,我们选择slow模型,那么我们知道对setup slack自然会有影响更大,如果我们选择fast模型,就会对hold slack的模型影响更大。在Intel FPGA设计中,时序约束是确保设计满足性能要求的关键步骤。时序约束涉及到设置设计的时钟路径,以确保数据能在正确的时间到达目的地,从而避免错误或延迟。

将详细阐述Intel FPGA时序约束的解决方案,以及如何通过TimeQuest工具进行时序分析。了解时序的基本概念至关重要。时序主要包含两个关键指标:建立时间(setup)和保持时间(hold)。建立时间是指数据必须在时钟边沿到来前稳定的时间,而保持时间是指数据在时钟边沿之后仍需保持稳定的时间。这两个参数直接影响设计的正确性和性能。

TimeQuest是一款强大的时序分析工具,它允许设计者指定模型,如slow或fast模型,来评估不同条件下的时序性能。选择slow模型通常会强调setup slack的分析,因为在较慢的工艺条件下,满足建立时间更为困难。相反,fast模型则更关注hold slack,以确保在最佳工艺条件下也能保持正确性。

在进行时序约束时,我们需要关注关键路径,即影响设计速度性能的主要路径。通过TimeQuest的GUI,可以查看和分析这些路径,以便进行优化。例如,可以调整时钟树结构,减少clock skew(时钟偏移),确保时钟信号到达各个逻辑单元的同步性。

芯片规划(Chip Planner)在布局布线完成后,会显示资源的使用情况。颜色编码的区域代表不同的资源状态,如黑色表示不可用,蓝色表示已分配,深蓝色表示使用了更多的逻辑单元(LAB)。每个LAB包含16个LE(逻辑元素),LE是FPGA中的基本逻辑构建单元,而LUT(查找表)则是实现组合逻辑的核心。

对于时序计算,我们需要考虑从时钟源到各元件的路径延迟。比如,从FPGA的时钟管脚到PLL,再到各个寄存器(REG1和REG2)的延迟,以及数据路径的延迟。通过这些数据,我们可以计算出setup slack和hold slack,如例子所示:

对于建立时间余量(Tslack)的计算,公式为:

Tslack =时钟周期(Tcycle) -时钟路径延迟-时钟到数据路径延迟-建立时间要求(Tsetup)

而对于保持时间余量(Thold),公式为:

Thold =时钟周期+数据路径延迟- (时钟路径延迟+时钟到数据路径延迟+保持时间要求(Thold))

通过理解和应用这些公式,可以有效地评估和改进设计的时序性能。

总结来说,理解Intel FPGA的时序约束并运用TimeQuest进行分析是提高设计效率和性能的关键。从选择适当的模型,分析关键路径,到进行时序计算,每一个环节都需要精确把握。随着学习的深入,包括IO约束在内的更多高级主题将进一步完善我们的时序管理能力。的总结为初学者提供一个基础的时序约束解决方案框架,帮助他们更好地应对复杂的FPGA设计挑战。