FPGA静态时序分析与约束（三）、读懂vivado时序报告

系列文章目录

FPGA静态时序分析与约束（一）、理解亚稳态
FPGA静态时序分析与约束（二）、时序分析

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前言

前两篇文章介绍了什么是亚稳态？以及静态时序分析，但那些终究还是理论，那么在实际工程中，如何分析时序路径呢？如何将理论转到实际呢？

一、时序分析回顾

上篇文章我们知道了建立时间余量和保持时间余量公式为：

• 数据到达时间 Data Arrival time = Tclk1 + Tco + Tdata
• 数据锁存时间 Data Required Time = 锁存沿时间 + Tclk2 - Tsu
• 建立余量公式Setup Slack= 数据锁存时间 - 数据抵达时间

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• 数据保持时间 Data Hold Time = Tclk1 + Tco + Tdata +时钟周期
• 数据锁存时间 Data Required Time = 锁存沿 + Tclk2 + Th
• 保持余量 = 数据保持时间 - 数据锁存时间

二、打开vivado任意工程

平台：vivado2020.1

2.1 工程布局路由成功后，点击vivado左侧IMPLEMENTATION->再点击Report Timing Summary

2.2 在弹出的界面下面的命令栏，点击Timing

1. 方框1里：
   ①：整个设计的时序总结，如右边两个方框所示
   ②：整个设计里所有使用的时钟
   ③：相同时钟域路径
   ④：异步时钟域路径
2. 方框2显示的是建立时间总共的信息：
   ①：最差建立时间余量
   ②：总的负建立时间余量之和
   ③：建立时间违规的节点路径数量
   ④：总的节点建立时间路径数量
3. 方框3显示的是保持时间总共的信息：
   ①：最差的保持时间余量
   ②：总的负保持时间余量之和
   ③：保持时间违规的节点路径数量
   ④：总的节点保持时间路径数量

2.3 点击方框1里面的intra-Clock Paths

随便点击一个时钟域，看右侧的路径

右侧会显示最差的时序的路径（默认十条），双击path21

1. 为该路径的时序余量，等于Data Required Time - Data Arrival time
2. 该路径源时钟，这里是27M，周期37.037ns
3. 该路径目的时钟，因为这里是同时钟域下的节点路径，所以也是27M，周期37.037ns
4. 时序模型为建立时间
5. 理想的建立时间为一个周期，参考FPGA静态时序分析与约束（二）、时序分析
6. 这条路径总的数据延迟时间，Tdata
7. 时钟偏斜
8. 时钟的不确定性
9. 源时钟路径
10. 数据路径
11. 目的时钟路径

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三、分析静态时序路径

3.1 分析源时钟路径

1. 时钟从外部管脚进来，经过IBUF，延迟了1.526ns
2. 再经过走线net 延迟了2.18ns
3. 然后进入BUFG延迟了0.093ns
4. 最后经过走线net延迟了1.225ns，到达源寄存器时钟端口
5. 总共源时钟路径Tclk1 = 1.526 + 2.18 + 0.093 + 1.225 = 5.024

3.2 分析数据路径

1. 数据经过源寄存器Tco时间0.223ns
2. 数据经过走线net延迟了4.641ns
3. 数据再经过组合逻辑延迟了0.043ns
4. 数据最后经过走线延迟了5.485ns
5. 根据公式Data Arrival time = Tclk1 + Tco + Tdata=5.024 + 0.223 + （4.641 + 0.043 + 5.485）=15.417ns

3.3 分析目的时钟路径

1. 锁存沿时间，一个时钟周期37.037ns
2. 进入IBUF延迟了1.394ns
3. 经过走线延迟了2.022ns
4. 经过BUFG延迟了0.083
5. 走线延迟了1.444ns
6. 时钟悲观延迟，由软件自动算出的延迟0.313ns
7. 时钟不确定性因素，-0.035ns
8. 寄存器建立时间0.281ns
9. Data Required Time = 锁存沿时间 + Tclk2 - Tsu=37.037 + （1.394+2.022+0.083+1.444+0.313 -0.035）-0.281=41.977ns

四、 计算建立时间余量

根据建立余量公式Setup Slack= 数据锁存时间 - 数据抵达时间=41.977-15.417=26.560ns

和显示时间余量的一样。

以上就是对viavdo建立时间余量报告的解读，保持时间同理。

FPGA静态时序分析与约束（四）、时序约束