第 1 类:时序 - 2023.2 简体中文

Vivado Design Suite 用户指南: 设计分析与收敛技巧 (UG906)

Document ID
UG906
Release Date
2023-10-19
Version
2023.2 简体中文
  • “Timing Analysis”(时序分析):“Path Type”(路径类型)和“Requirement”(要求)详列了时序分析类型(SETUP 或 HOLD)和时序路径要求。“Slack”(裕量)指示根据时序约束规定的时序分析,时序路径要求是否已得到满足。“Timing Exception”(时序例外)指示是否已将任何时序例外(例如,多周期路径或最大延迟)应用于时序路径。

    检查路径要求通常是对时序约束缺失或不正确问题进行调试的第 1 步:

    • 对于建立时间要求低于 4 ns 的路径,必须加以审查并验证其在设计中的有效性,对于时钟域交汇路径尤其如此。
    • 对于建立时间要求小于 2 ns 的路径,通常此类路径难以满足时序,因而必须避免,对于早期架构尤其如此。
    • 通常如果建立时间要求较小,请检查是否缺失时序例外约束,并检查源和目标时钟沿。时序分析始终假定源与目标时钟沿之间存在最小的正差值,除非被时序例外约束覆盖。
    • 对于保持路径要求为正值的要求,必须加以审查,因为此类要求不常见且难以满足。当保持路径要求为正值时,请检查对于可能仅应用于建立分析路径的保持分析,是否缺失多周期路径约束。此外,还需检查源时钟与目标时钟之间的关系是否正确。
  • “Datapath”(数据路径):“Path Delay”(路径延迟)、“Logic Delay”(逻辑延迟)和“Net Delay”(信号线延迟)详列了数据路径延迟总量及其细分,按逻辑单元和信号线显示其所占延迟比例。
    • 如果“Logic Delay”在数据路径延迟总量中所占比例异常高,例如,达 50% 甚至更高,那么建议检查数据路径逻辑深度和逻辑路径上的单元类型,可能需要修改 RTL 或综合选项以减少路径深度或者使用延迟较小的单元。
    • 如果“Net Delay”在建立路径的路径延迟总量中占绝对主导地位,且“Requirement”合理,则建议对本部分中所列的路径的部分物理特性和属性特性进行分析。具体需要查看的项包括“High Fanout”(高扇出)和“Cumulative Fanout”(累积扇出)特性,以便了解路径中的部分信号线是否存在高扇出,以及是否可能导致出现布局问题。此外,还要检查“Hold Fix Detour”特性,以了解在路径上是否发生了保持修复。
    重要: LUT 输入管脚具有不同的延迟特性。索引值较高的物理管脚(或站点管脚)比索引值较低的管脚更快。请注意 7 系列与 UltraScale™ 器件 LUT 延迟报告之间的差异。在 7 系列器件中,LUT 延迟的可变部分作为 LUT 前的信号线延迟的一部分来进行报告。在 UltraScale 器件中,LUT 延迟的可变部分作为逻辑延迟来报告。因此,7 系列器件的 Net Delay/Logic Delay 比值将大于 UltraScale 器件的比值。
  • “Clocks”(时钟):有关时序路径时钟的“Start Point Clock”(起点时钟)、“End Point Clock”(端点时钟)、“Clock Relationship”(时钟关系)和“Clock Skew”(时钟偏差)详细信息。“Start Point Clock”和“Endpoint Clock”分别列出了对应的时序路径源时钟和目标时钟。
    • 检查“Clock Relationship”(时钟关系)是否正确且符合预期。对于时钟内部路径或同步时钟域交汇路径,关系标记为“Safely Timed”(已安全定时)。您必须验证“Requirement”和“Clock Skew”是否合理。对于异步时钟,此关系标记为“No Common Primary Clock”(无公共基准时钟)、“No Common Period”(无公共周期)、“No Common Node”(无公共节点)或“No Common Phase”(无公共相位)。时序例外必须覆盖异步时钟域交汇路径(检查“Timing Exception”值)。
    • 检查“Clock Skew”是否合理。在分析时钟偏差时,请检查级联时钟缓冲器的时钟树结构。在 7 系列器件中,请检查源时钟和目标时钟的不同时钟缓冲器类型。在 UltraScale 中,可能需要检查时钟信号线的布局布线,因为它取决于逻辑负载布局。跨越时钟区域边界或 I/O 列可能导致时钟偏差增大,这符合预期。
    注释: 在时序报告中可提供 report_design_analysis 所提供的几乎所有“Timing Characteristics”(时序特性)。