在我之前寫的FPGA時序約束教程中，有一篇中講到了虛擬時鐘：

FPGA時序約束理論篇之時鐘周期約束

但文中對虛擬時鐘的應用介紹的還不夠詳細，因此這里我們再對虛擬時鐘做一個更加細致的介紹。

首先，虛擬時鐘用于什么地方?

虛擬時鐘通常用于設定輸入和輸出的延時，即set_input_delay和set_output_delay。可能有同學忘記這兩個約束的用法了，這里我們再展示一下：

set_input_delay 0.5 -clock clkA [get_ports A]
set_output_delay 1 -clock clkB [get_ports B]

其中clkA和clkB就是我們使用create_clock創建的主時鐘或者虛擬時鐘。

主時鐘在創建的時候需要指定時鐘輸入端口，虛擬時鐘不需要指定端口，所以稱之為虛擬時鐘。那什么場景下要用到虛擬時鐘呢?

1. 外部IO的參考時鐘并不是設計中的時鐘

下圖中，外部IO的參考時鐘比設計中主時鐘的路徑上多了一個BUFFER，因此我們需要使用虛擬時鐘來進行約束。

create_clock -name sysclk -period 10 [get_ports clkin]
create_clock -name virtclk -period 10
set_clock_latency -source 1 [get_clock virtclk]
set_input_delay -clock virtclk -max 4 [get_ports dina]
set_input_delay -clock virtclk -min 2 [get_ports dina]

2. FPGA I/O路徑參考時鐘來源于內部衍生時鐘，但與主時鐘的頻率關系并不是整數倍

如果I/O路徑參考時鐘源于內部的衍生時鐘，那set_input_delay和set_output_delay約束中-clock參數后的時鐘不能是衍生時鐘，比如下圖的例子中，輸入10MHz時鐘經過了MMCM后去采輸入的數據。

a) 如果MMCM沒有負的相移而且輸出的頻率也是10MHz，那么直接使用主時鐘來約束input delay。

create_clock -period 100.000 -name clk [get_ports clk]
set_input_delay -clock clk -max 2.000 [get_ports datain]
set_input_delay -clock clk -min 1.000 [get_ports datain]

b) 如果MMCM輸出頻率是60MHz，那么這個衍生時鐘跟主時鐘并不是整數倍關系，這時就需要用到虛擬時鐘了

create_clock -period 100.000 -name clk [get_ports clk] 
create_clock -name clk_port_vclk -period 16.67
set_input_delay -clock clk_port_vclk -max 2 [get_ports datain]
set_input_delay -clock clk_port_vclk -min 1 [get_ports datain]

3. 在不修改時鐘特性的情況下針對I/O指定不同的jitter和latency

這個需求我們可以在Constraints Wizards中指定，簡單又方便

在設置完成后，可以看到Tcl Command Preview中提示的約束指令。

審核編輯：湯梓紅