1. 前言 在上篇文章里《時序分析基本概念(一)——建立時間》,我們向大家介紹了建立時間的基本概念和計算方法。本篇文章我們將通過vivado工程實例來向大家介紹如何讀懂時序分析報告。 2. vivado實例工程介紹 借用的vivado工程實例很簡單,工程的電路原理框圖如下圖所示: ? 電路功能為:在rx_data_valid信號拉高的情況下,對輸入的數據總線rx_data_bus數據做了兩次加法,最后通過tx_data_bus管腳輸出。大家可以自行下載vivado工程,具體下載方法見文章末尾。 我們對該工程進行管腳約束和時鐘約束,如下圖所示: ? 圖中時鐘約束的含義是告訴vivado工具,rx_clk時鐘的時鐘頻率為100MHz。vivado軟件只有在知道工作時鐘頻率后,才能正確的布局布線以滿足該電路工作的時序要求。 3. 工程編譯并打開時序報告 vivado工程編譯好后,打開時序分析報告。 ? 時序報告打開方法: ->先選擇“Open Implemented Design”,打開布局布線后的工程; -> 選擇“Timing”選項卡,并展開“Intra-Clock Paths”; ? 由于我們的工程只有rx_clk時鐘域,因此我們只用展開“rx_clk”時序報告,查看“Setup”報告(建立時間報告)。 ? 如果工程復雜,路徑過多,該窗口默認顯示的路徑并不全,如果沒有找到我們想查看的路徑,我們可以選擇菜單上的“Reports -> Timing -> Report Timing Summary” ? 修改Maximum number of paths per clock orpath_group至100(根據自己需要),點擊“OK”按鈕。 ? 4. 分析時序報告 比如圖中的路徑“Path7”,第一列的“Slack”指的是建立時間的松緊程度。該值為正值代表該路徑的布線滿足時序要求。“Levels”為1,代表數據路徑上的組合邏輯為1級,“High Fanout”代表該路徑的扇出為4。 ? 雙擊路徑“Path7”可以打開更詳盡的時序報告,如下圖所示。 ? ① Source Clock Path 我們先來查看源時鐘路徑,圖中用各個顏色表示了每行延時的具體含義。 ? 根據上篇文章的學習可知,以上的延時總和為源時鐘的路徑延時,對應建立時間計算公式的Tclk1,即Tclk1 = 1.868ns。 我們也可以通過綜合出來的電路圖來更直觀的查看這些路徑延時的由來,打開“SYNTHESIS-> Open Synthesized Design -> Schematic”。 ? 圖中用對應每行時序報告注釋的顏色標出了對應延時路徑的具體位置。 ② Data Path 我們再來看數據路徑時間。數據路徑時間相對簡單,主要由寄存器“buf_data_reg[0]”的內部延時Tco、走線的路徑延時以及組合邏輯引入的延時組成。圖中用不同顏色的注釋已經標注出來。 ? 走線的路徑延時 + 組合邏輯引入的延時即為數據延時Tdata。同樣的,我們通過在綜合出來的電路圖上,用每行時序報告注釋的顏色標出了對應延時路徑的具體位置。 ? 圖中buf_data_reg[0]的Q端口輸出分別連至4個綠色框標出的器件,因此該路徑的扇出為4。由于該數據路徑上,從第一個寄存器到達第二個寄存器之間只經過了1個LUT器件,因此路徑上的組合邏輯為1級。 ③ Destination Clock Path 最后我們來看目的時鐘路徑。圖中用各個顏色表示了每行延時的具體含義。 ? 表中除掉藍色的標注,其它所有顏色標注的延時總和為Tclk2。 表中還有“clock pessimism”時鐘悲觀值和“clock uncertainty”時鐘抖動值,這些值的具體由來不在本文中做詳述。 表中最后一項FDCE (Setup_CFF_SLICEM_C_D)為寄存器“tx_data_bus_reg”寄存器需要的建立時間值(Tsu)。 同樣的,我們通過在綜合出來的電路圖上,用每行時序報告注釋的顏色標出了對應延時路徑的具體位置。 ? 這樣我們通過公式最終可計算出建立時間的slack值: slack = Tcycle + Tclk2 + Tsu - (Tclk1 + Tco +Tdata) ???=10 + 1.806 + 0.025 – (1.868 + 0.078 + 0.332) = 9.553ns 和時序報告計算出來的值吻合。?
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原文標題:如何閱覽vivado工程的時序分析報告——建立時間
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