時序約束中如何精確找到匹配的template？

時序約束中的

set_input_delay/set_output_delay約束一直是一個難點(diǎn)，無論是概念、約束值的計算，還是最終的路徑分析，每一次都要費(fèi)一番腦子。Vivado為方便用戶創(chuàng)建輸入輸出接口的約束，整理出了一套非常實(shí)用的InputDelay/Output Delay Constraints Language Templates。只需根據(jù)接口信號的特征匹配到對應(yīng)的template分類，就可以輕松套用模板中的公式創(chuàng)建約束。

本文將通過3個例子來展示，如何精確找到匹配的template。

01Input Delay/Output Delay Constraints Language Template

首先來介紹下Vivado的language Template。在Vivado GUI界面下，Tools菜單里即可打開Language Template。下圖紅框部分即InputDelay/Output Delay Constraints部分的模板

02模板分類目錄中的關(guān)鍵字

1. System Synchronous（系統(tǒng)同步）和Source Synchronous（源同步）

System Synchronous：兩個 device 之間進(jìn)行通信時，使用一個共用時鐘，用于數(shù)據(jù)發(fā)送和接收。

Source Synchronous：兩個 device 間進(jìn)行通信時，發(fā)送端生成一個伴隨發(fā)送數(shù)據(jù)的時鐘信號。接收端利用該隨路時鐘進(jìn)行數(shù)據(jù)接收。

2. SDR 和 DDR

SDR：singledata rate。一個時鐘周期只傳輸一個 data。

DDR：doubledata rate。一個時鐘周期傳輸兩個 data。

3. Center-Aligned 和 Edge-Aligned

Center-Aligned 中心對齊，指時鐘的采樣沿 (capture edge) 處于對應(yīng)數(shù)據(jù)有效窗口的中心位置附近。

Edge-Aligned 邊沿對齊，指時鐘的采樣沿處于對應(yīng)數(shù)據(jù)的起始或結(jié)束位置附近.

03Template的內(nèi)容

我們以"InputDelay Constraints -> Source Synchronous -> Center-Aligned -> SDR, Rising Edge"模板為例，看看模板的具體內(nèi)容。

每個模板開頭都有個波形圖，描述這個模板對應(yīng)的接口 data 與 clock 之間的時序關(guān)系。后面我們會講，這個時序圖將是精準(zhǔn)匹配模板的關(guān)鍵。

波形圖里標(biāo)示的參數(shù) dv_bre,dv_are，是用來代入約束模板里面的公式計算 -max 和 -min 的約束值。因此匹配了正確的模板，確定了波形圖里的參數(shù)值，就可以套用公式完成約束的創(chuàng)建。

04匹配模板的法寶 - 波形圖

那么問題來了，去哪里找接口信號的波形圖？

模板里用來計算的參數(shù)如何確定呢？

答案: 對端器件的 Datasheet

Inputdelay 和 output delay 約束提供給 Vivado工具的信息，是 FPGA 外部電路上的時序數(shù)據(jù)。這部分?jǐn)?shù)據(jù)跟 FPGA 內(nèi)部電路上的時序信息（這部分工具已知）相結(jié)合才能完整地分析整條路徑是否滿足終點(diǎn)器件的建立時間和保持時間。

Inputdelay 約束的創(chuàng)建依賴 FPGA 上游器件的 Datasheet；Output delay 約束的創(chuàng)建依賴下游器件的 Datasheet。

我們以 LTC2000A-11 DAC 器件的 Datasheet 為例：https://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/2000afb.pdf

我們需要的波形圖通常在 Datasheet 的 Timing Diagram 部分，而用來計算的參數(shù)通常在Timing Characteristics 部分。

對于前面講解的模板的三種分類目錄，SystemSynchronous/Source Synchronous 以及SDR/DDR 的區(qū)分相對容易，而 Center-Aligned 和 Edge-Aligned 如何得知呢？

這就依賴于對端器件的 Datasheet 中的 Timing 波形圖。

我們來看幾個例子：

例一:

這是一個 SourceSynchronous 的 DDR 接口，需要約束 Dx 數(shù)據(jù)的 inputdelay，時鐘為DCO。下圖為上游器件 Datasheet 中的TimingDiagram，其中tDATA的范圍是1.3ns~1.9ns。

從圖中可以看出時鐘采樣沿大致在 Data 的中心，因此是 Center-Aligned。那么這個數(shù)據(jù)接口符合 SourceSynchronous --> Center-Aligned --> DDR 模板。

這個模板需要 dv_bre 等4個參數(shù)，如何確定呢？我們只需將 Datasheet 里的原波形圖做一點(diǎn)細(xì)化改動，就可以與模板里的波形圖完美匹配了。

tDATA之所以是一個范圍值，就是因為 data 是有“有效數(shù)據(jù)”（datavalid）和“無效數(shù)據(jù)”（陰影部分）窗口的。把原波形圖畫出陰影部分就一目了然了。

因此，

dv_bfe = dv_bre = tDATA_MIN = 1.3ns

dv_afe = dv_are = tDATA_MAX = (? Period – 1.9)ns

例二、

從下面這個 Datasheet 里的波形圖可以看出，這是一個 SourceSynchronous Edge-Aligned DDR 接口，需要創(chuàng)建 DQ 的 input delay 約束，時鐘是 DQS

這個例子比較直觀，直接匹配 SourceSynchronous ->Edge-Aligned -> DDR 模板

其中

skew_bre = skew_bfe = ? Period - tQH

skew_are = skew_afe = tDQSQ

例三、

這個例子也是 SourceSynchronous，是從前面的 LTC2000A-11DAC 器件的 Datasheet 中提取出來的，需要創(chuàng)建 DAP/N的outputdelay 約束，隨路時鐘是DCKI。其中t11參數(shù)為0.057ns，t12參數(shù)為-0.017ns

Output delay 模板的分類不同于 Inputdelay，分為 Skew Based 和 Setup/HoldBased。仔細(xì)分析模板內(nèi)容不難看出，兩者之間的差別是看對端器件 Datasheet 里提供的數(shù)據(jù)與時鐘之間關(guān)系的參數(shù)值是 Skew 形式還是 Setup/Hold 形式

本例中t11，t12是Setup/Hold值，因此匹配 SourceSynchronous -> Setup/Hold Based -> DDR 模板。

其中

tsu_r = tsu_f = t11

thd_r = thd_f = t12

希望通過這三個例子，能夠幫助大家找到使用模板創(chuàng)建輸入輸出接口時序約束的竅門。

也歡迎大家有問題把手中的“實(shí)例”上傳導(dǎo)賽靈思中文社區(qū)論壇，提供更多的學(xué)習(xí)素材來討論。

原文標(biāo)題：運(yùn)用 Language Template 來創(chuàng)建set_input_delay/set_output_delay約束

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