FPGA虛擬時(shí)鐘的使用方法

在我之前寫的FPGA時(shí)序約束教程中，有一篇中講到了虛擬時(shí)鐘：

FPGA時(shí)序約束理論篇之時(shí)鐘周期約束

但文中對(duì)虛擬時(shí)鐘的應(yīng)用介紹的還不夠詳細(xì)，因此這里我們再對(duì)虛擬時(shí)鐘做一個(gè)更加細(xì)致的介紹。

首先，虛擬時(shí)鐘用于什么地方?

虛擬時(shí)鐘通常用于設(shè)定輸入和輸出的延時(shí)，即set_input_delay和set_output_delay?？赡苡型瑢W(xué)忘記這兩個(gè)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(chuàng)建的主時(shí)鐘或者虛擬時(shí)鐘。

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

1. 外部IO的參考時(shí)鐘并不是設(shè)計(jì)中的時(shí)鐘

下圖中，外部IO的參考時(shí)鐘比設(shè)計(jì)中主時(shí)鐘的路徑上多了一個(gè)BUFFER，因此我們需要使用虛擬時(shí)鐘來進(jìn)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(shí)鐘來源于內(nèi)部衍生時(shí)鐘，但與主時(shí)鐘的頻率關(guān)系并不是整數(shù)倍

如果I/O路徑參考時(shí)鐘源于內(nèi)部的衍生時(shí)鐘，那set_input_delay和set_output_delay約束中-clock參數(shù)后的時(shí)鐘不能是衍生時(shí)鐘，比如下圖的例子中，輸入10MHz時(shí)鐘經(jīng)過了MMCM后去采輸入的數(shù)據(jù)。

a) 如果MMCM沒有負(fù)的相移而且輸出的頻率也是10MHz，那么直接使用主時(shí)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(gè)衍生時(shí)鐘跟主時(shí)鐘并不是整數(shù)倍關(guān)系，這時(shí)就需要用到虛擬時(shí)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(shí)鐘特性的情況下針對(duì)I/O指定不同的jitter和latency

這個(gè)需求我們可以在Constraints Wizards中指定，簡單又方便

在設(shè)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