在FPGA设计环境中加时序约束的技巧
FPGA设计中的时序收敛设计技巧
FPGA设计中的时序收敛设计技巧在FPGA设计中，时序收敛是一个重要的设计挑战。
时序收敛指的是确保FPGA设计中的所有时序约束被满足，以确保电路能够按照设计要求正常工作。
在实际设计过程中，时序收敛往往会面临时钟频率过高、信号路径过长等问题，为了有效解决这些问题，设计工程师需要掌握一些时序收敛的设计技巧。
首先，合理设置时钟约束是时序收敛设计的关键。
时钟约束是FPGA设计中最重要的约束之一，它规定了时钟信号在电路中传播的时间限制，对于时序收敛至关重要。
在设置时钟约束时，设计工程师需要考虑时钟的频率、时钟的延迟、时钟的分频等因素，确保时钟信号能够在设计中被正确识别和传播，避免出现时序收敛的问题。
其次，合理优化信号路径是时序收敛设计的重要技巧之一。
信号路径过长会导致时序约束无法满足，因此设计工程师需要通过合理的优化手段缩短信号路径，以保证时序收敛。
一种常见的优化方法是引入pipeline，即将一个复杂的逻辑块划分为多个阶段，每个阶段只处理部分逻辑，从而缩短信号传播路径，提高时序收敛性能。
此外，合理设置数据通路是时序收敛设计的重要技巧之一。
数据通路是指数据在FPGA中传输的路径，它直接影响到时序收敛的性能。
设计工程师需要设计合理的数据通路结构，包括选择合适的数据路径、适当设置数据通道的宽度、选择适当的数据传输方式等，以确保数据在FPGA中能够按时传输，提高时序收敛的成功概率。
最后，合理使用时序分析工具是时序收敛设计的重要技巧之一。
时序分析工具可以帮助设计工程师快速准确地分析电路中的时序约束问题，帮助设计工程师找出潜在的时序收敛隐患，提高设计效率和成功率。
设计工程师需要熟练掌握常用的时序分析工具，如Timing Analyzer等，以辅助时序收敛设计的过程。
综上所述，时序收敛在FPGA设计中至关重要，设计工程师需要掌握一些关键的设计技巧才能有效解决时序收敛的难题。
通过合理设置时钟约束、优化信号路径、设置合理的数据通路和使用时序分析工具，设计工程师可以提高FPGA设计中时序收敛的成功率，确保电路按照设计要求正常工作。
xilinx fpga中时钟输入管脚的约束
xilinx fpga中时钟输入管脚的约束在Xilinx FPGA中，时钟输入管脚的约束是非常重要的，它们可以确保时钟信号的稳定性和一致性，从而保证设计的性能和可靠性。
因此，合理设置时钟输入管脚的约束是进行FPGA设计中不可忽视的一部分。
时钟输入管脚约束主要包括以下几个方面：1.频率约束：时钟输入管脚的频率约束指定了该管脚接收的时钟信号的频率范围。
在设计中，需要根据时钟源的特性和系统的工作要求来设置合适的频率约束。
2.总线延迟约束：在一些应用中，时钟信号可能需要进行时序约束，以确保各个时钟域之间的同步稳定性。
总线延迟约束指定了时钟信号与其他信号的最大传播延迟，这样可以避免时序问题和死锁。
3.约束路径的设置：时钟输入管脚的约束路径设置是确保时钟信号按照设计要求正确到达目标寄存器的关键。
通过设置约束路径，可以规定时钟信号到达目标寄存器的最长路径，确保时钟信号的稳定性，减少时钟抖动和时钟周期不稳定等问题。
4.时钟输入和输出约束：时钟输入管脚还可能有一些其他的约束设置，如时钟输入和输出的相位约束、时钟输入和输出的组合约束等。
这些约束的目的是保证时钟信号的稳定性和相位一致性。
除了上述的基本约束外，还有一些特殊的约束需要注意：1.编译工具约束：在进行FPGA设计时，可以使用Xilinx的编译工具对设计进行优化和约束分析。
通过正确设置时钟输入管脚的约束，可以使编译工具更好地理解设计的时钟域和时序要求，从而提高设计的性能和可靠性。
2.时钟插入延迟约束：在一些高速设计中，时钟插入延迟约束非常重要。
它指定了时钟信号从输入管脚到达目标寄存器之间的最小插入延迟。
通过设置时钟插入延迟约束，可以在设计中引入适当的延迟，从而使时钟信号的到达时间更加可控和稳定。
3.锁定时钟约束：在一些需要时钟同步的设计中，可能需要设置锁定时钟约束。
这个约束规定了时钟信号之间的相位关系，确保它们在设定的相位范围内保持同步。
这对于一些高速通信和信号处理系统中的数据同步非常重要。
FPGA设计中的约束时序
FPGA设计中的约束文件有3类：用户设计文件（.UCF文件）、网表约束文件（.NCF 文件）以及物理约束文件（.PCF文件），可以完成时序约束、管脚约束以及区域约束。
3类约束文件的关系为：用户在设计输入阶段编写UCF文件，然后UCF文件和设计综合后生成NCF文件，最后再经过实现后生成PCF 文件。
UCF文件是ASC 2码文件，描述了逻辑设计的约束，可以用文本编辑器和Xilinx约束文件编辑器进行编辑。
NCF约束文件的语法和UCF文件相同，二者的区别在于：UCF文件由用户输入，NCF文件由综合工具自动生成，当二者发生冲突时，以UCF文件为准，这是因为UCF的优先级最高。
PCF文件可以分为两个部分：一部分是映射产生的物理约束，另一部分是用户输入的约束，同样用户约束输入的优先级最高。
一般情况下，用户约束都应在UCF文件中完成，不建议直接修改NCF文件和PCF文件。
约束文件的后缀是.ucf，所以一般也被称为UCF文件。
创建约束文件有两种方法，一种是通过新建方式，另一种则是利用过程管理器来完成。
第一种方法：新建一个源文件，在代码类型中选取“Implementation Constrains File”，在“Fi le Name”中输入约束文件的名称。
单击“Next”按键进入模块选择对话框，选择要约束的模块，然后单击“Next”进入下一页，再单击“Finish”按键完成约束文件的创建。
第二种方法：在工程管理区中，将“Source for”设置为“Synthesis/Implementation”。
“Constrains Editor”是一个专用的约束文件编辑器，双击过程管理区中“User Constrains”下的“Create Timing Constrains”就可以打开“Constrains Editor”。
需要注意的是，UCF文件是大小敏感的，端口名称必须和源代码中的名字一致，且端口名字不能和关键字一样。
FPGA中IO时序约束分析
第1章FPGA中IO口时序分析作者：屋檐下的龙卷风博客地址：/linjie-swust/日期：2012.3.11.1 概述在高速系统中FPGA时序约束不止包括内部时钟约束，还应包括完整的IO时序约束和时序例外约束才能实现PCB板级的时序收敛。
因此，FPGA时序约束中IO口时序约束也是一个重点。
只有约束正确才能在高速情况下保证FPGA和外部器件通信正确。
1.2 FPGA整体概念由于IO口时序约束分析是针对于电路板整个系统进行时序分析，所以FPGA需要作为一个整体分析，其中包括FPGA的建立时间、保持时间以及传输延时。
传统的建立时间、保持时间以及传输延时都是针对寄存器形式的分析。
但是针对整个系统FPGA的建立时间保持时间可以简化。
图1.1 FPGA整体时序图如图1.1所示，为分解的FPGA内部寄存器的性能参数：（1） Tdin为从FPGA的IO口到FPGA内部寄存器输入端的延时；（2） Tclk为从FPGA的IO口到FPGA内部寄存器时钟端的延时；（3） Tus/Th为FPGA内部寄存器的建立时间和保持时间；（4） Tco为FPGA内部寄存器传输时间；（5） Tout为从FPGA寄存器输出到IO口输出的延时；对于整个FPGA系统分析，可以重新定义这些参数：FPGA建立时间可以定义为：（1） FPGA建立时间：FTsu = Tdin + Tsu – Tclk；（2） FPGA保持时间：FTh = Th + Tclk；（3） FPGA数据传输时间：FTco = Tclk + Tco + Tout；由上分析当FPGA成为一个系统后即可进行IO时序分析了。
FPGA模型变为如图1.2所示。
图1.2 FPGA系统参数1.3 输入最大最小延时外部器件发送数据到FPGA系统模型如图1.3所示。
对FPGA的IO口进行输入最大最小延时约束是为了让FPGA设计工具能够尽可能的优化从输入端口到第一级寄存器之间的路径延迟，使其能够保证系统时钟可靠的采到从外部芯片到FPGA的信号。
FPGA时序约束的6种方法
FPGA时序约束的6种方法对自己的设计的实现方式越了解，对自己的设计的时序要求越了解，对目标器件的资源分布和结构越了解，对工具执行约束的效果越了解，那么对设计的时序约束目标就会越清楚，相应地，设计的时序收敛过程就会更可控。
下文总结了几种举行时序约束的办法。
根据从易到难的挨次罗列如下：0.核心频率约束这是最基本的，所以标号为0.1.核心频率约束+时序例外约束时序例外约束包括FalsePath、MulticyclePath、MaxDelay、MinDelay.但这还不是最完整的时序约束。
假如仅有这些约束的话，解释设计者的思路还局限在芯片内部。
2.核心频率约束+时序例外约束+I/O约束I/O约束包括引脚分配位置、空闲引脚驱动方式、外部走线延时(InputDelay、OutputDelay)、上下拉、驱动强度等。
加入I/O约束后的时序约束，才是完整的时序约束。
FPGA作为上的一个器件，是囫囵PCB系统时序收敛的一部分。
FPGA作为PCB设计的一部分，是需要PCB 设计工程师像对待全部COTS器件一样，阅读并分析其I/O Timing Diagram的。
FPGA不同于COTS器件之处在于，其I/O Timing是可以在设计后期在一定范围内调节的;虽然如此，最好还是在PCB设计前期给与充分的考虑并归入设计文档。
正由于FPGA的I/O Timing会在设计期间发生变幻，所以精确地对其举行约束是保证设计稳定可控的重要因素。
许多在FPGA重新编译后，FPGA对外部器件的操作浮现不稳定的问题都有可能是由此引起的。
3.核心频率约束+时序例外约束+I/O约束+Post-fit Netlist引入Post-fit Netlist的过程是从一次胜利的时序收敛结果开头，把特定的一组规律(Design Partition)在FPGA上实现的布局位置和布线第1页共4页。
FPGA时序约束方法
FPGA时序约束方法以下是一些常见的FPGA时序约束方法：1.基本时序约束：-设置时钟频率：通过指定主时钟频率，可以限制设计中时序路径的最小时间。
-设置时钟约束：通过指定主时钟边沿的时刻，可以确保设计在正确的时刻进行时序采样。
-设置时钟分频比：通过设置时钟分频比，可以控制时钟的有效时间。
2.时序路径约束：-设置最大延迟：通过设置时序路径的最大延迟，可以确保时序路径在指定的时间范围内完成，避免过长的时序路径导致的性能问题。
-设置最小延迟：通过设置时序路径的最小延迟，可以确保时序路径在指定的时间范围内完成，避免过短的时序路径导致的稳定性问题。
-限制时钟频率：通过限制时序路径上的时钟频率，可以避免时钟频率过高导致的时序问题。
3.输入输出约束：-设置数据到达时间：通过设置输入数据到达时间，可以确保输入数据在有效时钟边沿之前稳定。
-设置数据输出时间：通过设置输出数据的稳定时间，可以确保输出数据在有效时钟边沿之后稳定。
4.时序分析和优化：-时序分析：使用时序分析工具来评估设计中的时序路径，并查找潜在时序问题。
-时序优化：根据时序分析的结果，对设计中的时序路径进行改进，以达到更好的时序性能。
5.约束语言：- 静态时序约束：使用硬件描述语言（如Verilog或VHDL）的时序约束语法，以标记和约束特定的时序路径。
-动态时序约束：使用专门的时序约束语言（例如SDC或SDF）来描述更复杂的时序关系，以支持更精确的时序约束。
6.约束验证：-时序约束检查：使用约束检查工具来验证时序约束的正确性和完整性。
-时序仿真：使用时序仿真工具来验证设计在特定时序约束下的行为和性能。
总结起来，FPGA时序约束方法是通过设置主时钟频率、时钟约束、时序路径约束、输入输出约束等来确保设计在FPGA器件上满足预期的时序要求。
时序约束语言和约束验证工具则提供了有效的手段来描述和验证这些约束，以确保设计的正确性和性能。
fpga中lvds传输的时钟约束
FPGA中LVDS传输的时钟约束在FPGA设计中，LVDS（Low Voltage Differential Signaling）是一种常用的高速串行通信接口。
LVDS传输方式通过使用两个电平相反的信号进行数据传输，具有高抗噪声能力和较低的功耗，因此在许多高速数据传输场景中得到广泛应用。
而在LVDS传输中，时钟约束则是至关重要的一部分，它直接影响着数据传输的稳定性和可靠性。
时钟约束是指在FPGA设计中，LVDS传输时钟信号与数据信号之间的时间关系。
合理的时钟约束设计能够保证数据的稳定传输和准确采样，同时最大限度地减小时钟和数据之间的延迟不匹配带来的问题。
下面，我将结合基础理论和实际案例，深入探讨FPGA中LVDS传输的时钟约束。
1. LVDS传输的基本原理LVDS传输采用两个电平相反的差分信号进行数据传输，其中一个信号是正向传输，另一个信号是负向传输。
这两个信号相减后得到的差分电压代表了实际的数据信息，通过差分信号的传输，可以有效地减少电磁干扰和信号衰减，保证数据的稳定传输。
而在LVDS传输中，时钟信号也是由差分信号构成，因此时钟约束对于确保时钟和数据的同步至关重要。
2. 时钟约束的重要性对于LVDS传输来说，时钟信号的稳定性和精确性对于数据的采样和恢复具有重要影响。
合理的时钟约束可以保证时钟信号在数据传输过程中的稳定性和一致性，避免由于时钟不稳定或者时钟和数据不同步而导致的数据错误或者丢失。
在一些对数据准确性要求较高的场合，如高速通信、数据存储等领域，时钟约束更是至关重要。
3. 时钟约束的设计原则在FPGA设计中，时钟约束的设计原则可以总结为以下几点：（1）时钟源：确定LVDS时钟信号的输入源，选择稳定可靠的时钟源对于时钟约束的设计至关重要。
（2）时钟延迟：通过合理的时钟延迟设计，使得时钟信号与数据信号之间的相位关系能够得到合理控制，从而保证时钟和数据的同步。
（3）时钟分配：在FPGA设计中，合理的时钟分配是时钟约束设计中至关重要的一环，保证时钟信号能够准确到达每一个接收端，确保数据的稳定采样。
FPGA时序约束方法
FPGA时序约束方法FPGA时序约束是一种确定FPGA设计中数据传输和逻辑运算的时序关系的方法。
它用于确保设计能够在给定的时钟频率下正常工作，并满足时序要求。
时序约束的准确性对于FPGA设计的性能和可靠性至关重要。
在下面的文章中，我将详细介绍FPGA时序约束的方法。
1.时钟约束：时钟约束是FPGA设计中最重要的时序约束之一、它用于指定时钟信号的起始时间和周期。
时钟约束通常包括时钟频率、时钟边沿类型（上升沿、下降沿）以及时钟延迟等参数。
时钟约束的准确性对于FPGA设计的性能和稳定性至关重要。
2.输入约束：输入约束用于指定输入信号到达FPGA时钟边沿之前的最大和最小延迟。
通过设置输入约束，可以确保输入信号能够在时钟信号出现之前到达，并且达到正确的稳定水平。
输入约束还可以帮助设计人员优化信号传输的延迟，从而提高设计的性能。
常见的输入约束包括设置最大延迟、最小延迟和最大转换时间等参数。
3.输出约束：输出约束用于指定输出信号的最大和最小延迟。
通过设置输出约束，可以确保输出信号能够在时钟边沿之后的规定时间内稳定下来，并且达到正确的值。
输出约束还可以帮助设计人员优化信号传输的延迟，从而提高设计的性能。
常见的输出约束包括设置最大延迟、最小延迟和时钟关系等参数。
4.路径约束：路径约束用于指定数据在FPGA内部的路径以及路径上各个元件之间的时序关系。
路径约束可以确保数据在各个元件之间的传输速度和时序关系满足设计要求。
常见的路径约束包括设置最大延迟、最小延迟和时钟关系等参数。
5.时序分析工具：时序分析工具是用于验证FPGA设计是否满足时序约束的关键工具。
常见的时序分析工具包括Xilinx的Timing Analyzer 和Altera的TimeQuest等。
这些工具可以分析FPGA设计中各个信号的时序关系，并生成时序报告。
设计人员可以根据时序报告来优化设计，并确保设计满足时序要求。
总之，FPGA时序约束是保证FPGA设计性能和可靠性的重要方法。
FPGA中的时序约束--从原理到实例
FPGA中的时序约束--从原理到实例FPGA中的时序问题是⼀个⽐较重要的问题，时序违例，尤其喜欢在资源利⽤率较⾼、时钟频率较⾼或者是位宽较宽的情况下出现。
本⽂介绍时序分析的原理以及出现时序问题时⼀般的解决办法。
基本概念建⽴时间和保持时间是FPGA时序约束中两个最基本的概念，同样在芯⽚电路时序分析中也存在。
电路中的建⽴时间和保持时间其实跟⽣活中的红绿灯很像，建⽴时间是指在绿灯（clk的上升沿）亮起之前⾏⼈或者车辆（data数据）在路⼝提前等待的时间（只允许绿灯亮起的⼀刹那在路⼝的车辆才允许通⾏），⽽保持时间，则是绿灯亮起后必须保持的时间，这样⾏⼈或者数据才能够通过这个⼗字路⼝，否则hold时间就不满⾜。
同时，红绿灯默认都是周期性的（clk也是周期性的），车辆不允许在两个相邻的红绿灯之间通过的时间超过⼀个clk的周期（组合逻辑时延不能过⼤）。
建⽴时间（Tsu）：是指在时钟沿到来之前数据从不稳定到稳定所需的时间，如果建⽴的时间不满⾜要求，在时钟上升沿，寄存器将不能正确采到数据值。
如下图（左）所⽰：保持时间（Th）：是指在时钟上升沿后数据保持稳定的时间，如果保持时间不满⾜要求那么数据同样也不能被正确采集到。
保持时间⽰意图如下图（右）所⽰：如图1.3，这是⼀个FPGA输⼊数据的模型，输⼊端⼝到第⼀个寄存器之间的路径需要进⾏时序约束。
⼀般我们需要告知FPGA输⼊输出接⼝的最⼤最⼩延迟，使EDA⼯具在进⾏布局布线时能够尽可能的优化输⼊端⼝到第⼀级寄存器之间的延迟，使FPGA中时钟的上升沿能够正确采集到输⼊的数据。
在sdc约束中，输⼊延时是从上游器件发出数据到FPGA输⼊端⼝的延时时间。
如图,1.4所⽰，输⼊接⼝时序清楚反应了FPGA在接收数据时应满⾜的建⽴和保持时间要求。
说明：OSC ：系统时钟ASSP.CLk ：外部器件寄存器的时钟ASSP.Q ：外部器件数据输出FPGA.D ：FPGA数据输⼊FPGA.CLK ：FPGA内部寄存器的时钟Tclk1 ：系统时钟到外部器件之间的延时Tclk2 ：系统时钟到FPGA之间的延时Tco ：数据经过外部器件寄存器输出后相对于ASSP.CLK的偏移Tpcb ：数据在pcb电路板上的延时FTsu ：FPGA上寄存器的建⽴时间要求FTh ：FPGA上寄存器的保持时间要求setup slack ：建⽴时间余量，必须⼤于等于0才能满⾜建⽴时间的时序要求hold slack ：保持时间余量，必须⼤于等于0才能满⾜保持时间的时序要求T: 系统时钟频率c. 输出延时即为FPGA输出数据后到达外部器件的延时时间。
FPGA四种路径添加时序约束方法
在给FPGA做逻辑综合和布局布线时，需要在工具中设定时序的约束。
通常，在FPGA设计工具中都FPGA中包含有4种路径：从输入端口到寄存器，从寄存器到寄存器，从寄存器到输出，从输入到输出的纯组合逻辑。
通常，需要对这几种路径分别进行约束，以便使设计工具能够得到最优化的结果。
下面对这几种路径分别进行讨论。
1、从输入端口到寄存器：这种路径的约束是为了让FPGA设计工具能够尽可能的优化从输入端口到第一级寄存器之间的路径延迟，使其能够保证系统时钟可靠的采到从外部芯片到FPGA的信号。
约束名称：input delay. 约束条件的影响主要有4个因素：外部芯片的Tco，电路板上信号延迟Tpd，FPGA的Tsu, 时钟延迟Tclk. Tco的参数通常需要查外部芯片的数据手册。
计算公式：input delay = Tco+Tpd+Tsu-Tclk. FPGA的Tsu也需要查FPGA芯片的手册。
FPGA速度等级不同，这个参数也不同。
Tpd和Tclk需要根据电路板实际的参数来计算。
通常，每10cm的线长可以按照1ns来计算. 例如：系统时钟100MHz, 电路板上最大延迟2ns, 时钟最大延迟1.7ns, Tco 3ns, FPGA的Tsu为0.2ns. 那么输入延迟的值： max Input delay= 2+3+0.2-1.7=3.5ns. 这个参数的含义是指让FPGA的设计工具把FPGA的输入端口到第一级寄存器之间的路径延迟（包括门延迟和线延迟）控制在10ns-3.5ns=6.5ns 以内。
2、寄存器到寄存器：这种路径的约束是为了让FPGA设计工具能够优化FPGA内寄存器到寄存器之间的路径，使其延迟时间必须小于时钟周期，这样才能确保信号被可靠的传递。
由于这种路径只存在于FPGA内部，通常通过设定时钟频率的方式就可以对其进行约束。
对于更深入的优化方法，还可以采用对寄存器的输入和寄存器的输出加入适当的约束，来使逻辑综合器和布线器能够对某条路径进行特别的优化。
quartus时序约束fpga
quartus时序约束fpga
时序约束
当程序编译出现时序问题，并且影响具体功能实现时采取更强的时序约束，如下图所示：
具体解决方式是进行时序约束，以调整时序。
具体操作步骤如下：
1.右击TimeQuest Timing Analyzer选择open。
打开TimeQuest Timing Analyzer如下图所示。
右击Create Timing Netlist，生成网表如下图所示。
生成网表后进行时序约束。
在TimeQuest Timing Analyzer菜单栏下选择constraints下的Create Clock。
完毕。
Generated Clock，对约束时钟进行设置。
设置完毕点击Run。
comLogic.out。
扩展名为.sdc的文件。
色文字全部消失。
则时序约束完成。
Summary仍然出现问题（本次结果没有出现问题）如下图所示：
此时需要将主菜单下的Assignments的setting进行设置。
Optimize multi-corner timing勾选上等操作。
这样简单的时序约束就可以完成。
FPGA时序约束、时序分析
FPGA设计之——时序设计FPGA设计一个很重要的设计是时序设计，而时序设计的实质就是满足每一个触发器的建立(Setup)/保持(Hold)时间的要求。
建立时间(Setup Time)：是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不变的时间，如果建立时间不够，数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器；保持时间(Hold Time)：是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时间，如果保持时间不够，数据同样不能被打入触发器。
FPGA设计分为异步电路设计和同步电路设计，然而很多异步电路设计都可以转化为同步电路设计，在设计时尽量采用同步电路进行设计。
对于同步电路可以转化的逻辑必须转化，不能转化的逻辑，应将异步的部分减到最小，而其前后级仍然应该采用同步设计。
为了让同步电路可靠地运行，就要对时钟偏差进行控制，以使时钟偏差减小到可用的范围。
影响时钟偏差的主要有以下几个因素：o用于连接时钟树的连线o钟树的拓扑结构o时钟的驱动o时钟线的负载o时钟的上升及下降时间在通常的FPGA设计中对时钟偏差的控制主要有以下几种方法：o控制时钟信号尽量走可编程器件的的全局时钟网络。
在可编程器件中一般都有专门的时钟驱动器及全局时钟网络，不同种类、型号的可编程器件，它们中的全局时钟网络数量不同，因此要根据不同的设计需要选择含有合适数量全局时钟网络的可编程器件。
一般来说，走全局时钟网络的时钟信号到各使用端的延时小，时钟偏差很小，基本可以忽略不计。
o若设计中时钟信号数量很多，无法让所有的信号都走全局时钟网络，那么可以通过在设计中加约束的方法，控制不能走全局时钟网络的时钟信号的时钟偏差。
o异步接口时序裕度要足够大。
局部同步电路之间接口都可以看成是异步接口，比较典型的是设计中的高低频电路接口、I/O接口，那么接口电路中后一级触发器的建立-保持时间要满足要求，时序裕度要足够大。
o在系统时钟大于30MHz时，设计难度有所加大，建议采用流水线等设计方法。
ise时钟约束写法
ise时钟约束写法
ISE (Integrated Software Environment) 是Xilinx公司的一款集成开发环境软件，用于FPGA设计。
在ISE中，时钟约束是指对时钟信号进行约束，以确保设计在时序上能够正确工作。
时钟约束的写法包括以下几个方面：
1. 周期约束，时钟的周期约束是指规定时钟信号的周期，以确保设计能够在指定的时钟周期内完成操作。
在ISE中，可以使用语法类似于“create_clock -period 10 [get_ports clk]”来指定时钟信号的周期为10个时钟周期。
2. 约束时钟延迟，除了周期约束外，还可以对时钟信号的延迟进行约束。
这可以通过语法类似于“set_clock_latency -max 2 [get_clocks clk]”来实现，其中“-max 2”表示最大延迟为2个时钟周期。
3. 时钟分配约束，在设计中可能存在多个时钟域，需要对时钟进行分配约束，以确保时序正确。
可以使用语法类似于
“create_clock -period 10 -name clk [get_ports clk]”来为特定时钟信号分配时钟域。
4. 时钟域约束，除了时钟分配约束外，还可以对时钟域进行约束，以确保时序正确。
可以使用语法类似于“derive_clocks -period 10 [get_pins {/clk}]”来为时钟域添加约束。
总之，在ISE中，时钟约束的写法需要遵循特定的语法规则，并且需要根据设计的实际情况进行合理的约束设置，以确保设计在时序上能够正确工作。
希望以上信息能够帮助你更好地理解时钟约束的写法。
FPGA的IO口时序约束分析
1.1 概述在高速系统中FPGA时序约束不止包括内部时钟约束，还应包括完整的IO时序约束和时序例外约束才能实现PCB板级的时序收敛。
因此，FPGA时序约束中IO 口时序约束也是一个重点。
只有约束正确才能在高速情况下保证FPGA和外部器件通信正确。
1.2 FPGA整体概念由于IO口时序约束分析是针对于电路板整个系统进行时序分析，所以FPGA需要作为一个整体分析，其中包括FPGA的建立时间、保持时间以及传输延时。
传统的建立时间、保持时间以及传输延时都是针对寄存器形式的分析。
但是针对整个系统FPGA的建立时间保持时间可以简化。
图1.1 FPGA整体时序图如图1.1所示，为分解的FPGA内部寄存器的性能参数：（1）Tdin为从FPGA的IO口到FPGA内部寄存器输入端的延时；（2）Tclk为从FPGA的IO口到FPGA内部寄存器时钟端的延时；（3）Tus/Th为FPGA内部寄存器的建立时间和保持时间；（4）Tco为FPGA内部寄存器传输时间；（5）Tout为从FPGA寄存器输出到IO口输出的延时；对于整个FPGA系统分析，可以重新定义这些参数：FPGA建立时间可以定义为：（1）FPGA建立时间：FTsu = Tdin + Tsu – Tclk；（2）FPGA保持时间：FTh = Th + Tclk；（3）FPGA数据传输时间：FTco = Tclk + Tco + Tout；由上分析当FPGA成为一个系统后即可进行IO时序分析了。
FPGA模型变为如图1.2所示。
图1.2 FPGA系统参数1.3 输入最大最小延时外部器件发送数据到FPGA系统模型如图1.3所示。
对FPGA的IO口进行输入最大最小延时约束是为了让FPGA设计工具能够尽可能的优化从输入端口到第一级寄存器之间的路径延迟，使其能够保证系统时钟可靠的采到从外部芯片到FPGA的信号。
图1.3 FPGA数据输入模型输入延时即为从外部器件发出数据到FPGA输入端口的延时时间。
Vivado工程经验与各种时序约束技巧分享
Vivado工程经验与各种时序约束技巧分享FPGA毕竟不是ASIC，对时序收敛的要求更加严格，本文主要介绍本人在工程中学习到的各种时序约束技巧。
首先强烈推荐阅读官方文档UG903和UG949，这是最重要的参考资料，没有之一。
它提倡要在设计的早期阶段就要排除问题，越到后期时序的改善就越困难。
其中HLS层次对性能的影响是最大的。
本文将从代码风格，时序修正，工程设置等几个方面介绍本人的实践经验，希望让各位初学者快速提高，也希望FPGAer能给出宝贵建议。
1. 代码风格推荐使用Xilinx language templates的代码块，这里的代码能够综合出正确且结构简洁的电路，包括移位寄存器，乘法，复数乘法，FIR滤波器等，凡是涉及到的模块尽量使用官方写法。
合理的设计代码框架。
IO相关的代码、时钟管理单元尽量放在顶层，后者有助于以共享资源从而提高性能降低功耗。
模块的输出最好是使用寄存器输出，有助于降低路径延时帮助时序收敛。
复位也是非常重要的问题。
和ASIC不同，Xilinx FPGA的寄存器是高电平复位，支持异步复位和同步复位，但是DSP和BRAM内部的寄存器不支持异步复位。
因此，官方更推荐设计采用高电平同步复位，可以降低资源的使用和功耗，有助于时序收敛。
由于FPGA 的初始状态是确定的（可以在定义说明中指定），为了更快地时序收敛，官方文档认为，能不用复位是最好的，尤其数据路径和移位寄存器的设计中。
不过使用同步复位仍需要注意控制集不能太多的问题。
关于这方面的内容，UG949第三章Control Signals and Control Sets给了详细的说明。
数学运算使用DSP单元速度会更快一些，根据DSP的结构重组数学运算，充分利用FPGA 的DSP、BRAM资源。
并且能做到对代码映射的硬件资源心里有数。
如果并不需要优先级，尽量将If语句转化为case语句。
尽量不要使用Dont Touch这类语句。
如今Vivado综合工具已经很完善了，除非代码有问。
手把手课堂-赛灵思FPGA设计时序约束指南
手把手课堂:赛灵思FPGA设计时序约束指南作者：Austin Lesea，首席工程师 Xilinx Inc. Austin.lesea@作为赛灵思用户论坛的定期访客（见），我注意到新用户往往对时序收敛以及如何使用时序约束来达到时序收敛感到困惑。
为帮助FPGA设计新手实现时序收敛，让我们来深入了解时序约束以及如何利用时序约束实现FPGA 设计的最优结果。
何为时序约束？为保证设计的成功，设计人员必须确保设计能在特定时限内完成指定任务。
要实现这个目的，我们可将时序约束应用于连线中——从某 FPGA 元件到 FPGA 内部或 FPGA 所在 PCB 上后续元件输入的一条或多条路径。
在 FPGA 设计中主要有四种类型的时序约束：PERIOD、OFFSET IN、OFFSET OUT 以及 FROM: TO（多周期）约束。
PERIOD 约束与建组每个同步设计要有至少一个PERIOD 约束（时钟周期规格），这是最基本的约束类型，指定了时钟周期及其占空比。
若设计中有不止一个时钟，则每个时钟都有自己的 PERIOD 约束。
PERIOD约束决定了我们如何进行布线，来满足设计正常工作的时序要求。
为简化时序约束应用过程，常常可将具有类似属性的连线分组为一组总线或一组控制线。
这样做有助于完成正确为设计约束定义优先级这一关键步骤。
设计约束优先次序排列若设计有多重约束，则需进行优先次序排列。
一般来说，约束的一般性越强，其优先级越低。
相反，约束的针对性越强，其优先级越高。
举例来说，时钟网络上的某个一般性 PERIOD 约束将被特定网络的具有更高优先级的 FROM: TO 约束所覆盖。
特定 FROM: TO（或 FROM: THRU:TO）约束在时钟域内任意网络中的重要性均高于一般性约束。
为便于进行约束的优先级排列，可运行赛灵思时序分析器（ISE® Design Suite 中的静态时序分析工具），并生成时序规格迭代报告，即常说的 .tsi 报告。
FPGA设计中的时序约束优化策略
FPGA设计中的时序约束优化策略
时序约束优化策略在FPGA设计中起着至关重要的作用，它可以帮助设计者在
满足时序要求的同时实现更高的性能和稳定性。
在实际的FPGA设计中，时序约
束通常包括设置时钟频率、时钟延迟、数据传输延迟等参数，以确保电路在正确的时间内完成数据操作，避免出现不稳定的情况。
一种常见的时序约束优化策略是通过分析电路的时序路径，找出潜在的时序问
题并采取措施加以优化。
时序路径指的是信号从一个寄存器到另一个寄存器的传输路径，设计者需要确保该路径上的数据能够在规定的时间内到达目的地。
通过分析时序路径，可以发现潜在的时序违例问题，比如过长的时序路径、时钟偏移等，进而采取相应的措施进行优化。
另一种常见的时序约束优化策略是通过合理设置时钟分频来减少电路的时序负载，从而提高电路的性能和稳定性。
时钟频率太高会导致时序压力过大，难以满足时序要求，因此设计者可以适当降低时钟频率，通过时钟分频的方式来减轻时序负载，提高设计的可靠性。
此外，还可以通过合理设置资源约束、管脚约束等参数来优化时序约束。
资源
约束指的是限制电路中可用资源的数量，以避免资源过度分配导致的时序问题；而管脚约束则是限制电路的输入输出管脚，确保数据的传输路径尽可能短，从而提高电路的性能和稳定性。
综上所述，时序约束优化策略在FPGA设计中至关重要，通过分析时序路径、
合理设置时钟分频、资源约束、管脚约束等参数，设计者可以有效地优化时序约束，提高电路的性能和稳定性，确保设计的可靠性。
希望以上内容能够对您有所帮助，如果有任何疑问，请随时与我联系。
感谢阅读！。
FPGA时序约束方法
FPGA时序约束方法FPGA时序约束是一种用于指导和优化FPGA设计中时序性能的方法。
它可以确保电路在程序执行期间满足特定的时序要求，例如信号的最大延迟、最小持续时间和时钟频率等。
时序约束的正确使用可以提高设计的稳定性、可靠性和性能。
本文将介绍FPGA时序约束的基本原则和常用方法。
1.时序规范与分析时序规范是指描述设计的时序要求的文档。
它通常包含输入输出的最大延迟要求、时钟频率限制和时序路径等信息。
在进行FPGA设计之前，应先明确时序规范，并基于规范进行时序分析。
分析工具可以帮助识别潜在的时序问题，并对设计和约束进行优化。
2.确定时钟时钟是FPGA设计中最重要的时序信号之一、在FPGA设计中，应明确定义主时钟和所有其他时钟。
主时钟应具有稳定的周期，并且所有时序路径都应相对于主时钟进行分析和约束。
其他时钟应与主时钟存在特定的时钟域关系，例如分频、相位偏移等。
3.最大延迟约束最大延迟约束用于限制信号从输入到输出的最大延迟。
在FPGA设计中，输入和输出被称为时序路径。
最大延迟约束可以确保电路在给定时钟频率下能够按时完成计算，满足系统的实时性要求。
最大延迟约束通常是在时序规范中指定的。
4.最小持续时间约束最小持续时间约束用于确保特定信号在时钟沿上保持稳定的最短时间。
这通常用于保证数据稳定性和防止时序违规，例如锁存器保持时间和数据传输时间等。
5.时钟频率约束时钟频率约束用于限制电路的时钟频率。
它可以确保电路在给定时钟频率下保持正确的功能和时序性能。
时钟频率约束可以通过分析工具自动计算生成，也可以手动指定。
对于高性能的设计，使用时钟频率约束可以帮助设计人员优化电路并提高系统的性能。
6.时序路径分析与优化时序路径分析是一种用于分析和优化电路中时序路径的方法。
通过时序路径分析，可以确定关键路径和瓶颈，并优化设计以满足时序规范。
常见的时序路径优化方法包括添加缓冲器、重新布局电路、优化逻辑等。
总之，FPGA时序约束是一种重要的设计方法，用于指导和优化FPGA设计中的时序性能。
altera_FPGA中时钟约束
FPGA中时钟约束由于是第一次使用FPGA做东西，而且是在完全没有基础的情况下接手了这个项目，所以很多地方设计的并不是很周到，而且遇到了各种各样的问题，最终要以实现项目功能为目的，并把每一个问题解决掉。
在程序一点点的累加上去之后发现警告一直很多，并且有很大一部分是集中在Time这一栏，在分析这一块之前，先介绍一下我那充满了漏洞的系统设计。
FPGA在我的系统中是一个中间环节，主要功能是数据的处理和缓存。
从前端传感器出来的数据经过量化变成数字信号之后就送到了FPGA中，所以FPGA是被动接收前端的数据，FPGA完成了处理之后给后面的CPU发送一个信号，CPU就从FPGA中取出数据。
所以这样FPGA对于前端的传感器和后端的CPU都是被动的，在理论上是可以完成的，但是这样做下来，FPGA没有自己的时钟，无论是前端数据的存入还是后端的数据输出，都是被动的，根据外来的输入时钟完成数据流的传输。
关于时钟的约束部分，我是下载了一份文档，学习的，但是个人感觉文档上面说的很官方化，不是很好理解，而且又是中文的，所以只是挑出其中一些有用的部分在此展现一下。
希望对看官有所帮助。
先看一下有哪一些时钟吧。
时钟（Clocks）使用create_clock命令为任何register, port或pin进行时钟特性描述，使其具有独一的时钟特性。
生成时钟（Generated Clocks）Quartus II TimeQuest Timing Analyzer可以把修改或改变主时钟（或者引入时钟）特性的分频时钟、波纹时钟和电路作为生成时钟。
可以定义这些电路的输出作为生成时钟。
虚拟时钟（Virtual Clocks）虚拟时钟是一个在设计中没有真正源或者说与设计没有直接关系的一个时钟。
例如，如果一个时钟不是设计中的时钟，而仅仅作为一个外部器件的时钟源，并且外部器件和该设计有输入或者输出的管脚，那么就认为这个时钟是虚拟时钟。
多频时钟（Multi-Frequency Clocks）某些情况下在设计中会有很多个时钟源提供时钟信号。
fpga静态时序约束方法
fpga静态时序约束方法FPGA static timing constraints are an important aspect of FPGA design. It is essential to understand the different methods and techniques available for defining these constraints in order to ensure that the design meets its timing requirements.FPGA静态时序约束是FPGA设计中的一个重要方面。
理解定义这些约束的不同方法和技术对于确保设计满足其时序要求至关重要。
One of the most commonly used methods for specifying static timing constraints in FPGA design is the use of timing constraint files. These files typically contain information about the timing requirements for the design, such as clock frequencies, input and output delays, and maximum path delays.在FPGA设计中指定静态时序约束的最常用方法之一是使用时序约束文件。
这些文件通常包含有关设计的时序要求的信息，例如时钟频率、输入和输出延迟以及最大路径延迟。
When defining static timing constraints, it is important to accurately specify the timing requirements for the design. This involves understanding the performance requirements of the design and translating them into specific timing constraints that can be implemented in the FPGA.在定义静态时序约束时，准确指定设计的时序要求非常重要。
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在FPGA设计环境中加时序约束的技巧赛灵思中文社区在给FPGA做逻辑综合和布局布线时，需要在工具中设定时序的约束。
通常，在FPGA 中都包含有4种路径：从输入端口到寄存器，从寄存器到寄存器，从寄存器到输出，从输入到输出的纯组合逻辑。
通常，需要对这几种路径分别进行约束，以便使设计工具能够得到最优化的结果。
下面对这几种路径分别进行讨论：⑴从输入端口到寄存器：这种路径的约束是为了让FPGA设计工具能够尽可能的优化从输入端口到第一级寄存器之间的路径延迟，使其能够保证系统时钟可靠的采到从外部芯片到FPGA的信号。
约束名称：input delay。
约束条件的影响主要有4个因素：外部芯片的Tco，电路板上信号延迟Tpd，FPGA的Tsu，时钟延迟Tclk。
Tco的参数通常需要查外部芯片的数据手册。
计算公式：input delay = Tco + Tpd + Tsu – Tclk。
FPGA的Tsu也需要查FPGA芯片的手册。
FPGA速度等级不同，这个参数也不同。
Tpd和Tclk需要根据电路板实际的参数来计算。
通常，每10cm 的线长可以按照1ns来计算。
例如：系统时钟100MHz，电路板上最大延迟2ns，时钟最大延迟1.7ns，Tco3ns，FPGA的Tsu为0.2ns。
那么输入延迟的值：max Input delay = 2 + 3 + 0.2 - 1.7 = 3.5ns。
这个参数的含义是指让FPGA的设计工具把FPGA的输入端口到第一级寄存器之间的路径延迟（包括门延迟和线延迟）控制在10ns - 3.5ns = 6.5ns以内。
⑵寄存器到寄存器：这种路径的约束是为了让FPGA设计工具能够优化FPGA内寄存器到寄存器之间的路径，使其延迟时间必须小于时钟周期，这样才能确保信号被可靠的传递。
由于这种路径只存在于FPGA内部，通常通过设定时钟频率的方式就可以对其进行约束。
对于更深入的优化方法，还可以采用对寄存器的输入和寄存器的输出加入适当的约束，来使逻辑综合器和布线器能够对某条路径进行特别的优化。
还可以通过设定最大扇出数来迫使工具对其进行逻辑复制，减少扇出数量，提高性能。
⑶寄存器到输出：这种路径的约束是为了让FPGA设计工具能够优化FPGA内部从最后一级寄存器到输出端口的路径，确保其输出的信号能够被下一级芯片正确的采到。
约束的名称：output delay,约束条件的影响主要有3个因素：外部芯片的Tsu，电路板上信号延迟Tpd，时钟延迟Tclk.Tsu 的参数通常需要查外部芯片的数据手册。
计算公式：output delay = Tsu+Tpd-Tclk。
例如：系统时钟100MHz，电路板上最大延迟2ns，时钟最大延迟 1.7ns，Tsu1ns，输出延迟的值：max output delay = 1 + 2 - 1.7 = 1.3ns。
这个参数的含义是指让FPGA的设计工具把最后一级寄存器到输出端口之间的路径延迟（包括门延迟和线延迟）控制在10ns - 1.3ns=8.7ns以内。
⑷从输入端口到输出端口：这种路径是指组合逻辑的延迟，指信号从输入到输出没有经过任何寄存器。
给这种路径加约束条件，需要虚拟一个时钟，然后通过约束来指定哪些路径是要受该虚拟时钟的约束。
在Synplify Pro和Precision中都有相应的约束来处理这种路径。
关于输入输出延迟的一些参数，如果要把这些参数和Xilinx的软件结合起来，也不是一件容易的事情。
以前似乎大家也不太看重约束条件的设定，大多时候都是无论如何先上板，然后通过Signaltap和Chipscope来调。
当FPGA规模大了之后，布线一次都需要很长时间，这种方法的弊端就越来越严重。
实际上可以借鉴ASIC的设计方法：加比较完善的约束条件，然后通过RTL仿真，时序分析，后仿真来解决问题，尽量避免在FPGA电路板上来调试。
Altera最先意识到这一点，它采用了Synopsys的SDC格式。
SDC的格式也得到了逻辑综合器的支持。
而且设定方法比较容易掌握。
下面会详细讨论一下这种格式的约束设定方法。
时钟的设定方法：时钟要分成两种，一种是从端口上直接输入的时钟，另一种是在FPGA 内部产生的时钟。
内部产生的时钟又要分成两种，从锁相环出来的（包括Altera的PLL和Xilinx的DLL）和从逻辑单元出来的，例如一般的计数器分频就是这种情况。
从锁相环出来的时钟可以通过端口直接加，因为一般的综合工具和布线工具都能够自动的把端口的时钟约束传递到锁相环，并且根据锁相环的倍频关系自动施加到下一级。
而从逻辑单元出来的就需要单独对其进行约束。
在SDC格式中，创建时钟的命令create_clock, 后面要带3个参数：name，period，waveform. name的含义是指创建这个时钟约束的名字，而不是时钟本身的名字。
要把这个约束和时钟信号关联起来，还需要在后面加些东西。
period的单位缺省是ns。
waveform是用来指定占空比。
除了这三个参数以外，常常还要加get_ports的命令，来指定时钟的输入端口。
下面的例子是一个较为完整的设定时钟的例子：create_clock -name clk1 -period 10.000 –waveform { 2.000 8.000 } [get_ports sysclk]这个例子表示，有一个clk1的约束，在这个约束中设定了时钟的周期为10ns, 占空比为2ns 低电平，8ns高电平。
这个叫做clk1的约束是针对sysclk这个端口的。
如果是利用内部锁相环分频出来很多其他时钟的约束，可以不再另外施加其他约束，逻辑综合器和布线器都能根据锁相环的参数自动计算。
如果是利用内部的逻辑单元分频出来的信号，则必须利用get_registers指定分频的寄存器名。
例如上例：create_clock -name clk1 -period 10.000 –waveform { 2.000 8.000 } [get_registers cnt_clk] 对于逻辑单元分频的时钟信号，也可以采用命令create_generated_clock会更加精确。
举例如下：create_generated_clk -name clk2 -source [getports sysclk] -div 4 [get_registers cnt_clk] 这个约束命令描述了一个clk2的约束，约束的对象是由sysclk分频4次得到的时钟，这个时钟是由cnt_clk这个寄存器产生的。
在高速的系统中，对时钟的描述可能会要求的更多，更加细致。
例如，会要求对时钟的抖动和时钟的延迟进行描述。
在SDC的文件格式中，可以通过两个命令来描述：set_clock_uncertainty 和set_clock_latency 来设定。
时钟的延迟相对来讲比较简单。
延迟一般分为外部延迟和内部时钟线网的延迟。
通常在约束时只对外部延迟做约束，在set_clock_latency的命令后带-source的参数就可以了。
例如：set_clock_latency -source 2 [get_clocks {clk_in}]时钟的抖动要稍微复杂一些。
因为这个值不但会影响到对Tsu的分析，也会影响到对Thold的分析。
因此，采用set_clock_uncertainty的参数要多一些。
如果要理解这个命令对系统时序分析的影响，就需要对Altera的延时计算的概念需要做更多的说明。
对于set_clock_uncertainty的情况，就稍微复杂一些。
因为set_clock_uncertainty的值既影响建立时间的计算，也影响保持时间的计算，因此，需要在设定时分别指明：set_clock_undertainty –setup 0.500 –from clkA –to clkAset_clock_uncertainty –hold 0.300 –from clkA –to clkA前面的内容里面提供了计算输入输出延迟的计算方法。
输出延迟的命令是set_output_delay. 有几个参数要加：参考时钟，最大最小值，和端口的名称。
如下面的例子中描述：set_output_delay -clock CLK -max 1.200 [get_ports OUT]set_output_delay -clock CLK -min 0.800 [get_ports OUT]输入延迟的命令很类似：set_input_delay -clock CLK -max 2.000 [get_ports IN]set_input_delay -clock CLK -min 1.600 [get_ports IN]对一些特殊的设计要求，例如不关心的数据传递路径和多拍的路径，还需要增加false path 和Multicycle的设定。
这两个约束比较简单，容易设定，但是非常关键。
如果设定的不好，系统性能会大打折扣。
false path是指在时序分析中不考虑其延迟计算的路径。
例如有些跨越时钟域的电路等。
设定的方法：set_false_path -from [get_clocks clkA] -to [get_clocks clkB]set_false_path -from regA -to regB第一条命令是设定了从时钟域clkA到时钟域clkB的所有路径都为false path。
第二条命令设定了从regA到regB的路径为false path。
这两种路径在做时序分析时都会被忽略。
multicycle的设定和false path的设定方法差不多。
为了让逻辑综合器和布局布线器能够根据时序的约束条件找到真正需要优化的路径，我们还需要对时序报告进行分析，结合逻辑综合器的时序报告，布线器的时序报告，通过分析，可以看出是否芯片的潜能已经被完全挖掘出来。