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手把手教你学FPGA TimeQuest静态时序分析.pdf

发布时间：2022-06-14 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：4.73M 资料格式：pdf 举报 版权申诉
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    泽屹电子 手把手教你学 FPGA TimeQuest 静态时序分析 阿东团队 编著
    手把手教你学 FPGA-TimeQuest 静态时序分析 手把手教你学 FPGA TimeQuest 静态时序分析 2 / 68
    手把手教你学 FPGA-TimeQuest 静态时序分析 目 录 1 写在前面 ................................................................ 5 2 简介 .................................................................... 7 3 为什么要做时序分析 ...................................................... 8 3.1 案例一 .............................................................. 8 3.2 案例二 .............................................................. 9 4 时序分析的概念 ......................................................... 10 4.1 同步逻辑时延模型 ................................................... 10 4.1.1 时钟抖动与偏斜 ............................................... 10 4.1.2 建立时间/保持时间 ............................................ 11 4.1.3 恢复时间/移除时间 ............................................ 12 4.1.4 Launch Edge & Latch Edge ..................................... 13 4.1.5 Data & Clock Time ............................................ 14 4.2 时序分析基本公式 ................................................... 17 4.2.1 建立时间（Setup Time）检查 ................................... 18 4.2.2 保持时间（Hold Time）检查 .................................... 19 4.2.3 多周期路径（Multicycle Paths）检查 ........................... 20 4.3 Altera 器件时序模型 ................................................ 22 4.4 基本单元与 paths ................................................... 23 4.5 FPGA 时序约束的几种方法 ............................................ 25 4.5.1 核心频率约束 ................................................. 25 4.5.2 核心频率约束+ 时序例外约束 ................................... 25 4.5.3 核心频率约束+ 时序例外约束+I/O ............................... 25 5 使用 Timequest 时序分析器约束分析设计 ................................... 27 5.1 Timequest 基础 ..................................................... 27 5.1.1 时序约束和分析流程 ........................................... 27 5.1.2 Timequest GUI ................................................ 29 5.1.3 看懂时序波形图 ............................................... 30 5.2 时序约束 ........................................................... 32 5.2.1 Clocks ....................................................... 33 5.2.2 PLL clocks ................................................... 37 5.2.3 I/O .......................................................... 38 5.2.4 False paths .................................................. 44 6 时序分析设计实例 ....................................................... 46 6.1 LED 流水灯 ......................................................... 46 6.1.1 LED 流水灯功能框图 ........................................... 46 6.1.2 LED 流水灯代码 ............................................... 46 6.1.3 LED 流水灯时序分析 ........................................... 47 6.2 摄像头接口 ......................................................... 55 6.2.1 摄像头简介 ................................................... 55 6.2.2 摄像头接口 ................................................... 55 6.2.3 摄像头接口时序 ............................................... 56 3 / 68
    手把手教你学 FPGA-TimeQuest 静态时序分析 6.3 时序分析设计实例三-Ethernet ........................................ 62 6.3.1 Ethernet 功能框图 ............................................ 62 6.3.2 Ethernet 时序分析 ............................................ 62 6.4 时序分析设计实例三-SDRAM ........................................... 64 6.4.1 SDRAM 控制器功能框图 ......................................... 64 6.4.2 SDRAM 控制器时序分析 ......................................... 64 7 写在最后 ............................................................... 68 4 / 68
    手把手教你学 FPGA-TimeQuest 静态时序分析 1 写在前面 作者简介： 大家好，我是阿东，我在通信行业做了 10 年的芯片设计，做了几款大型路 由器和交换机芯片，写了 10 年的 Verilog，对 Verilog 是熟悉的不能再熟悉了， 对数据通信、QOS 有深入研究和实现，精通数据通信各种协议，对通信网络有较 深理解。精通 ASIC、FPGA 和 Verilog 架构、方案、实现设计。 希望我的经历能让大家掌握项目开发的编码规范、设计思想、方案设计，给 大家的学习和发展略进绵薄之力。 已经推出的教材包括： 《手把手教你学 FPGA_语法篇》 《手把手教你学 FPGA _编程规范篇》 《手把手教你学 FPGA _仿真篇》 《手把手教你学 FPGA _设计思想篇》。 后续还会推出更多相关资料，包括方案设计、视频教程等，请大家关注我们。 我们的 FPGA 论坛，欢迎大家访问： http://adfpga.com 我们的 FPGA 开发板网站，欢迎大家访问： https://shop67541132.taobao.com/ 上述教材的很多例子程序都可以在我们开发板配套光盘中找到，配套光盘里 面还有更多更好的例子。 5 / 68
    手把手教你学 FPGA-TimeQuest 静态时序分析 我们的淘宝店铺：本店专注于 FPGA 开发板，有低端、中端、高端开发板供 大家选择。 1、EP4CE6 FPGA 开发板: (包括开发板+USB Blaster 下载器+电源线+2 个 DVD 光盘)：适合没有任何基础，可以用来做学习和一般项目使用。 https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w4004-1006554551.2.30df85ddnc1gGg&id=35 911884243 备注：现在购买还送配套书籍一本（北航出版）： https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w4004-1006554551.8.30df85ddhlb93f&id=540 865636294 2、中端 EP4CE10 FPGA 开发板: (包括开发板+USB Blaster 下载器+电源线 +2 个 DVD 光盘): 适合没有任何基础、有一定基础，可以用来做学习和一般项目、 电子竞赛、NIOS。 https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w4004-1006554551.6.30df85ddnc1gGg&id=52 0588767908 3、高端 EP4CE30 FPGA 开发板: (包括核心板+底板+USB Blaster 下载器+电 源线+2 个 DVD 光盘): 适合没有任何基础、有一定基础、基础较好，可以用来做 学习和高级项目、NIOS。 https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z10.1-c.w4004-1006554551.10.30df85ddnc1gGg&id=3 9939126777 还有更多的开发板、配套外设、配套书籍可以直接到我们的淘宝店铺： https://shop67541132.taobao.com/ 联系我们： QQ :1530384236 旺旺：dongguo100 QQ 群：185735160 （欢迎加入） 阿东 FPGA 论坛：adfpga.com/ (拷贝到浏览器中打开即可) 6 / 68
    手把手教你学 FPGA-TimeQuest 静态时序分析 2 简介 时序分析在 ASIC 设计中非常重要，芯片频率是否达到预期，各种接口能否 调通等等都需要时序分析。在 FPGA 设计中，很少进行细致全面的时序约束和分 析，Fmax 是最常见也往往是一个设计唯一的约束。这一方面是由 FPGA 的特殊 结构决定的，另一方面也是由于缺乏好用的工具造成的。 好的时序约束可以指导布局布线工具进行权衡，获得最优的器件性能，使设 计代码最大可能的反映设计者的设计意图。 静态时序分析可以保证设计质量，也可以促使设计者再认识自己的代码。后 一点，对于我们这些逻辑设计初学者来说自己的代码，可以更深入地体会语言的 特点，也可以更深入地，尤为重要。从门级（在 Altera 的 FPGA 器件中是 LE 级） 再认识理解综合工具对语言的处理，对于设计能力的提高帮助很大。 本文致力于提高您的时序分析能力，Quartus 使用 TimeQuest 进行时序分 析，本文讲解的工具就是 TimeQuest。 TimeQuest 采用 Synopsys Design Constraints（SDC）文件格式作为时序 约束输入，不同于 Timing Analyzer 采用的 Quartus Settings File（QSF）约 束文件。这正是 TimeQuest 的优点：采用行业通用的约束语言而不是专有语言， 有利于设计约束从 FPGA 向 ASIC 设计流程迁移；有利于创建更细致深入的约束 条件。 7 / 68
    手把手教你学 FPGA-TimeQuest 静态时序分析 3 为什么要做时序分析 很多初学者搞不懂为什么要做时序分析，不做会不会有什么问题，请看下面 几个案例： 3.1 案例一 没有加时序约束，图片显示异常。 增加时序约束，图片显示正常。 8 / 68
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