京微雅格重磅之作―新版FPGA/CAP設(shè)計(jì)套件Primace5

使用技巧

時序約束設(shè)置方法

時序約束設(shè)置基本可以遵循先整體后局部，先高層后低層的規(guī)律分階段、分步驟的逐步細(xì)化設(shè)置。用戶可以按照以下順序設(shè)置時序約束：

核心頻率約束

通過約束每個時鐘的時鐘頻率以及相位關(guān)系，可以完成基礎(chǔ)的核心頻率約束。目前Priamce5.0支持的這類約束包括Clock Setup，Clock Hold，F(xiàn)alling edge， Generated Clock。

I/O約束

I/O約束包括引腳分配位置、空閑引腳驅(qū)動方式、外部走線延時(InputDelay、OutputDelay)、上下拉電阻、驅(qū)動電流強(qiáng)度等。加入I/O約束后的時序約束，才是完整的時序約束。FPGA作為PCB上的一個器件，是整個PCB系統(tǒng)時序收斂的一部分。FPGA作為PCB設(shè)計(jì)的一部分，是需要PCB設(shè)計(jì)工程師像對待所有COTS器件一樣，閱讀并分析其I/O Timing Diagram的。FPGA不同于COTS器件之處在于，其I/O Timing是可以在設(shè)計(jì)后期在一定范圍內(nèi)調(diào)整的;雖然如此，最好還是在PCB設(shè)計(jì)前期給與充分的考慮并歸入設(shè)計(jì)文檔。正因?yàn)镕PGA的I/O Timing會在設(shè)計(jì)期間發(fā)生變化，所以準(zhǔn)確地對其進(jìn)行約束是保證設(shè)計(jì)穩(wěn)定可控的重要因素。許多在FPGA重新編譯后，F(xiàn)PGA對外部器件的操作出現(xiàn)不穩(wěn)定的問題都有可能是由此引起的。目前Primace5.0支持的這類約束包括Tsu，Th，Tco，Tpd。

時序例外約束

時序例外約束可以指出在全局約束下的特殊路徑集合，使得最終的時序約束準(zhǔn)確，嚴(yán)格。正確的應(yīng)用例外約束可以提高時序分析報(bào)告質(zhì)量，加快時序收斂過程。目前Primace5.0通過FalsePath來支持時序例外約束。

“好的時序是設(shè)計(jì)出來的，不是約束出來的”，好的約束必須以好的設(shè)計(jì)為前提。沒有好的設(shè)計(jì)，在約束上下再大的功夫也是沒有意義的。不過，通過正確的約束也可以檢查設(shè)計(jì)的優(yōu)劣，通過時序分析報(bào)告可以檢查出設(shè)計(jì)上時序考慮不周的地方，從而加以修改。通過幾次“分析-修改-分析”的迭代也可以達(dá)到完善設(shè)計(jì)的目標(biāo)。應(yīng)該說，設(shè)計(jì)是約束的根本，約束是設(shè)計(jì)的保證，二者是相輔相成的關(guān)系。

基于iXplorer的時序收斂方法

時序收斂(Timing Closure)指時序的不斷逼近，原理是采用多次迭代(循環(huán))的技術(shù)。因此時序收斂就是一個不斷反復(fù)的過程，以確保設(shè)計(jì)中的每個路徑都滿足時序要求。iXplorer是京微雅格定義的，嵌入在Primace工具中的時序收斂設(shè)計(jì)流程。Primace有很多選項(xiàng)設(shè)置和策略，但是無法保證哪種選項(xiàng)或約束會對所有的設(shè)計(jì)帶來最佳的效果。iXplorer技術(shù)能夠幫助用戶找到最佳的工具選項(xiàng)來實(shí)現(xiàn)時序要求或者找到設(shè)計(jì)的最高性能。iXplorer通過采用不同策略和選項(xiàng)來運(yùn)行多個布局布線版本并找出滿足時序要求的實(shí)現(xiàn)結(jié)果。目前iXplorer支持三種搜索算法來滿足不同場景下的使用需求：

Target fMAX，用戶指定期望的fMAX，啟動iXplorer后，iXplorer開始嘗試不同約束與選項(xiàng)，直到達(dá)到給定的fMAX停止。

Max Loop Count，用戶指定最多iXplorer嘗試不同約束與選項(xiàng)組合的次數(shù)，從給定次數(shù)的運(yùn)行結(jié)果中找到最佳實(shí)現(xiàn)結(jié)果。

Ending Before Time，用戶給定最晚結(jié)束時間，iXplorer會盡可能多的搜索約束與選項(xiàng)的組合，并在給定結(jié)束時間時停止。例如，用戶可以設(shè)結(jié)束時間為第二天早上八點(diǎn)，然后在下班前啟動，第二天上班時去查看結(jié)果。

iXplorer會用時序驅(qū)動的技術(shù)根據(jù)頻率目標(biāo)是否達(dá)到來加強(qiáng)或放松時序目標(biāo)，這樣就可以判斷出所指定時鐘域的最高頻率限制。在優(yōu)化結(jié)束后，用戶可以從iXplorer報(bào)告中看到究竟哪種策略和選項(xiàng)對目前的設(shè)計(jì)是最佳的。

總結(jié)

Primace5.0是京微雅格最新發(fā)布的FPGA/CAP設(shè)計(jì)套件。本文簡要介紹了Primace5.0包括基于時序驅(qū)動的布局布線等新功能，并針對時序收斂問題給出了兩種基于Primace5.0的設(shè)計(jì)方法。限于篇幅，本文不能盡述Primace5.0對用戶設(shè)計(jì)體驗(yàn)的改變，如果讀者對Primace5.0有任何問題、意見或建議，請與京微雅格的銷售支持聯(lián)系。