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關(guān)于測量中的建立時間和保持時間的理解

作者: 時間:2017-01-12 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

  從而可以推出

  T-Tco-T2max>=T3

  這也就是要求的D2的建立時間。

  從上面的時序圖中也可以看出,D2的建立時間與保持時間與D1的建立與保持時間是沒有關(guān)系的,而只和D2前面的組合邏輯和D1的數(shù)據(jù)傳輸延時有關(guān),這也是一個很重要的結(jié)論。說明了延時沒有疊加效應(yīng)。

  第二種情況如果時鐘存在延時,這種情況下就要考慮保持時間了,同時也需要考慮建立時間。時鐘出現(xiàn)較大的延時多是采用了異步時鐘的設(shè)計方法,這種方法較難保證數(shù)據(jù)的同步性,所以實際的設(shè)計中很少采用。此時如果建立時間與保持時間都滿足要求那么輸出的時序如圖5所示。

圖5 時鐘存在延時但滿足時序

  從圖5中可以容易的看出對建立時間放寬了Tpd,所以D2的建立時間需滿足要求:

  Tpd+T-Tco-T2max>=T3

  由于建立時間與保持時間的和是穩(wěn)定的一個時鐘周期,如果時鐘有延時,同時數(shù)據(jù)的延時也較小那么建立時間必然是增大的,保持時間就會隨之減小,如果減小到不滿足D2的保持時間要求時就不能采集到正確的數(shù)據(jù),如圖6所示。

  這時即T-(Tpd+T-Tco-T2min)  T-(Tpd+T-Tco-T2min)>=T4 即Tco+T2min-Tpd>=T4

  從上式也可以看出如果Tpd=0也就是時鐘的延時為0那么同樣是要求Tco+T2min>T4,但是在實際的應(yīng)用中由于T2的延時也就是線路的延時遠遠大于觸發(fā)器的保持時間即T4,所以不必要關(guān)系保持時間。

圖6 時鐘存在延時且保持時間不滿足要求

下面用數(shù)字來說明一下加深理解(以下舉例暫不考慮hold time):

建立時間Tsetup=Tdelay+ Tco- Tpd
假設(shè)Tco(觸發(fā)器固有的建立時間)= 2ns
假設(shè)1,Clock Delay =0,Data delay="0",那么數(shù)據(jù)port的新數(shù)據(jù)必須在時鐘port的時鐘沿到來之前2ns趕到數(shù)據(jù)port,才能滿足觸發(fā)器的Tco。

假設(shè)2,Clock delay="0",data Delay = 3ns,那么數(shù)據(jù)port的新數(shù)據(jù)必須在時鐘port的時鐘沿到來之前5ns就得趕到數(shù)據(jù)port,其中的3ns用來使新數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)port趕到觸發(fā)器的D端(由于data Delay ),剩下的2ns用來滿足觸發(fā)器的Tco。

假設(shè)3,Clock delay="1ns",data Delay = 3ns,由于時鐘port的時鐘沿推后1ns到達觸發(fā)器的時鐘端,那么數(shù)據(jù)port的新數(shù)據(jù)只需在時鐘port的時鐘沿到來之前4ns趕到數(shù)據(jù)port即可。

假設(shè)4,假設(shè)時鐘的周期T=4ns,即你的系統(tǒng)需要運行在250M頻率上,那么以上的假設(shè)中,假設(shè)2顯然是不成立的,也就是說在假設(shè)2的情況下,你的系統(tǒng)運行頻率是低于250M的,或者說在250M系統(tǒng)里是有setup time violation的。在假設(shè)2的情況下,由于Tco及Tpd均是FPGA的固有特性,要想滿足4ns的T,那么唯一你能做的就是想方設(shè)法減小Tdelay,也就是數(shù)據(jù)路徑的延時。即所謂的找出關(guān)鍵路徑,想辦法優(yōu)化之。

總結(jié),在實際的設(shè)計中,對于一個給定的IC,其實我們很容易看到T,Tpd,Tsetup,Th都是固定不變的(在跨時鐘域時,Tpd會有不同),那么我們需要關(guān)心的參數(shù)就是Tdelay,即數(shù)據(jù)路徑的延時,控制好了這個延時,那我們的設(shè)計就不會存在建立時間和保持時間不滿足的情況了!

后記:有個著名的筆試題,這樣說道:時鐘周期為T,觸發(fā)器D1的建立時間最大為T1max,最小為T1min,該觸發(fā)器的數(shù)據(jù)輸出延時為Tco。組合邏輯電路最大延遲為 T2max,最小為T2min。假設(shè)D1在前,D2去采樣D1的數(shù)據(jù)(實際就是對圖2的文字描述),問,觸發(fā)器D2的建立時間T3和保持時間應(yīng)滿足什么條件。這里給出一個簡易公式供大家死記一下,

以下兩個公式確定了D2的Tsetup和Thold:

1) D1的Tco + max數(shù)據(jù)鏈路延時 + D2的Tsetup < T(即T3 < T - Tco - T2max)

2) D1的Tco + min數(shù)據(jù)鏈路延時 > D2的Thold(即T4< Tco + T2min)

其實上面的式2可以從T3+T4=T推出,不過要注意把1)中的T2max改為T2min即可。

總之,建立時間長了,保持時間就短了。

實際中,某條數(shù)據(jù)鏈路延時是一個定值,只不過要求它落在區(qū)間{T2min,T2max}。這也是T2min和T2max的實際意義。從現(xiàn)實設(shè)計出發(fā),個人覺得這個題改為考T2max和T2min更合適,那是不是有更多人犯暈?zāi)兀?/div>



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關(guān)鍵詞: 建立時間保持時

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