京微雅格重磅之作―新版FPGA/CAP設(shè)計套件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)計的一部分，是需要PCB設(shè)計工程師像對待所有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)計前期給與充分的考慮并歸入設(shè)計文檔。正因為FPGA的I/O Timing會在設(shè)計期間發(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)計出來的，不是約束出來的”，好的約束必須以好的設(shè)計為前提。沒有好的設(shè)計，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)計的優(yōu)劣，通過時序分析報告可以檢查出設(shè)計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)計的目標(biāo)。應(yīng)該說，設(shè)計是約束的根本，約束是設(shè)計的保證，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)計流程。Primace有很多選項設(shè)置和策略，但是無法保證哪種選項或約束會對所有的設(shè)計帶來最佳的效果。iXplorer技術(shù)能夠幫助用戶找到最佳的工具選項來實現(xiàn)時序要求或者找到設(shè)計的最高性能。iXplorer通過采用不同策略和選項來運行多個布局布線版本并找出滿足時序要求的實現(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，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組合的次數(shù)，從給定次數(shù)的運行結(jié)果中找到最佳實現(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，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報告中看到究竟哪種策略和選項對目前的設(shè)計是最佳的。

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)計方法。限于篇幅，本文不能盡述Primace5.0對用戶設(shè)計體驗的改變，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。