FPGA時序約束的建立和保持時間方法

周期約束理論

首先來看什么是時序約束，泛泛來說，就是我們告訴軟件（Vivado、ISE等）從哪個pin輸入信號，輸入信號要延遲多長時間，時鐘周期是多少，讓軟件PAR（Place and Route）后的電路能夠滿足我們的要求。因此如果我們不加時序約束，軟件是無法得知我們的時鐘周期是多少，PAR后的結果是不會提示時序警告的。

周期約束就是告訴軟件我們的時鐘周期是多少，讓它PAR后要保證在這樣的時鐘周期內時序不違規。大多數的約束都是周期約束，因為時序約束約的最多是時鐘。

在講具體的時序約束前，我們先介紹兩個概念，在下面的講解中，會多次用到：

? 發起端/發起寄存器/發起時鐘/發起沿：指的是產生數據的源端

? 接收端/接收寄存器/捕獲時鐘/捕獲沿：指的是接收數據的目的端

建立/保持時間

講時序約束，這兩個概念要首先介紹，因為我們做時序約束其實就是為了滿足建立/保持時間。

對于DFF的輸入而言，

? 在clk上升沿到來之前，數據提前一個最小時間量“預先準備好”，這個最小時間量就是建立時間；

? 在clk上升沿來之后，數據必須保持一個最小時間量“不能變化”，這個最小時間量就是保持時間。

建立和保持時間是由器件特性決定了，當我們決定了使用哪個FPGA，就意味著建立和保持時間也就確定了。Xilinx FPGA的setup time基本都在0.04ns的量級，hold time基本在0.2ns的量級，不同器件會有所差異，具體可以查對應器件的DC and AC Switching Characteristics，下圖列出K7系列的建立保持時間。