時(shí)序分析的基本概念及常規(guī)時(shí)序路徑的組成

1、發(fā)起沿和捕獲沿（Launch edge & Capture edge）

①

② Launch edge是發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)鐘邊沿，通常選擇上升沿。

③ Capture edge是捕獲段捕獲到該數(shù)據(jù)的時(shí)鐘邊沿。

④ 通常情況下這兩個(gè)邊沿會(huì)有一個(gè)時(shí)鐘周期的差別。

2、時(shí)序路徑（Timing path典型時(shí)序路徑有四種）

①

② 第一類時(shí)序路徑（紅色）
- 從device A的時(shí)鐘到FPGA的第一級(jí)寄存器的輸入端口。

③ 第二類時(shí)序路徑
- 兩個(gè)同步元件之間的路徑（rega到regb藍(lán)色）

④ 第三類時(shí)序路徑
- 最后一集寄存器到device B數(shù)據(jù)端口的路徑（黃色）

⑤ 第四類時(shí)序路徑
- 端口到端口的路徑（dinb到dinb綠色）

⑥ 我們要關(guān)注的是這些路徑的
- 起始點(diǎn)（start point）記作S
- 終止點(diǎn)（end point）記作E
-

- 前三條路徑的起始點(diǎn)，都是發(fā)送寄存器的時(shí)鐘端口，終止點(diǎn)都是接收寄存器的數(shù)據(jù)端口。

⑦ 常規(guī)時(shí)序路徑的組成
- 我們給出基本模型（可看出rega 和 regb時(shí)鐘是不同的）
-

- 源端時(shí)鐘路徑（紅色） 數(shù)據(jù)路徑（藍(lán)色） 和目的段時(shí)鐘路徑（黃色）
-

3、數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間和數(shù)據(jù)需求時(shí)間

① 數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間
-

- 數(shù)據(jù)在發(fā)送沿發(fā)送之后，經(jīng)過(guò)多長(zhǎng)時(shí)間會(huì)到達(dá)接收寄存器的數(shù)據(jù)端口，即到達(dá)regb的D端口的時(shí)刻，這個(gè)時(shí)刻就是數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間。
- 我們需要選擇一個(gè)參考（基準(zhǔn)）時(shí)間點(diǎn)。通常選擇launch edge作為零時(shí)刻基準(zhǔn)點(diǎn)。
- 數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)Tco時(shí)間，到達(dá)Q端口。
- 數(shù)據(jù)從Q端口，要經(jīng)過(guò)組合邏輯，以及布線的線延時(shí)才能到達(dá)接收短的D端口（Tdata）。
- 故有公式如下：
-

- 選擇launch edge作為零時(shí)刻基準(zhǔn)點(diǎn)。

② 時(shí)鐘到達(dá)時(shí)間（clock Arrival Time）
- 觀察捕獲寄存器的時(shí)鐘。
-

- 選擇launch edge作為零時(shí)刻基準(zhǔn)點(diǎn)。其實(shí)是launch edge加上一個(gè)時(shí)鐘周期。

4、建立時(shí)間的裕量和保持時(shí)間的裕量（Setup slack & Hold Slack）

① 建立時(shí)間（數(shù)據(jù)需求時(shí)間：Tsu）
-

- 數(shù)據(jù)可以被穩(wěn)定的捕獲到的最小時(shí)間。
- 我們?nèi)匀魂P(guān)注捕獲寄存器。
- 數(shù)據(jù)需要在時(shí)鐘捕獲沿到達(dá)之前的一段時(shí)間，必須到達(dá)。相當(dāng)于是數(shù)據(jù)到達(dá)regb的時(shí)鐘端口 和 regb的時(shí)鐘處于capture edge這兩個(gè)情況同時(shí)滿足的時(shí)候，才可以進(jìn)行接收數(shù)據(jù)。
- 換句話就是說(shuō)，數(shù)據(jù)至少提前時(shí)鐘Tsu的時(shí)間到達(dá)捕獲寄存器的數(shù)據(jù)端口。
- 數(shù)據(jù)所需要的時(shí)間是
-

- 其中Set up Uncertainty（一般是時(shí)間抖動(dòng)造成的Uncertainty時(shí)間）。

② 保持時(shí)間情況下的數(shù)據(jù)需求時(shí)間（Data Request Time-Hold）
-

- 當(dāng)我們捕獲到數(shù)據(jù)之后，數(shù)據(jù)還應(yīng)該穩(wěn)定的存在一定時(shí)間。
- 除了有Tlckb的時(shí)鐘延時(shí)之外，還要看到捕獲寄存器本身的保持時(shí)間需求。
- Tclkb時(shí)鐘延時(shí)，然后數(shù)據(jù)到達(dá)后，至少還需要Th的保持時(shí)間。
-

③ Tsu和Th確定了數(shù)據(jù)的有效窗口。
- 數(shù)據(jù)有效窗口的起始沿就是Tsu
- 終止端口就是Th。

④ 建立時(shí)間裕量（Setup Slack）
- 在做時(shí)序分析時(shí)，我們的建立時(shí)間的需求可以滿足，那么這條路徑上發(fā)送的數(shù)據(jù)，就可以被目的寄存器穩(wěn)定的捕獲到。
- 我們來(lái)看一下我們的模型：
-

- Tclka
- Tco
- Tdata
- Tclkb
- Tsu
- 數(shù)據(jù)需求時(shí)間（Tsu）-當(dāng)前數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間
-

-

⑤ 保持時(shí)間的裕量（Hold Slack）新的數(shù)據(jù)不能太早的到達(dá)，否則就破壞了原來(lái)的數(shù)據(jù)
-

- Tclka
- Tco
- Tdata
- Tclkb
- Th
- 新的數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)間-數(shù)據(jù)需求時(shí)間（Th）
-

-

⑥ 如果Slack為正，說(shuō)明我們的時(shí)序是滿足的。

⑦ 為什么會(huì)出現(xiàn)Slack為負(fù)的情況？
- 對(duì)于Set up Slack為負(fù)的情況
- 數(shù)據(jù)延時(shí)太大，導(dǎo)致數(shù)據(jù)建立時(shí)間Tsu不夠了，見(jiàn)下圖：
-

- Hold Slack為負(fù)
- 時(shí)鐘的延遲太大，導(dǎo)致當(dāng)前data的Capture time到來(lái)的時(shí)候，已經(jīng)在傳下一個(gè)data了。
-

⑧ Tdata = Tlogic（組合邏輯，邏輯門的延時(shí)）+Tnet（布線，線的延時(shí)）
- Tlogic：主要和我們的代碼風(fēng)格有關(guān)。
- Tnet：可能跟我們的布局布線的策略有關(guān)。

⑨ 系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率Ts >= Tco + Tdata + Tsu這三者決定了系統(tǒng)的時(shí)鐘的最高頻率。

5、總結(jié)：

① 通常我們都是以Launch edge作為零時(shí)刻點(diǎn)（參考時(shí)刻點(diǎn)）

② 通常Capture edge time = Launch edge time + 1 clock cycle

③ Tsu和Th是芯片決定的。

編輯：hfy