FPGA设计中时序约束的重要性

Latticesemi 2021-12-29 14:30

LEC2 Workbench是莱迪思推出的一系列技术博客文章,重点关注使用莱迪思产品的应用开发。这些文章由莱迪思教育能力中心(LEC2)的 FPGA 设计专家撰写,LEC2是与莱迪思半导体密切合作推出的完整培训和教育计划。该计划将包含莱迪思半导全部的FPGA产品、解决方案集合、设计工具和方法。


在芯片设计的前期,低功耗FPGA平均由几千个查找表(LUT)组成。然而,随着深亚微米制造技术的进步,如今的低功耗FPGA可以支持多达100K LUT或更多。这些更为复杂的FPGA还结合了处理器、存储器模块和其他IP模块。FPGA日益复杂,因而需要结构更加优化的设计流程,不仅需要有扩展性,还要为FPGA设计人员提供足够的灵活性来定义无缝的设计方法。


FPGA开发的主要目标是设计符合应用性能要求的安全可靠的电路。因此,FPGA设计过程中最重要的一个步骤就是合理地说明和验证设计的时序约束,确保它们针对模块的时序和性能要求进行了优化。这同样也适用于未约束的路径,因为未能对其进行验证意味着它们不仅不会被优化,而且也不会被报告。莱迪思Radiant®设计软件包括了FPGA开发人员满足这两种要求所需的工具。


时序约束

时序参数约束和验证的基本路径类型是以钟控单元开始和结束的路径。这种类型的路径可能存在于典型FPGA设计的不同位置。我们来看一些例子。


FPGA输入路径(示例1)

在上面的示例中,FPGA的输入信号由外部组件生成。一般来说,CLKA和CLKB时钟是不同的。

Radiant时序约束编辑器为用户提供了合适的模板,可显著减少输入参数所需的工作量。


FPGA内部路径(示例2)

这种常见的路径类型如上图所示。与示例1不同的是,源触发器和目标触发器都在FPGA内部。这里的区别在于,除了时钟约束之外,无需明确其他时序参数,因为Radiant软件已经知道内部时序参数值。下列约束通常就足够了。


但也有例外。在最简单的情况下,时序约束定义了要开发的系统中时钟(或多个时钟)的工作频率。然而,设计中并非所有时钟的时序关系都可以详细分析。异步时钟就是这样一个例子,因为无法准确地确定它们的相位。

  • 同步时钟具有可预测的时序/相位关系。主时钟及其衍生时钟通常都是如此,因为两者同源(根)并有着共同的周期。

  • 异步时钟没有可预测的时序/相位关系。异步时钟基于不同的根。


你可以借助约束文件和周期组声明来设置周期路径之间的关系。例如,如果在FPGA中使用两个异步时钟(CLKB1和CKKB2),则可以使用以下约束。


在一个典型的FPGA设计中,我们还必须处理所谓的时序例外(也称为多周期路径)。时序例外是每隔一个时钟周期才需要的结果。例如,在下图中,EN信号每隔一个周期才会出现一次。


时序例外的另一个例子是当两个时钟同步时,数据从较慢的时钟系统传输到较快的时钟系统(反之亦然)。最后,错误路径也被认为是一种时序例外。

通过提前识别时序例外,时序引擎可以集中资源优化更关键的路径,提供更高质量的结果。


FPGA输出路径(示例3)

在上面的示例中,FPGA的输出信号从外部组件接收额外的处理。一般而言,时钟CLKB和CLKC是不同的,但也可以相同。

在本示例中,Radiant时序约束编辑器为用户提供了合适的模板,显著减少了输入参数所需的工作量。


时序约束分析

Radiant软件包括了一个时序分析器,用于检查指定的时序参数。该分析器可以创建报告,显示所有已明确的和未约束的时序路径的结果和分析。时序约束编辑器和时序分析器相结合,简化了FPGA的优化。

Latticesemi 莱迪思半导体(NASDAQ: LSCC)提供基于低功耗FPGA、视频ASSP、60 GHz毫米波无线技术以及各类IP的智能互连解决方案,服务于全球消费电子、通信、工业、计算和汽车市场。我们致力于帮助客户加速创新,构建一个更智能互连的世界。
评论 (0)
  • 退火炉,作为热处理设备的一种,广泛应用于各种金属材料的退火处理。那么,退火炉究竟是干嘛用的呢?一、退火炉的主要用途退火炉主要用于金属材料(如钢、铁、铜等)的热处理,通过退火工艺改善材料的机械性能,消除内应力和组织缺陷,提高材料的塑性和韧性。退火过程中,材料被加热到一定温度后保持一段时间,然后以适当的速度冷却,以达到改善材料性能的目的。二、退火炉的工作原理退火炉通过电热元件(如电阻丝、硅碳棒等)或燃气燃烧器加热炉膛,使炉内温度达到所需的退火温度。在退火过程中,炉内的温度、加热速度和冷却速度都可以根
    锦正茂科技 2025-04-02 10:13 73浏览
  • 引言随着物联网和智能设备的快速发展,语音交互技术逐渐成为提升用户体验的核心功能之一。在此背景下,WT588E02B-8S语音芯片,凭借其创新的远程更新(OTA)功能、灵活定制能力及高集成度设计,成为智能设备语音方案的优选。本文将从技术特性、远程更新机制及典型应用场景三方面,解析该芯片的技术优势与实际应用价值。一、WT588E02B-8S语音芯片的核心技术特性高性能硬件架构WT588E02B-8S采用16位DSP内核,内部振荡频率达32MHz,支持16位PWM/DAC输出,可直接驱动8Ω/0.5W
    广州唯创电子 2025-04-01 08:38 166浏览
  • 探针本身不需要对焦。探针的工作原理是通过接触被测物体表面来传递电信号,其精度和使用效果取决于探针的材质、形状以及与检测设备的匹配度,而非对焦操作。一、探针的工作原理探针是检测设备中的重要部件,常用于电子显微镜、坐标测量机等精密仪器中。其工作原理主要是通过接触被测物体的表面,将接触点的位置信息或电信号传递给检测设备,从而实现对物体表面形貌、尺寸或电性能等参数的测量。在这个过程中,探针的精度和稳定性对测量结果具有至关重要的影响。二、探针的操作要求在使用探针进行测量时,需要确保探针与被测物体表面的良好
    锦正茂科技 2025-04-02 10:41 71浏览
  • 职场之路并非一帆风顺,从初入职场的新人成长为团队中不可或缺的骨干,背后需要经历一系列内在的蜕变。许多人误以为只需努力工作便能顺利晋升,其实核心在于思维方式的更新。走出舒适区、打破旧有框架,正是让自己与众不同的重要法宝。在这条道路上,你不只需要扎实的技能,更需要敏锐的观察力、不断自省的精神和前瞻的格局。今天,就来聊聊那改变命运的三大思维转变,让你在职场上稳步前行。工作初期,总会遇到各式各样的难题。最初,我们习惯于围绕手头任务来制定计划,专注于眼前的目标。然而,职场的竞争从来不是单打独斗,而是团队协
    优思学院 2025-04-01 17:29 200浏览
  • 北京贞光科技有限公司作为紫光同芯授权代理商,专注于为客户提供车规级安全芯片的硬件供应与软件SDK一站式解决方案,同时配备专业技术团队,为选型及定制需求提供现场指导与支持。随着新能源汽车渗透率突破40%(中汽协2024数据),智能驾驶向L3+快速演进,车规级MCU正迎来技术范式变革。作为汽车电子系统的"神经中枢",通过AEC-Q100 Grade 1认证的MCU芯片需在-40℃~150℃极端温度下保持μs级响应精度,同时满足ISO 26262 ASIL-D功能安全要求。在集中式
    贞光科技 2025-04-02 14:50 128浏览
  • 随着汽车向智能化、场景化加速演进,智能座舱已成为人车交互的核心承载。从驾驶员注意力监测到儿童遗留检测,从乘员识别到安全带状态判断,座舱内的每一次行为都蕴含着巨大的安全与体验价值。然而,这些感知系统要在多样驾驶行为、复杂座舱布局和极端光照条件下持续稳定运行,传统的真实数据采集方式已难以支撑其开发迭代需求。智能座舱的技术演进,正由“采集驱动”转向“仿真驱动”。一、智能座舱仿真的挑战与突破图1:座舱实例图智能座舱中的AI系统,不仅需要理解驾驶员的行为和状态,还要同时感知乘员、儿童、宠物乃至环境中的潜在
    康谋 2025-04-02 10:23 98浏览
  • 文/Leon编辑/cc孙聪颖‍步入 2025 年,国家进一步加大促消费、扩内需的政策力度,家电国补政策将持续贯穿全年。这一利好举措,为行业发展注入强劲的增长动力。(详情见:2025:消费提振要靠国补还是“看不见的手”?)但与此同时,也对家电企业在战略规划、产品打造以及市场营销等多个维度,提出了更为严苛的要求。在刚刚落幕的中国家电及消费电子博览会(AWE)上,家电行业的竞争呈现出胶着的态势,各大品牌为在激烈的市场竞争中脱颖而出,纷纷加大产品研发投入,积极推出新产品,试图提升产品附加值与市场竞争力。
    华尔街科技眼 2025-04-01 19:49 210浏览
  • 引言在语音芯片设计中,输出电路的设计直接影响音频质量与系统稳定性。WT588系列语音芯片(如WT588F02B、WT588F02A/04A/08A等),因其高集成度与灵活性被广泛应用于智能设备。然而,不同型号在硬件设计上存在关键差异,尤其是DAC加功放输出电路的配置要求。本文将从硬件架构、电路设计要点及选型建议三方面,解析WT588F02B与F02A/04A/08A的核心区别,帮助开发者高效完成产品设计。一、核心硬件差异对比WT588F02B与F02A/04A/08A系列芯片均支持PWM直推喇叭
    广州唯创电子 2025-04-01 08:53 193浏览
  • 在智能交互设备快速发展的今天,语音芯片作为人机交互的核心组件,其性能直接影响用户体验与产品竞争力。WT588F02B-8S语音芯片,凭借其静态功耗<5μA的卓越低功耗特性,成为物联网、智能家居、工业自动化等领域的理想选择,为设备赋予“听得懂、说得清”的智能化能力。一、核心优势:低功耗与高性能的完美结合超低待机功耗WT588F02B-8S在休眠模式下待机电流仅为5μA以下,显著延长了电池供电设备的续航能力。例如,在电子锁、气体检测仪等需长期待机的场景中,用户无需频繁更换电池,降低了维护成本。灵活的
    广州唯创电子 2025-04-02 08:34 152浏览
  • 据先科电子官方信息,其产品包装标签将于2024年5月1日进行全面升级。作为电子元器件行业资讯平台,大鱼芯城为您梳理本次变更的核心内容及影响:一、标签变更核心要点标签整合与环保优化变更前:卷盘、内盒及外箱需分别粘贴2张标签(含独立环保标识)。变更后:环保标识(RoHS/HAF/PbF)整合至单张标签,减少重复贴标流程。标签尺寸调整卷盘/内盒标签:尺寸由5030mm升级至**8040mm**,信息展示更清晰。外箱标签:尺寸统一为8040mm(原7040mm),提升一致性。关键信息新增新增LOT批次编
    大鱼芯城 2025-04-01 15:02 202浏览
  • 提到“质量”这两个字,我们不会忘记那些奠定基础的大师们:休哈特、戴明、朱兰、克劳士比、费根堡姆、石川馨、田口玄一……正是他们的思想和实践,构筑了现代质量管理的核心体系,也深远影响了无数企业和管理者。今天,就让我们一同致敬这些质量管理的先驱!(最近流行『吉卜力风格』AI插图,我们也来玩玩用『吉卜力风格』重绘质量大师画象)1. 休哈特:统计质量控制的奠基者沃尔特·A·休哈特,美国工程师、统计学家,被誉为“统计质量控制之父”。1924年,他提出世界上第一张控制图,并于1931年出版《产品制造质量的经济
    优思学院 2025-04-01 14:02 148浏览
  • 文/郭楚妤编辑/cc孙聪颖‍不久前,中国发展高层论坛 2025 年年会(CDF)刚刚落下帷幕。本次年会围绕 “全面释放发展动能,共促全球经济稳定增长” 这一主题,吸引了全球各界目光,众多重磅嘉宾的出席与发言成为舆论焦点。其中,韩国三星集团会长李在镕时隔两年的访华之行,更是引发广泛热议。一直以来,李在镕给外界的印象是不苟言笑。然而,在论坛开幕前一天,李在镕却意外打破固有形象。3 月 22 日,李在镕与高通公司总裁安蒙一同现身北京小米汽车工厂。小米方面极为重视此次会面,CEO 雷军亲自接待,小米副董
    华尔街科技眼 2025-04-01 19:39 209浏览
我要评论
0
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦