Intel® Quartus® Prime Standard Edition用户指南: Timing Analyzer

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ID 683068
日期 9/24/2018
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文档目录
文档目录 x
1. 时序分析介绍 2. 使用 Intel® Quartus® Prime Timing Analyzer A. Intel® Quartus® Prime Standard Edition用户指南
1. 时序分析介绍 x
1.1. 时序分析基本概念 1.2. 文档修订历史
1.1. 时序分析基本概念 x
1.1.1. 时序路径和时钟分析 1.1.2. 时钟设置分析 1.1.3. 时钟保持分析 1.1.4. 恢复和移除分析(Recovery and removal analysis) 1.1.5. 多周期路径分析 1.1.6. 亚稳性分析(Metastability Analysis) 1.1.7. Timing Pessimism(时序悲观) 1.1.8. 时钟数据分析(Clock-As-Data Analysis) 1.1.9. 多角分析(Multicorner Analysis)
1.1.1. 时序路径和时钟分析 x
1.1.1.1. 时间网表 1.1.1.2. 时序路径 1.1.1.3. 数据和时钟到达时间 1.1.1.4. 启动沿和锁存沿(Launch and Latch Edges)
1.1.5. 多周期路径分析 x
1.1.5.1. 多周期时钟保持 1.1.5.2. 多周期时钟设置
2. 使用 Intel® Quartus® Prime Timing Analyzer x
2.1. Intel® Arria® 10器件的增强时序分析 2.2. 基本时序分析流程 2.3. 使用时序约束 2.4. Timing Analyzer Tcl命令 2.5. 导入编译结果的时序分析 2.6. 使用 Intel® Quartus® Prime Timing Analyzer文档修订历史
2.2. 基本时序分析流程 x
2.2.1. 第1步：打开一个工程并运行Fitter 2.2.2. 第2步：指定时序约束 2.2.3. 第3步：指定通用的Timing Analyzer设置 2.2.4. 第4步：运行时序分析 2.2.5. 第5步：分析时序分析结果
2.2.5. 第5步：分析时序分析结果 x
2.2.5.1. 时序报告命令 2.2.5.2. 设置操作条件 2.2.5.3. Fmax汇总报告(Fmax Summary Report) 2.2.5.4. Report Timing命令 2.2.5.5. 将约束与时序报告相关联 2.2.5.6. 在其他工具中定位时序路径
2.3. 使用时序约束 x
2.3.1. 建议的初始SDC约束 2.3.2. SDC文件优先级 2.3.3. 迭代约束修改(Iterative Constraint Modification) 2.3.4. 创建时钟和时钟约束 2.3.5. 创建I/O约束 2.3.6. 创建延迟和偏移约束(Creating Delay and Skew Constraints) 2.3.7. 创建时序异常(Creating Timing Exceptions) 2.3.8. 示例电路和SDC文件
2.3.1. 建议的初始SDC约束 x
2.3.1.1. Create Clock (create_clock) 2.3.1.2. Derive PLL Clocks (derive_pll_clocks) 2.3.1.3. Derive Clock Uncertainty (derive_clock_uncertainty) 2.3.1.4. Set Clock Groups (set_clock_groups)
2.3.4. 创建时钟和时钟约束 x
2.3.4.1. 创建基本时钟 2.3.4.2. 创建虚拟时钟 2.3.4.3. Creating Generated Clocks (create_generated_clock) 2.3.4.4. Deriving PLL Clocks 2.3.4.5. 创建时钟组(set_clock_groups) 2.3.4.6. 时钟效应特性的考量
2.3.4.1. 创建基本时钟 x
2.3.4.1.1. 自动时钟检测和约束创建
2.3.4.2. 创建虚拟时钟 x
2.3.4.2.1. 指定I/O接口不确定性 2.3.4.2.2. I/O接口时钟不确定性示例
2.3.4.3. Creating Generated Clocks (create_generated_clock) x
2.3.4.3.1. 时钟分频器示例(-divide_by) 2.3.4.3.2. 时钟多路复用器示例
2.3.4.5. 创建时钟组(set_clock_groups) x
2.3.4.5.1. 独占时钟组(Exclusive Clock Groups (-exclusive)) 2.3.4.5.2. 异步时钟组(-asynchronous) 2.3.4.5.3. set_clock_groups约束技巧
2.3.4.6. 时钟效应特性的考量 x
2.3.4.6.1. Set Clock Latency (set_clock_latency) 2.3.4.6.2. 时钟不确定性
2.3.5. 创建I/O约束 x
2.3.5.1. 输入约束(set_input_delay) 2.3.5.2. 输出约束(set_output_delay)
2.3.6. 创建延迟和偏移约束(Creating Delay and Skew Constraints) x
2.3.6.1. 高级I/O时序和电路板走线模型延迟(Advanced I/O Timing and Board Trace Model Delay) 2.3.6.2. Maximum Skew (set_max_skew) 2.3.6.3. 网络延迟(Net Delay (set_net_delay)) 2.3.6.4. 创建时序网表
2.3.7. 创建时序异常(Creating Timing Exceptions) x
2.3.7.1. 时间约束优先级(Timing Constraint Precedence) 2.3.7.2. False Paths (set_false_path) 2.3.7.3. 最小和最大延迟 2.3.7.4. 多周期路径(Multicycle Paths) 2.3.7.5. 多周期异常示例 2.3.7.6. 延迟注释(Delay Annotation)
2.3.7.4. 多周期路径(Multicycle Paths) x
2.3.7.4.1. 常见的多周期应用 2.3.7.4.2. Relaxing Setup with Multicycle (set_multicyle_path) 2.3.7.4.3. 相移的使用(-phase)
2.3.7.5. 多周期异常示例 x
2.3.7.5.1. 默认的多周期分析 2.3.7.5.2. End Multicycle Setup = 2 and End Multicycle Hold = 0 2.3.7.5.3. End Multicycle Setup = 2 and End Multicycle Hold = 1 2.3.7.5.4. 具有目地时钟偏移的相同频率时钟 2.3.7.5.5. 目地时钟频率是源时钟频率的倍数 2.3.7.5.6. 目地时钟频率是带偏移的源时钟频率的倍数 2.3.7.5.7. 源时钟频率是目的时钟频率的倍数 2.3.7.5.8. 源时钟频率是带偏移的目的时钟频率的倍数
2.4. Timing Analyzer Tcl命令 x
2.4.1. quartus_sta可执行文件 2.4.2. 集合命令(Collection Commands) 2.4.3. 从SDC文件识别 Intel® Quartus® Prime软件可执行文件
2.4.2. 集合命令(Collection Commands) x
2.4.2.1. 通配符 2.4.2.2. 添加和删除集合项 2.4.2.3. 集合查询(Query of Collections) 2.4.2.4. 使用get_pins命令
1. 时序分析介绍
2. 使用 Intel® Quartus® Prime Timing Analyzer
A. Intel® Quartus® Prime Standard Edition用户指南

2.2.5.5. 将约束与时序报告相关联

理解时序分析报告中出现时序约束和违规的方式对于理解结果至关重要。以下示例显示了特定约束是如何影响时序分析报告的。 大多数时序约束仅影响时钟启动沿和锁存沿。具体来说，create_clock和create_generated_clock创建具有默认关系的时钟。但是， set_multicycle_path异常会修改默认的设置和保持关系。set_max_delay和set_min_delay约束是低级覆盖(low-level overrides)，明确地指示出启动沿和锁存沿的最大延迟和最小延迟。

下图显示了在特定路径上运行Report Timing的结果。

在下例中，设计包含一个通过10 ns周期驱动源寄存器和目的寄存器的时钟。这产生一个10 ns的设置关系(launch edge = 0 ns, latch edge = 10ns)和0 ns的保持关系(launch edge = 0 ns, latch edge = 0 ns)，命令如下： 
create_clock -name clocktwo -period 10.000 [get_ports {clk2}]
图 40. 设置关系10ns，保持关系0ns
set_multicycle_path约束加入多个周期以放宽设置关系，或打开窗口，使得设置关系为20 ns，而保持关系仍为0 ns： 
set_multicycle_path -from clocktwo -to clocktwo -setup -end 2
set_multicycle_path -from clocktwo -to clocktwo -hold -end 1
图 41. 设置关系20ns

set_max_delay和set_min_delay约束显式覆盖设置关系。请注意，对于这些不同约束，唯一变化的是设置和保持分析的启动沿时间和锁存沿时间。每隔一行的项目都来自FPGA内部的延迟，并且对于给定的fit是静态的。查看这些报告以分析约束如何影响时序报告。

图 42. 使用set_max_delay
图 43. 使用set_min_delay

对于I/O，您必须添加-max和-min值，它们显示为Type列中的iExt或者oExt。 例如一个set_output_delay -max 1.0和set_output_delay -min -0.5的输出端口：

时钟关系决定启动沿时间和锁存沿时间，多周期以及可能的set_max_delay或set_min_delay约束。Timing Analyzer还将set_output_delay的值作为oExt值进行添加。对于输出，此值是Data Required Path的一部分 ，因为这是分析的外部部分。左侧的设置报告减去-max值，使设置关系更难满足，因为Data Arrival Path必须短于Data Required Path。Timing Analyzer还减去-min值。此减法是一个负数导致更具限制性的保持时序的原因。Data Arrival Path必须长于Data Required Path。

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