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

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ID 683243
日期 4/13/2020
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1. 时序分析介绍 2. 使用 Intel® Quartus® Prime Timing Analyzer A. Intel® Quartus® Prime Pro 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. 时序分析概述文档修订历史
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. 多角时序分析(Multicorner Timing Analysis) 1.1.10. 时间借用(Time Borrowing)
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
1.1.10. 时间借用(Time Borrowing) x
1.1.10.1. 时间借用限制 1.1.10.2. 包含锁存器的时间借用
2. 使用 Intel® Quartus® Prime Timing Analyzer x
2.1. 时序分析流程 2.2. 使用时序约束 2.3. Timing Analyzer Tcl命令 2.4. 导入编译结果的时序分析 2.5. 使用 Intel® Quartus® Prime Timing Analyzer文档修订历史 2.6. Intel® Quartus® Prime Pro Edition User Guide: Timing Analyzer Archive
2.1. 时序分析流程 x
2.1.1. 第1步：打开一个工程并运行Fitter 2.1.2. 第2步：指定时序约束 2.1.3. 第3步：指定通用的Timing Analyzer设置 2.1.4. 第4步：运行时序分析 2.1.5. 第5步：分析时序分析结果
2.1.4. 第4步：运行时序分析 x
2.1.4.1. 设置操作条件 2.1.4.2. 使能时间借用优化(Enabling Time Borrowing Optimization)
2.1.5. 第5步：分析时序分析结果 x
2.1.5.1. 时序报告命令 2.1.5.2. Fmax汇总报告(Fmax Summary Report) 2.1.5.3. Report Timing命令 2.1.5.4. 报告逻辑电平深度 2.1.5.5. 报告相邻路径(Report Neighbor Paths) 2.1.5.6. Report CDC Viewer命令 2.1.5.7. Report Custom CDC Viewer命令 2.1.5.8. 报告时间借用数据 2.1.5.9. 将约束与时序报告相关联 2.1.5.10. 从Timing Analyzer运行Design Assistant 2.1.5.11. 在其他工具中定位时序路径
2.2. 使用时序约束 x
2.2.1. 建议的初始SDC约束 2.2.2. SDC文件优先级 2.2.3. 迭代约束修改(Iterative Constraint Modification) 2.2.4. 使用实体绑定的SDC文件(Using Entity-bound SDC Files) 2.2.5. 创建时钟和时钟约束 2.2.6. 创建I/O约束 2.2.7. 创建延迟和偏移约束(Creating Delay and Skew Constraints) 2.2.8. 创建时序异常(Creating Timing Exceptions) 2.2.9. 使用Fitter过约束(Using Fitter Overconstraints) 2.2.10. 示例电路和SDC文件
2.2.1. 建议的初始SDC约束 x
2.2.1.1. Create Clock (create_clock) 2.2.1.2. Derive PLL Clocks (derive_pll_clocks) 2.2.1.3. Derive Clock Uncertainty (derive_clock_uncertainty) 2.2.1.4. Set Clock Groups (set_clock_groups)
2.2.4. 使用实体绑定的SDC文件(Using Entity-bound SDC Files) x
2.2.4.1. 实体绑定的约束范围(Entity-bound Constraint Scope) 2.2.4.2. 实体绑定的约束示例(Entity-bound Constraint Examples)
2.2.5. 创建时钟和时钟约束 x
2.2.5.1. 创建基本时钟 2.2.5.2. 创建虚拟时钟 2.2.5.3. Creating Generated Clocks (create_generated_clock) 2.2.5.4. Deriving PLL Clocks 2.2.5.5. 创建时钟组(set_clock_groups) 2.2.5.6. 时钟效应特性的考量
2.2.5.1. 创建基本时钟 x
2.2.5.1.1. 自动时钟检测和约束创建
2.2.5.2. 创建虚拟时钟 x
2.2.5.2.1. 指定I/O接口不确定性 2.2.5.2.2. I/O接口时钟不确定性示例
2.2.5.3. Creating Generated Clocks (create_generated_clock) x
2.2.5.3.1. 时钟分频器示例(-divide_by) 2.2.5.3.2. 时钟多路复用器示例
2.2.5.5. 创建时钟组(set_clock_groups) x
2.2.5.5.1. 独占时钟组(Exclusive Clock Groups (-exclusive)) 2.2.5.5.2. 异步时钟组(-asynchronous) 2.2.5.5.3. set_clock_groups约束技巧
2.2.5.6. 时钟效应特性的考量 x
2.2.5.6.1. Set Clock Latency (set_clock_latency) 2.2.5.6.2. 时钟不确定性
2.2.6. 创建I/O约束 x
2.2.6.1. 输入约束(set_input_delay) 2.2.6.2. 输出约束(set_output_delay)
2.2.7. 创建延迟和偏移约束(Creating Delay and Skew Constraints) x
2.2.7.1. 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) 2.2.7.2. Maximum Skew (set_max_skew) 2.2.7.3. 网络延迟(Net Delay (set_net_delay)) 2.2.7.4. 创建时序网表
2.2.8. 创建时序异常(Creating Timing Exceptions) x
2.2.8.1. 时序异常优先(Timing Exception Precedence) 2.2.8.2. False Paths (set_false_path) 2.2.8.3. 最小和最大延迟 2.2.8.4. 多周期路径(Multicycle Paths) 2.2.8.5. 多周期异常示例 2.2.8.6. 延迟注释(Delay Annotation) 2.2.8.7. 约束设计分区端口
2.2.8.4. 多周期路径(Multicycle Paths) x
2.2.8.4.1. 常见的多周期应用 2.2.8.4.2. Relaxing Setup with Multicycle (set_multicyle_path) 2.2.8.4.3. 相移的使用(-phase)
2.2.8.5. 多周期异常示例 x
2.2.8.5.1. 默认的多周期分析 2.2.8.5.2. End Multicycle Setup = 2 and End Multicycle Hold = 0 2.2.8.5.3. End Multicycle Setup = 2 and End Multicycle Hold = 1 2.2.8.5.4. 具有目地时钟偏移的相同频率时钟 2.2.8.5.5. 目地时钟频率是源时钟频率的倍数 2.2.8.5.6. 目地时钟频率是带偏移的源时钟频率的倍数 2.2.8.5.7. 源时钟频率是目的时钟频率的倍数 2.2.8.5.8. 源时钟频率是带偏移的目的时钟频率的倍数
2.3. Timing Analyzer Tcl命令 x
2.3.1. quartus_sta可执行文件 2.3.2. 集合命令(Collection Commands)
2.3.2. 集合命令(Collection Commands) x
2.3.2.1. 通配符 2.3.2.2. 添加和删除集合项 2.3.2.3. 集合查询(Query of Collections) 2.3.2.4. 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 Pro Edition用户指南

2.2.5.6.2. 时钟不确定性

默认情况下，Timing Analyzer创建理想的时钟并具有完美的边沿。要模仿诸如抖动的时钟级(clock-level)效果，您可以对这些时钟边沿添加不确定性。 Timing Analyzer自动计算相应的设置和保持不确定性，并将这些不确定性应用于设计中的所有时钟传输，即使您的.sdc文件中未包含derive_clock_uncertainty命令也是如此。设置和保持不确定性是正确约束设计的关键部分。

对于每条适应路径，Timing Analyzer从数据所需时间中减去设置不确定性，并将保持不确定性加入到数据所需时间中。这略微减少了每条路径上的设置和保持时序裕量(slack)。

Timing Analyzer会考量三种时钟到时钟传输的不确定性时钟效应：内部锁定传输，时钟间隔传输和I/O接口时钟传输。

  • 当器件中发生寄存器到寄存器的传输，并且源时钟和目的时钟来自同一个PLL输出管脚或时钟端口时，会发生内部锁定传输。
  • 当器件的内核中发生寄存器到寄存器的传输，并且源时钟和目的时钟来自不同的PLL输出管脚或时钟端口时，会发生时钟间隔传输。
  • 当数据从I/O端口传输到器件的内核或从器件的内核传输到I/O端口时，会发生I/O接口时钟传输。

要手动指定时钟不确定性，请使用set_clock_uncertainty命令。您可以分别指定设置和保持的不确定性。您还可以对上升和下降时钟跳变分别指定值。您可以覆盖derive_clock_uncertainty命令自动应用的值。

如果PLL输入上的时钟抖动在目标器件中PLL的输入抖动规范内，那么derive_clock_uncertainty命令会考量PLL时钟抖动。如果PLL的输入时钟抖动超出规范，那么使用set_clock_uncertainty -add命令为PLL输出时钟增加额外的不确定性，以解决过多的抖动。有关抖动规范，请参考器件手册。

当抖动超过器件的抖动规范时，您还可以使用set_clock_uncertainty -add来计算电路板的峰峰(peak-to-peak)抖动。在这种情况下，您将不确定性加入到等于1/2抖动值的设置及保持中： 

set_clock_uncertainty –setup –to <clock name>  \ 
    -setup –add <p2p jitter/2>
set_clock_uncertainty –hold –enable_same_physical_edge –to <clock name> \
    –add <p2p jitter/2>

对于Timing Analyzer如何应用derive_clock_uncertainty和set_clock_uncertainty的值，有一组复杂的优先规则，这取决于.sdc文件中命令和选项的顺序。以下Help主题涵盖这些规则的完整说明。如果您遵循以下建议，这些优先规则更容易实现：

  • 要将您自己的时钟不确定性值分配给任何时钟传输，请在.sdc文件中的derive_clock_uncertainty命令之后添加 set_clock_uncertainty异常。
  • 对set_clock_uncertainty使用-add选项时，您指定的值是derive_clock_uncertainty值的附加值。如果未指定-add ，那么您指定的值将替换derive_clock_uncertainty的值。
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