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reg2reg路徑的時(shí)序分析 本文節(jié)選自特權(quán)同學(xué)的圖書《FPGA設(shè)計(jì)實(shí)戰(zhàn)演練（邏輯篇）》 配套例程下載鏈接：http://pan.baidu.com/s/1pJ5bCtt 我們可以先重點(diǎn)研究一下reg2reg的時(shí)序約束。如圖8.18所示，一般的時(shí)序分析我們都可以來看看他們的數(shù)據(jù)路徑（data path）和時(shí)鐘路徑（clock path）。所謂數(shù)據(jù)路徑，就是數(shù)據(jù)在整個(gè)傳輸起點(diǎn)到傳輸終點(diǎn)所走過的路徑；所謂時(shí)鐘路徑，則是指時(shí)鐘從源端到達(dá)各個(gè)寄存器輸入端的路徑。（特權(quán)同學(xué)，版權(quán)所有） 
如圖8.19所示，為了便于后續(xù)的時(shí)序余量分析和計(jì)算，我們提出了data arrival path和data required path的概念。data arrival path是指數(shù)據(jù)在兩個(gè)寄存器間傳輸?shù)膶?shí)際所需時(shí)間；data required path則是指為了確保穩(wěn)定、可靠且有效的傳輸（即滿足相應(yīng)的建立時(shí)間和保持時(shí)間要求），數(shù)據(jù)在兩個(gè)寄存器間傳輸?shù)睦碚撍钑r(shí)間（也就是最基本的必須滿足的傳輸時(shí)間要求，對(duì)于建立時(shí)間是最大值，對(duì)于保持時(shí)間則是最小值）。很明顯，從圖中，我們就可以看出data arrival path傳輸?shù)钠瘘c(diǎn)是時(shí)鐘源，達(dá)到源寄存器，然后是實(shí)際的數(shù)據(jù)從源寄存器到目的寄存器時(shí)間；而data required path的傳輸起點(diǎn)也是源時(shí)鐘，但卻是達(dá)到目的寄存器，然后再考慮目的寄存器的建立時(shí)間和保持時(shí)間要求（圖中未示意）。（特權(quán)同學(xué)，版權(quán)所有）
如圖8.20所示，對(duì)于上面所提出的data arrival path和data required path，我們做了一些細(xì)化，將實(shí)際的各個(gè)路徑示意了出來。（特權(quán)同學(xué)，版權(quán)所有） ● Tc2t表示時(shí)鐘源到源寄存器reg1所經(jīng)過的時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。（特權(quán)同學(xué)，版權(quán)所有） ● Tc2r表示時(shí)鐘源到目的寄存器reg2所經(jīng)過的時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)延時(shí)。（特權(quán)同學(xué)，版權(quán)所有） ● Tco表示數(shù)據(jù)在被鎖存后在寄存器內(nèi)所經(jīng)過的延時(shí)。（特權(quán)同學(xué)，版權(quán)所有） ● Tr2r表示數(shù)據(jù)從上一級(jí)寄存器（源寄存器）的輸出端到下一級(jí)寄存器（目的寄存器）的輸入端所經(jīng)過的延時(shí)。（特權(quán)同學(xué)，版權(quán)所有） ● Tsu表示目的寄存器的建立時(shí)間。（特權(quán)同學(xué)，版權(quán)所有） ● Th表示目的寄存器的保持時(shí)間。（特權(quán)同學(xué)，版權(quán)所有）
在開始這些路徑公式的分析前，我們還需要了解Setup relationship和Hold relationship及其與launch edge和latch edge之間的關(guān)系。如圖8.21所示，對(duì)于一個(gè)寄存器到寄存器的傳輸來說，正常情況下，各個(gè)寄存器都是在時(shí)鐘的控制下，每個(gè)上升沿鎖存一次數(shù)據(jù)，那么也就意味著，兩個(gè)相鄰的寄存器，后一級(jí)寄存器每次鎖存的數(shù)據(jù)應(yīng)該是前一級(jí)寄存器上一個(gè)時(shí)鐘周期鎖存過的數(shù)據(jù)。基于此，我們來討論建立時(shí)間，即setup relationship時(shí)，源寄存器為lauch clock，目的寄存器為latch clock，而lauch edge從時(shí)間上看就要比latch edge早一個(gè)時(shí)鐘周期，即他們之間通常是相差一個(gè)時(shí)鐘周期的關(guān)系。反觀保持時(shí)間則不然，即hold relationship實(shí)際上是同一個(gè)edge，也就是說后一級(jí)寄存器的保持時(shí)間很可能遭到上一級(jí)寄存器同一個(gè)時(shí)鐘周期所傳輸數(shù)據(jù)的“侵犯”。我們的hold relationship分析就是為了防備這種情況的，因此這里的launch edge和latch edge實(shí)際上是同一個(gè)時(shí)鐘沿，那么他們的關(guān)系通常只是Tc2t（源時(shí)鐘傳輸?shù)皆醇拇嫫鞯臅r(shí)間）和Tc2r（源時(shí)鐘傳輸?shù)哪康募拇嫫鞯臅r(shí)間）的時(shí)間差。（特權(quán)同學(xué)，版權(quán)所有）
因此，對(duì)照上面給出的8.20的示意圖，理想情況下，拋開什么時(shí)鐘的抖動(dòng)以及其他不確定時(shí)間，我們可以得到比較理想的reg2reg傳輸?shù)慕r(shí)間和保持時(shí)間余量（slack）計(jì)算公式： 建立時(shí)間余量的計(jì)算公式： Setup time slack = Data Required Time– Data Arrival Time Data Arrival Time = Launch Edge +Tc2t + Tco + Tr2r Data Required Time = Latch Edge +Tc2r - Tsu 保持時(shí)間余量的計(jì)算公式： Hold time slack = Data Arrival Time –Data Required Time Data Arrival Time = Launch Edge +Tc2t + Tco + Tr2r Data Required Time = Latch Edge +Tc2r + Th reg2reg路徑約束的實(shí)例大家可以參考第六章的第1節(jié)內(nèi)容。（特權(quán)同學(xué)，版權(quán)所有） |
