FPGA知识点---建立/保持时间分析

最新推荐文章于 2025-09-23 09:29:51 发布
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本文深入探讨静态时序分析的基础概念，包括建立和保持时间、发射沿与锁存沿、时钟偏斜等，旨在优化系统工作主频与稳定性。解析建立与保持时间违例修复策略，如通过在数据链路上插入Buffer来调整时钟周期。

文章目录


静态时序分析，主要目的就是为了提高系统工作主频以及增加系统的稳定性。

1. 建立和保持时间

建立时间就是时钟有效沿到来之前数据必须保持稳定的最小时间；
保持时间就是时钟有效沿到来之后数据必须保持稳定的最小时间。
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2. 发射沿（launch edge）与锁存沿（latch edge）

时钟分析起点：第一级寄存器数据变化的时钟边沿，也是静态时序分析的起点；
时序分析终点：数据锁存的时钟边沿，也是静态时序分析的终点。
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3. 数据达到时间

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4. 时钟到达时间

时钟到达时间是指时钟从latch edge达到目的寄存器输入端所用的时间

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【面试必问：FPGA时序模型中的建立时间与保持时间】——深入剖析FPGA设计必备知识
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其中，建立时间与保持时间是时序模型中最基本也是最关键的两个参数。在上述代码中，输入信号clk在时钟上升沿触发时，FPGA内部将正进行采样，因此需要确保clk的建立时间和保持时间均符合要求，以避免错误的采样。同时，输出信号clk_out也需要根据建立时间和保持时间设置相应的寄存器延迟，以确保正确地分频输入时钟信号。建立时间是指当输入信号到达FPGA时，必须保证该信号保持不变的时间大于建立时间。而保持时间是指当输入信号到达FPGA时，在信号采样期间，输入信号必须保持不变的时间，以确保正确地采样输入信号。
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建立时间：时钟有效沿到来之前，数据必须保持稳定的最小时间； 保持时间：时钟有效沿到来之后，数据必须保持稳定的最小时间； 建立和保持时间的概念是相对于FPGA内部D触发器而言的，每一款FPGA的手册会给出其所支持建立保持时间的最小值；在FPGA中触发器的建立保持时间是否满足，指的是输入到FPGA中的D触发器的有效数据和时钟有效之间的偏差，是否满足根据时序模型分析给出的建立保持时间的范围。 建立和保持时间的约束一般可以通过静态时序分析的通用模型得出，我们可以通过该模型分析出建立、保持时间的公式，从而根据公
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定义：CPU工作的最小时间单位，也称为节拍脉冲或T周期。它由CPU主频决定，是计算机的“心跳”。计算公式时钟周期 = 1 / 主频例如，一个CPU的主频是2.0GHz，则它的一个时钟周期 = 1 / (2.0 * 10^9) = 0.5 纳秒（ns）。特点：每个时钟周期，CPU内部会完成一个最基本的微观动作，比如寄存器的建立或保持。
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tclk：时钟的最小周期 tcq：寄存器固有的时钟输出延时 tlogic：同步元件之间的组合逻辑延迟 tnet：网线的延迟 tsu：寄存器固有的时钟建立时间 thold：寄存器的保持时间 在建立时间和保持时间都满足的情况下，输入端D处的数据在最坏的传播延时之后被赋值到输出端q tclk = tcq +tlogic +tnet + tsu togic +tnet >=thold 1、时钟扭...
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建立时间（setup time） 建立时间Tsu: 时钟沿到达前，数据在输入端达到稳定的最小时间。当建立时间不合格时，可以采用降频的方式使得系统正常工作。 其中REG1为源寄存器，REG2为目的寄存器。源寄存器和目的寄存器之间存在组合逻辑电路，要使目的寄存器能够正确的接收到源寄存器的数据，则需要满足建立时间。 时钟偏移Tskew 由于时钟到达各个寄存器的引线长度不相同，这导致了达到各个寄存器的时钟信号的时间不相同，时钟的偏移会使得电路的建立时间和保持时间被打破，将导致数据错误和输入\输出的时序容限减少
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目录 一、理想的建立时间最大值 二、理想的保持时间最大值 三、注意 建立时间：时钟上升沿到数据起始时间，当建立时间为0时，也就是数据在时钟的上升沿刚好被建立，出现保持时间最大值，优化电路的话需要让数据提前建立，增加建立时间。 保持时间：时钟上升沿到数据结束时间，当保持时间为0时，也就是数据在时钟的上升沿刚好被结束，出现建立时间最大值，优化电路的话需要让数据退后建立，减少建立时间。 一、理想的建立时间最大值 理想的建立时间最大值（目的寄存器时钟上升沿的时候，数据刚结束，被采集到了，也就是数据...
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1.CMOS基本逻辑电路 2.异或逻辑 3.卡罗图简化函数 https://blog.youkuaiyun.com/hahasusu/article/details/88244155 4.二进制，格雷码互转 5.产生锁存器latch
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1. 背景 静态时序分析的前提就是设计者先提出要求，然后时序分析工具才会根据特定的时序模型进行分析，给出正确是时序报告。 　　进行静态时序分析，主要目的就是为了提高系统工作主频以及增加系统的稳定性。对很多数字电路设计来说，提高工作频率非常重要，因为高工作频率意味着高处理能力。通过附加约束可以控制逻辑的综合、映射、布局和布线，以减小逻辑和布线延时，从而提高工作频率。 2...
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首先对建立时间和保持时间要有一些初步的理解 书面解释 建立时间：是指在时钟上升沿到来之前数据必须保持稳定的时间。 保持时间：是指在时钟上升沿到来以后数据必须保持稳定的时间。 对于每一个寄存器来说，建立时间和保持时间都是一个确定的参数，目的是为了在数据采样的时候数据能够稳定 建立时间 用这个简单的两个寄存器来对建立时间和保持时间进行分析 我们主要对寄存器reg2来进行分析 首先我们要明确数据到达寄存器reg2所需要的时间 其中的参量： Tclk1:时钟到达寄存器reg1的时间 Tco：数据在时钟到来之后
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建立时间（setup time）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前，数据稳定不变的时间，如果建立时间不够，数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器；保持时间（hold time）是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后，数据稳定不变的时间， 如果保持时间不够，数据同样不能被打入触发器。 如图1。 数据稳定传输必须满足建立和保持时间的要求，当然在一些情况下，建立时间和保持时间的值可以为零。 PLD/F...
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时钟是整个电路最重要、最特殊的信号，系统内大部分器件的动作都是在时钟的跳变沿上进行, 这就要求时钟信号时延差要非常小, 否则就可能造成时序逻辑状态出错；因而明确FPGA设计中决定系统时钟的因素，尽量较小时钟的延时对保证设计的稳定性有非常重要的意义。 　　1.1 建立时间与保持时间 　　建立时间（Tsu：set up time）是指在时钟沿到来之前数据从不稳定到稳定所需的时间，如
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