原标题：FPGA时序约束实战篇之多周期路径约束

多周期路径约束

多周期路径，我们一般按照以下4个步骤来约束：

带有使能的数据

首先来看带有使能的数据，在本工程中的Tming Report中，也提示了同一个时钟域之间的几个路径建立时间不满足要求

其实这几个路径都是带有使能的路径，使能的周期为2倍的时钟周期，本来就应该在2个时钟周期内去判断时序收敛。因此，我们添加时序约束：

set_multicycle_path2 -setup-from[get_cells {cmd_parse_i0/send_resp_data_reg[*]} -include_replicated_objects] -to[get_cells {resp_gen_i0/to_bcd_i0/bcd_out_reg[*]}]

set_multicycle_path1 -hold-from[get_cells {cmd_parse_i0/send_resp_data_reg[*]} -include_replicated_objects] -to[get_cells {resp_gen_i0/to_bcd_i0/bcd_out_reg[*]}]

也可以写为：

set_multicycle_path-from[get_cells {cmd_parse_i0/send_resp_data_reg[*]} -include_replicated_objects] -to[get_cells {resp_gen_i0/to_bcd_i0/bcd_out_reg[*]}] 2

set_multicycle_path-hold-from[get_cells {cmd_parse_i0/send_resp_data_reg[*]} -include_replicated_objects] -to[get_cells {resp_gen_i0/to_bcd_i0/bcd_out_reg[*]}] 1

这两种写法是等价的。

我们也可以直接点击右键通过GUI的方式进行约束，效果都是一样的。

在工程的 uart_tx_ctl.v 和 uart_rx_ctl.v 文件中，也存在带有使能的数据，但这些路径在未加多路径约束时并未报出时序错误或者警告。

因此，时序约束如下：

# 串口接收端

set_multicycle_path - from[get_cells uart_rx_i0 /uart_rx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL] -to [get_cells uart_rx_i0 /uart_rx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL] 108

set_multicycle_path -hold - from[get_cells uart_rx_i0 /uart_rx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL] -to [get_cells uart_rx_i0 /uart_rx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL] 107

# 串口发送端

set_multicycle_path - from[get_cells uart_tx_i0 /uart_tx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL] -to [get_cells uart_tx_i0 /uart_tx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL] 90

set_multicycle_path -hold - from[get_cells uart_tx_i0 /uart_tx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL] -to [get_cells uart_tx_i0 /uart_tx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL] 89

约束中的 filter 参数也将在下一章节具体讲解。

两个有数据交互的时钟之间存在相位差

在本工程中，没有这种应用场景，因此不需要添加此类约束。

存在快时钟到慢时钟的路径

在本工程中，没有这种应用场景，因此不需要添加此类约束。

存在慢时钟到快时钟的路径

在本工程中，没有这种应用场景，因此不需要添加此类约束。

综上，我们所有的时序约束如下：

# 主时钟约束

create_clock-period25 .000-nameclk2[get_ports clk_in2]

# 衍生时钟约束

create_generated_clock-nameclk_samp-source[get_pins clk_gen_i0/clk_core_i0/clk_tx]-divide_by32 [get_pins clk_gen_i0/BUFHCE_clk_samp_i0/O]

create_generated_clock-namespi_clk-source[get_pins dac_spi_i0/out_ddr_flop_spi_clk_i0/ODDR_inst/C]-divide_by1 -invert[get_ports spi_clk_pin]

create_generated_clock-nameclk_tx-source[get_pins clk_gen_i0/clk_core_i0/inst/mmcm_adv_inst/CLKIN1][get_pins clk_gen_i0/clk_core_i0/inst/mmcm_adv_inst/CLKOUT1]

create_generated_clock-nameclk_rx-source[get_pins clk_gen_i0/clk_core_i0/inst/mmcm_adv_inst/CLKIN1][get_pins clk_gen_i0/clk_core_i0/inst/mmcm_adv_inst/CLKOUT0]

# 设置异步时钟

set_clock_groups-asynchronous-group[get_clocks clk_samp]-group[get_clocks clk2]

# 延迟约束

create_clock-period6 .000-namevirtual_clock

set_input_delay-clock[get_clocks -of_objects [get_ports clk_pin_p]] 0 .000[get_ports rxd_pin]

set_input_delay-clock[get_clocks -of_objects [get_ports clk_pin_p]] -min-0.500[get_ports rxd_pin]

set_input_delay-clockvirtual_clock-max0 .000[get_ports lb_sel_pin]

set_input_delay-clockvirtual_clock-min-0.500[get_ports lb_sel_pin]

set_output_delay-clockvirtual_clock-max0 .000[get_ports {txd_pin {led_pins[*]}}]

set_output_delay-clockvirtual_clock-min-0.500[get_ports {txd_pin {led_pins[*]}}]

set_output_delay-clockspi_clk-max1 .000[get_ports {spi_mosi_pin dac_cs_n_pin dac_clr_n_pin}]

set_output_delay-clockspi_clk-min-1.000[get_ports {spi_mosi_pin dac_cs_n_pin dac_clr_n_pin}]

# 伪路径约束

set_false_path-from[get_clocks clk_rx]-to[get_clocks clk_tx]

set_false_path-from[get_ports rst_pin]

# 多周期约束

set_multicycle_path2 -setup-from[get_cells {cmd_parse_i0/send_resp_data_reg[*]} -include_replicated_objects] -to[get_cells {resp_gen_i0/to_bcd_i0/bcd_out_reg[*]}]

set_multicycle_path1 -hold-from[get_cells {cmd_parse_i0/send_resp_data_reg[*]} -include_replicated_objects] -to[get_cells {resp_gen_i0/to_bcd_i0/bcd_out_reg[*]}]

# 串口接收端

set_multicycle_path108 -setup-from[get_cells uart_rx_i0/uart_rx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL]-to[get_cells uart_rx_i0/uart_rx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL]

set_multicycle_path107 -hold-from[get_cells uart_rx_i0/uart_rx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL]-to[get_cells uart_rx_i0/uart_rx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL]

# 串口发送端

set_multicycle_path90 -setup-from[get_cells uart_tx_i0/uart_tx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL]-to[get_cells uart_tx_i0/uart_tx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL]

set_multicycle_path89 -hold-from[get_cells uart_tx_i0/uart_tx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL]-to[get_cells uart_tx_i0/uart_tx_ctl_i0/* -filter IS_SEQUENTIAL]

重新Synthesis并Implementation后，可以看到，已经没有了时序错误

仅有的两个warning也只是说rst没有设置input_delay，spi_clk_pin没有设置output_delay，但我们已经对rst设置了伪路径，而spi_clk_pin是我们约束的输出时钟，无需设置output_delay。

到这里，教科书版的时序约束教程就基本讲完了。但我们平时的工程中，跟上面这种约束还是有差异的：

首先是虚拟时钟，这个约束在平时的工程中基本不会用到，像需要设置虚拟时钟的场景，我们也都是通过设计来保证时序收敛，设置虚拟时钟的意义不大。

第二就是output delay，在FPGA的最后一级寄存器到输出的路径上，往往都使用了IOB，也就是IO block，因此最后一级寄存器的位置是固定的，从buffer到pad的走线延时是确定的。在这种情况下，是否满足时序要求完全取决于设计，做约束只是验证一下看看时序是否收敛。所以也基本不做。但是input delay是需要的，因为这是上一级器件输出的时序关系。

第三个就是多周期路径，我们讲了那么多多周期路径的应用场景，但实际我们是根据Timing report来进行约束的，即便那几种场景都存在，但如果Timing report中没有提示任何的时序 warning，我们往往也不会去添加约束。

第四个就是在设置了多周期后，如果还是提示Intra-Clocks Paths的setup time不过，那就要看下程序，是否写的不规范。比如

如果设置了多周期路径后，还是提示 Intra-Clocks Paths 的 setup time 不过，那就要看下程序，是否写的不规范。比如

always @ (posedge clk)

begin

regA <= regB;

if(regA != regB)

regC <= 4'hf;

else

regC <= {regC[2:0], 1' b 0};

if((&flag[ 3:0]) && regA != regB)

regD <= regB;

end

这么写的话，如果时钟频率稍微高一点，比如250MHz，就很容易导致从regB到regD的setup time不满足要求。因为begin end里面的代码都是按顺序执行的，要在4ns内完成这些赋值与判断的逻辑，挑战还是挺大的。因此，我们可以改写为：

always @ (posedge clk)

begin

regA <= regB;

end

always@ (posedge clk)

begin

if(regA != regB)

regC <= 4'hf;

else

regC <= {regC[2:0], 1' b0};

end

always@ (posedge phy_clk)

begin

if((&flag[ 3: 0]) && regA != regB)

regD <= regB;

end

把寄存器的赋值分开，功能还是一样的，只是分到了几个always中，这样就不会导致时序问题了。 返回搜狐，查看更多

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