第三章 工具使用

这里我通过几条约束命令来讲解timequest工具的简单使用。

3.1 creat_clock约束命令

　　相关代码：

图27

　　第一步，在quartus ii软件tools下来菜单中找到timequest timing analyze选项并打开，出现如图27的会话框：

图 28

　　报告窗口：通过这个窗口，我们可以知道timequest都执行了哪些任务。

　　任务窗口：通过这个窗口，让timequest执行你要求的任务，比如点击report clocks，timequest就会在信息显示窗口你都约束了哪些时钟。

　　控制台：可以输入tcl命令让timequest执行相应任务。

　　信息显示窗口：timequest把当前任务的结果信息显示在该窗口。

　　第二步，点击任务栏中的create_timing_netlist 或者在点击主菜单的netlist下拉菜单的create_timing_netlist选项，选择后面这种方式会出现如图28的会话框：

图29

　　首先看最左边的input netlist有post-fit和post-map之分，post-fit更接近物理结果（有优化），post-map更接近原型（没有优化）。右边的delay model有slow-corner和fast-corner之分，slow指timequest分析很糟糕的情况，比如FPGA工作在环境很差的情况下的模型，fast指timequest分析FPGA工作在正常的环境下，更接近实际的一种情况。Zero IC delays会无视一些网标基本单位的延迟。

　　通常情况下，我们会选择post-fit和slow-corner组合，如果在这样的情况下，设计都满足时序要求，那么我们的设计会更可靠。其实任务窗口中的create_timing_netlist默认就是这种组合，所以我们点击这个选项就可以了。

　　第三步，建立好网表以后，我们来创建第一条约束命令。

图30

这里对输入时钟clk进行了约束，时钟周期40ns，时钟名clk，点击run后，我们找到主菜单的constrants下拉菜单的 write SDC file选项并点击生成名为t1.out.sdc的SDC文件。

　　第四步，添加SDC文件，点击quartus ii里面主菜单assignments下拉菜单的setting选项弹出如图29的会话框，在会话框里找到timequest timing analyze选项，把SDC文件添加进来。

图31

　　第五步，双击timequest timing analyzer任务窗口中的report clocks，然后在信息显示框里面可以看到我们刚刚约束的时钟，如图31：

图32

　　生成SDC文件的方式有几种，我用的是自己比较喜欢的一种方式。

　　在第二章说过 creat_clock还可以约束虚拟时钟，这种时钟不是FPGA内部使用的，它们是外部IC的时钟，在对I/O约束时要用到这样的时钟。由于之前已经生成了SDC文件，后面在添加约束命令的时候通过quartus ii软件主菜单edit选项下拉菜单的insert cronstrain选项中添加，这样添加的话命令就会直接添加进SDC文件里面，每次添加命令后，如果想要在timequest timing analyzer进行分析的话，必须从新加载SDC文件才行。如图33所示，依次双击Reset Design、Read SDC File、Update Timing Netlist即可。

图33

　　通过creat_clock创建虚拟时钟，我这里创建了两个虚拟时序：ext1_clk和ext2_clk。看SDC文件和timequest timing analyzer信息显示框有什么变化，如图34：

图34

看type那列，ext1_clk和ext2_clk的类型是virtual。

3.2 creat_generated_clock

　　通过代码可以知道，这里的时钟有第二章讲creat_generated_clock约束命令作用时的1，2，4条，sys_clk对应第1条作用，ext_div2对应第4条作用，ext_clk1和ext_clk2对应第2条作用。然后我们通过creat_generated_clock会话框对这3种进行约束，如图35：

SDC文件相应的约束命令

图35

　　如图36，在任务窗口双击report clocks后观察信息显示窗口的时钟情况，这里能看到每一个被约束的时钟，它们各自的周期、频率、类型，源时钟等。

图36

　　如图37，在任务窗口双击report timing后观察信息显示窗口的时钟情况，这里可以看到timequest都分析了哪些路径，可以发现，输入Din到rData1和rData2到输出Dout之间的路径没有分析，那是因为timequest在分析的时候都是分析两个寄存器间的路径，而不是分析寄存器到管脚的路径，FPGA管脚都是与外部IC打交道，所以这里需要添加set input delay和set output delay约束，timequest才能分析这些路径。

图37

现在来看看这几条命令都分别约束的哪几个时钟：

　　约束pll，对应sys_clk: derive_pll_clocks

　　约束ext_div2 : create_generated_clock -name ext_div2 -source [get_pins {pll0_m1|altpll_component|pll|clk[0]}] -divide_by 2 [get_keepers {ext_div2}]

　　约束ext_clk1和ext_clk2: create_generated_clock -name ext_clk1 -source [get_keepers {ext_div2}] [get_ports {ext_clk1}]

　　create_generated_clock -name ext_clk2 -source [get_keepers {ext_div2}] [get_keepers {ext_div2}]

3.3小结

　　这章通过两个约束命令讲了如何使用timequest分析工具，由于在第二章里面对每条约束命令的含义都讲过了，我想通过对这两个约束命令的学习，也能添加其它约束命令和分析了，想要对工具有更多的了解，建议阅读TimeQuest_User_Guide.pdf，这上面讲得很清楚。