xilinx时序违例历程

前一段时间调试了xilinx的板子上跑代码，自己加IP核，看了它的约束文件，在网上找了一些讲语法的资料，自己整理了一下，我感觉在你了解了语法之后，确实得好好看一下它自己给出的约束，有些我自己没用到，我就没整理了。 1．约束文件的概念

FPGA设计中的约束文件有3类：用户设计文件（.UCF文件）、网表约束文件（.NCF文件）以及物理约束文件（.PCF文件）， 可以完成时序约束、管脚约束以及区域约束。3类约束文件的关系为： 用户在设计输入阶段编写UCF文件，然后UCF文件和设计综合后生成NCF文件，最后再经过实现后生成PCF 文件。 本节主要介绍UCF文件的使用方法。

UCF文件是ASC 2码文件，描述了逻辑设计的约束，可以用文本编辑器和Xilinx约束文件编辑器进行编辑。

NCF约束文件的语法和UCF文件相同，二者的区别在于： UCF文件由用户输入，NCF文件由综合工具自动生成，

当二者发生冲突时，以UCF文件为准，这是因为UCF的优先级最高。PCF文件可以分为两个部分：

一部分是映射产生的物理约束，另一部分是用户输入的约束，同样用户约束输入的优先级最高。

一般情况下，用户约束都应在UCF文件中完成，不建议直接修改 NCF文件和PCF文件。 2

前一段时间调试了xilinx的板子上跑代码，自己加IP核，看了它的约束文件，在网上找了一些讲语法的资料，自己整理了一下，我感觉在你了解了语法之后，确实得好好看一下它自己给出的约束，有些我自己没用到，我就没整理了。 1．约束文件的概念

FPGA设计中的约束文件有3类：用户设计文件（.UCF文件）、网表约束文件（.NCF文件）以及物理约束文件（.PCF文件）， 可以完成时序约束、管脚约束以及区域约束。3类约束文件的关系为： 用户在设计输入阶段编写UCF文件，然后UCF文件和设计综合后生成NCF文件，最后再经过实现后生成PCF 文件。 本节主要介绍UCF文件的使用方法。

UCF文件是ASC 2码文件，描述了逻辑设计的约束，可以用文本编辑器和Xilinx约束文件编辑器进行编辑。

NCF约束文件的语法和UCF文件相同，二者的区别在于： UCF文件由用户输入，NCF文件由综合工具自动生成，

当二者发生冲突时，以UCF文件为准，这是因为UCF的优先级最高。PCF文件可以分为两个部分：

一部分是映射产生的物理约束，另一部分是用户输入的约束，同样用户约束输入的优先级最高。

一般情况下，用户约束都应在UCF文件中完成，不建议直接修改 NCF文件和PCF文件。 2

芯片了解：

一、Xilinx的主流FPGA分为两大类，一种侧重低成本应用，容量中等，性能可以满足一般的逻辑设计要求，如Spartan系列；还有一种侧重于高性能应用，容量大，性能能满足各类高端应用，如Virtex系列，用户可以根据自己实际应用要求进行选择。 在性能可以满足的情况下，优先选择低成本器件。

1.spartan—3 Spartan-3系列FPGA

【15】

是为那些需要大容量、低价格电子应用的用户而设计的。该系统的8种FPGA

密度从5万到500万门。Spartan-3系列是在Spartan-IIE成功的基础上通过增加逻辑资源、增加内部RAM

容量、增加I/O引脚数量、增加时钟管理功能以及增加总体性能来实现的，很多增强的功能都来自于Virtex-II技术。这些结合了先进处理技术的改进，使得Spartan-3的性价比超出以前所能达到的水平。也为可编程逻辑器件提供了新的标准。由于异常的低价，Spartan-3可广泛地应用于各种电子设计，包括军工航天、宽带接入、家庭网络、投影电视、数字电视。Spartan-3还是替代ASIC的更佳选择。不同于通常的ASIC，FPGA减少了初期成本并缩短了开发周期。同时，FPGA的可编程性也使得它能在不需要考

1. IO_LXXY_# 用户IO引脚

XX代表某个Bank内唯一的一对引脚，Y=[P|N]代表对上升沿还是下降沿敏感，#代表bank号

2. IO_LXXY_ZZZ_# 多功能引脚

ZZZ代表在用户IO的基本上添加一个或多个以下功能。 Dn：I/O（在readback期间），在selectMAP或者BPI模式下，D[15:0]配置为数据口。在从SelectMAP读反馈期间，如果RDWR_B=1，则这些引脚变成输出口。配置完成后，这些引脚又作为普通用户引脚。

D0_DIN_MISO_MISO1：I，在并口模式（SelectMAP/BPI）下，D0是数据的最低位，在Bit-serial模式下，DIN是信号数据的输入；在SPI模式下，MISO是主输入或者从输出；在SPI*2或者SPI*4模式下，MISO1是SPI总线的第二位。

D1_MISO2，D2_MISO3：I，在并口模式下，D1和D2是数据总线的低位；在SPI*4模式下，MISO2和MISO3是SPI总线的MSBs。

An：O，A[25:0]为BPI模式的地址位。配置完成后，变为用户I/O口。 AWAKE：O，电源保存挂起模式的状态输出引脚。SUSPEND是一个专用引脚，AWAKE

5.1.6 SelectIO模块

Virtex-6每个I/O片（I/O Tile）包含两个IOB、两个ILOGIC、两个OLOGIC 和两个IODELAY，如图5-24 所示。

图5-24 I/O 片结构图

本小节就以下几个方面介绍Virtex-6 的SelectIO 资源。

(1) SelectIO 的电气特性。

(2) SelectIO 的逻辑资源——ILOGIC 资源和OLOGIC 资源。

(3) SelectIO 的高级逻辑资源——ISERDES 资源、OSERDES 资源和Bitslip。 一、 SelectIO IO 的电气特性

所有的Virtex-6 FPGA 有高性能的可配置SelectIO 驱动器与接收器，支持非常广泛的接口标准。强大的功能SelectIO 包括输出强度和斜率的可编程控制以及使用数控阻抗（DCI）的片上终端。

IOB 包含输入、输出和三态SelectIO 驱动器。支持单端I/O 标准（LVCMOS、HSTL、SSTL）和差分I/O 标准（LVDS、HT、LVPECL、BLVDS、差分HSTL 和SSTL）。

注意：差分输入和VREF 相关输入由VCCAUX 供电。 IOB、引脚及内部逻辑的连接如图5-25

时序控制

计算机的工作过程是执行指令的过程。一条指令的读取和执行过程常常需分成读取指令、读取源操作数、读取目的操作数、运算、存放结果等步骤。这就需要一种时间划分的信号标志，如周期、节拍等。同一条指令，在不同时间发送不同的微操作命令，做不同的事，其依据之一就是不同的周期、节拍信号。CPU的许多操作都需要严格的定时控制，比如在规定的时刻将已经稳定的运算结果打入某个寄存器，这就需要定时控制的同步脉冲。计算机系统中产生周期节拍、脉冲等时序信号的部件称为时序发生器。对于时序发生器及时序的概念在前面第二章有专门的叙述。下面着重叙述时序控制方式、多级时序的建立和典型的指令周期。 一、 时序的概念

计算机的时间控制称为时序。指令系统中每条指令的操作均由一个微操作序列完成，这些微操作是在微操作控制信号控制下执行的。即指令的执行过程是按时间顺序进行的，也即计算机的工作过程都是按时间顺序进行的。

时序控制方式分为同步控制和异步控制两大类。 （一） 同步控制 （1） 时间分配

同步控制的基本特征是将操作时间划分为许多时钟周期，周期长度固定，每个时钟周期完成一步操作。CPU则按照统一的时钟周期来安

排严格的指令执行时间表。各项操作应在规定的时钟周期内完成，一个周期开始，

ＸｉｌｉｎｘＦＰＧＡ引脚功能详细介绍

注：技术交流用，希望对大家有所帮助。

IO_LXXY_# 用户IO引脚

XX代表某个Bank内唯一的一对引脚，Y=[P|N]代表对上升沿还是下降沿敏感，#代表bank 号

2.IO_LXXY_ZZZ_# 多功能引脚

ZZZ代表在用户IO的基本上添加一个或多个以下功能。

Dn：I/O（在readback期间），在selectMAP或者BPI模式下，D[15:0]配置为数据口。在从SelectMAP读反馈期间，如果RDWR_B=1，则这些引脚变成输出口。配置完成后，这些引脚又作为普通用户引脚。

D0_DIN_MISO_MISO1：I，在并口模式（SelectMAP/BPI）下，D0是数据的最低位，在Bit-serial模式下，DIN是信号数据的输入；在SPI模式下，MISO是主输入或者从输出；在SPI*2或者SPI*4模式下，MISO1是SPI总线的第二位。

D1_MISO2，D2_MISO3：I，在并口模式下，D1和D2是数据总线的低位；在SPI*4模式下，MISO2和MISO3是SPI总线的MSBs。

An：O，A[25:0]为BPI模式的地址位。配置完成后，变为用户I/O口。

AWAKE：O，电源保存挂起模式的状态

静态时序分析（Static Timing Analysis）技术是一种穷尽分析方法，用以衡量电路性能。

它提取整个电路的所有时序路径，通过计算信号沿在路径上的延迟找出违背时序约束的错误，主要是检查建立时间和保持时间是否满足要求，而它们又分别通过对最大路径延迟和最小路径延迟的分析得到。

静态时序分析的方法不依赖于激励，且可以穷尽所有路径，运行速度很快，占用内存很少。

它完全克服了动态时序验证的缺陷，适合进行超大规模的片上系统电路的验证，可以节省多达20%的设计时间。

PT是Synopsys的sign-off quality的STA工具，是一个单点的全芯片、门级静态时序分析器。

PrimeTime工作在设计的门级层次，并且和Synopsys其它工具整合得很紧密。 基本特点和功能：

建立和保持时间的检查(setup and hold checks) 时钟脉冲宽度的检查

门控时钟检查(clock-gating checks) recovery and removal checks unclocked registers

未约束的时序端点（unconstrained timing endpoints） multiple cl

Ｘｉｌｉｎｘ ＦＰＧＡ 引脚功能详细介绍

注：技术交流用，希望对大家有所帮助。 IO_LXXY_# 用户IO引脚

XX代表某个Bank内唯一的一对引脚，Y=[P|N]代表对上升沿还是下降沿敏感，#代表bank号

2. IO_LXXY_ZZZ_# 多功能引脚

ZZZ代表在用户IO的基本上添加一个或多个以下功能。 Dn：I/O（在readback期间），在selectMAP或者BPI模式下，D[15:0]配置为数据口。在从SelectMAP读反馈期间，如果RDWR_B=1，则这些引脚变成输出口。配置完成后，这些引脚又作为普通用户引脚。

D0_DIN_MISO_MISO1：I，在并口模式（SelectMAP/BPI）下，D0是数据的最低位，在Bit-serial模式下，DIN是信号数据的输入；在SPI模式下，MISO是主输入或者从输出；在SPI*2或者SPI*4模式下，MISO1是SPI总线的第二位。

D1_MISO2，D2_MISO3：I，在并口模式下，D1和D2是数据总线的低位；在SPI*4模式下，MISO2和MISO3是SPI总线的MSBs。

An：O，A[25:0]为BPI模式的地址位。配置完成后，变为用户I/O口。 AWAKE：

历史教学中时序观念的培养

何成刚 沈为慧 陈伟壁

时序不仅仅指客观上的时间及其次序，还包括主观上对时间及其次序的表述。所谓“时序观念”是指运用时间及其次序的一种意识，受这种意识支配，在建构历史之间的因果联系，理解历史的延续与变迁时，能自觉地把历史事物置于时间的架构之下。（概念的界定）

中学历史教学中，培养学生的时序观念是一项非常重要的基础性任务，中外各国概莫能外。

1之所以如此高度一致，这与历史及历史学的内在特点分不开。“历史本身是一个时间的序列”，

“一切历史事物都是在时间长河里产生、发展、灭亡的，时间可以从纵的方面反映出历史事物的前后顺序及其演变交替的因果关系，因此，时间是构成历史的基本要素，而时序是唯一能够将一切历史事物贯穿起来的线索。以时序为基础，才容易理解历史发展模式，容易理清历史发展脉络”。从这个角度讲，“时序观念是理解历史、形成历史思维的基础”2。聂幼犁教授认为，“时间或时序不仅是历史的最基本要素之一，也是正确反映、表达客观历史不可或缺的基本坐标”3。由此可见时间观念对于历史学习的价值。

基于此，本文拟围绕“时序观念”这一话题，在已有研究的基础上，继续进行深入的讨论。我们选取了英国的一个“历史时序”教学案例，因为在英国的历史教学中，