原创 “你好，时序问题，好久不见啊！”

    一直以来，我都认为时序问题很难解决。原因有四：一是时序问题神出鬼没，可重现性差；二是调试时序问题缺乏有效的工具，定位难；三是有的时序问题很难解决，需要特殊处理；四是上述原因给我造成了一种思维上的障碍，不到万不得已，不去考虑时序问题，总要反复论证后才设想出现了时序问题。以上四个原因导致时序问题调试周期很长，而且很痛苦。 riple

    “运行良好的电路都是相似的，有问题的电路各有各的问题”。 riple

    设计良好的电路不会出现时序问题，原因有两点：一是设计者考虑周全，设计不但正确，而且考虑到了可能的时序变化，设计无懈可击；二是电路本身具有一定的鲁棒性，可以容忍一定限度的时序变化。这是“怎样避免时序问题”的问题，属于事前预防。 riple

    时序问题之所以会出现，原因也有两点：一是设计违反了时序要求，设计本来就是错误的；二是特定电路对于特定时序具有一定的敏感性，外部条件稍有变化，电路正常运行的条件就会被干扰。这是“怎样定位和解决时序问题”的问题，属于事后补救。 riple

    应对时序问题需要预防和补救相结合。 riple

    如果所有设计都是同步的，我们的生活该是多美好啊！ riple

    为了避免出现时序问题，最可靠的方法是采用同步设计，由于同步设计方法可以很容易的进行时序约束（即保证寄存器的建立保持时间），布局布线工具可以明确优化的目标，只要最终实现的电路通过了时序分析，并且有一定的运行余量，就不会出现时序问题。 riple

    但是实际的设计往往不这么简单，大量存在的情况是FPGA芯片需要和外部芯片连接，在接口处存在时序问题；在某些情况下，FPGA内部被划分为多个时钟域，在信号穿越时钟域边界时存在时序问题。遇到这样的情况，需要设计者格外小心，严格遵守芯片的时序参数，严格遵守跨时钟域处理方法，采用一些特殊的但不是不规范的处理。除了步步为营，别无捷径。 riple

    定位已经出现的时序问题，需要大量的时间和精力的投入，大胆假设、小心论证的过程是必不可少的，百折不挠、永不言败的精神也是必需的。 riple

    定位后解决时序问题，也需要步步为营，采用特殊的但不是不规范的处理。 riple

    “你好，时序问题，好久不见啊！” riple

    从自己的错误中学习，这是高中英语老师教给我的方法。在经验不足、项目开发时间紧的情况下，出现时序问题是在所难免的，对于防不胜防的时序问题，学习和积累有效的解决方法是我们这些逻辑设计新手需要注意的。从实践中学习，只有多遇到、多解决时序问题，才能逐渐认识时序问题的本质，才能在设计早期加以预防。 riple

    所以，遇到时序问题不要难过，这是一个认识自己设计思路上存在的缺陷的好机会；遇到非常棘手的时序问题更要高兴，这是一个提升能力、积累经验的好机会。 riple

    以前，由于做的项目少，要么是在别人做好的项目上小修小补，遇到的多是逻辑问题；要么接口的芯片时序要求比较宽泛，不需要特殊处理也能过得去。近来，随着接触的项目越来越多，遇到和解决的时序问题也逐渐多了起来，先前对时序问题的畏难情绪也逐渐减弱了，随之而来的是对于时序问题理性的认识和解决的信心。 riple

    记得上一次出现时序问题是9个月前，解决那个问题用了我一个月的时间。中间多次反复，时好时坏。那是令人难忘的一个月。 riple

    最近的一个项目临近结尾时，又出现了时序问题，先是一个短期重现的，接着就是一个长期重现的。解决这两个问题用了大约两周时间。 riple

    在接下来的几篇文章里，我就谈谈遇到的这几个时序问题和具体的解决方法。 riple

    一、FPGA与外部芯片的同步接口产生的时序问题 riple

    二、FPGA与外部芯片的异步接口产生的时序问题 riple

    三、FPGA驱动信号的噪声对外部芯片的干扰导致的时序问题 riple