原创【博客大赛】换位思考多周期约束（下）

 2012-4-27 21:10  2977 10 10 分类: FPGA/CPLD

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整合TimeQuest和用户的需求

多周期约束的作用是让TimeQuest明晰发送接收波形的真实状态，放宽或缩紧建立和保持时间约束，其中TimeQuest期望从用户那得到current launch、current latch、next launch和previous latch这些量，而用户希望告诉TimeQuest真实的建立保持关系。要将用户的诉求准确的转化为TimeQuest的需求,设计者需在两者中做出权衡，所以在多周期语法规则的设定上，不能完全偏袒某一方，双方都要有些取舍。

在语法的选词上，设计者倾向于用户，使用了通俗易懂的setup和hold，表示建立时间和保持时间对应的宽松周期个数，比如下面的语句表示建立时间宽松2个周期，保持时间宽松1个周期。

set_multicycle_path -setup -end from [get_clocks {clk_s}] to [get_clocks {clk_r}] 2

set_multicycle_path -hold -end from [get_clocks {clk_s}] to [get_clocks {clk_r}] 1

宽松的周期个数是要相对默认路径而言的，为了准确的将setup和hold宽松个数准确的转化为current launch、current latch、next launch和previous latch这些量，设计者制定了倾向于TimeQuest的语法规则，用于默认情况下的current launch，current latch，next launch和next latch的定位。

分析默认的建立时间路径规则。TimeQuest先以一个launch边沿为基准定为current launch，再向后寻找距此边沿最近的一个latch边沿定为current latch，并将两者的setup个数定为1个周期。

图四红色线条为发送和接收波形无相移时默认的建立时间路径。

图四

图五红色线条为发送和接收波形存在相移时默认的建立时间路径，虽然A和B间距不满一个周期，但TimeQuest为了方便处理，仍将此时的setup定为1个周期。

图五

由于默认的建立时间路径setup已被设为1一个周期了，如要宽松1个周期，须在默认的基础上再叠加1个周期，置setup = 2，current latch才会往后移动一个周期，如上图蓝色线所示，结合默认分析规则和setup的个数，TimeQuest就可以定位current launch和current latch。

分析默认的保持时间路径规则。保持时间的检查路径会有两条，一条是current launch到previous latch，另一条是next launch到current latch，当current launch和current latch确定后，TimeQuest会基于单周期分析，默认current launch的后一个时钟为next launch，current latch的前一个时钟为previous latch，并将两条保持时间路径的默认hold个数都设为0，如图六所示。

图六

如保持时间宽松1个周期，如图七所示，previous latch会向前移动一个周期，由于波形的周期性，next launch也会向后移动一个周期。

图七

结合setup和hold个数以及单周期分析准则，TimeQuest可以知晓previous latch和next launch。由上分析可得，保持时间默认路径是相对current launch和current latch而定的，和建立时间路径存在着间隔单周期的依赖关系，会随着建立时间路径变化而改变。回到开篇的一个疑问：为什么有时只要基于建立时间设置多周期个数就可以了，因为setup设定后，保持路径也会相应改变，如果此时刚好满足用户需求，就不用再设置hold了。

至此，依据设计者制定的规则，已经可以将用户提供的setup和hold周期个数转换为TimeQuest想要的launch和latch信息了，虽然规则不算最直观，但考虑到要满足所有用户的需求，通用性已然成为设计的首要目标(规则越简单，通用性越强，在分析setup，hold时默认基于单周期的分析法则真的不能再简单了)，而用户体验在FPGA这个垄断性的行业，苦逼的工程师们真的不要奢望太多。

消除不确定性

上述所举例子的发送接收波形的频率都是相同的，如果频率不同，现有的语法规则就可能出现不确定问题了，如图八所示。

图八

仍按照默认的setup路径分析方法，先找一个launch边沿为基准，再去确定之后最近的latch边沿，但会发现存在两个基准，launch边沿A和B对应的最近的latch边沿都是C，launch A到latch C以及launch B到latch C的setup值都为1个周期，此时，TimeQuest无法确定用户波形到底是哪一种。

为了消除歧义，换另一种分析方法，先找一个latch边沿为基准，再确定之前最近的launch边沿，这样current launch和current latch的关系就一一对应了，如图九所示。

图九

两种方法的区别在于基准的选择。根据基准的不同，设计者创造了两种模式start和end，start模式参考的基准是latch边沿，end模式参考的是launch边沿，对于同频波形，不存在不确定性，无所谓使用哪种模式，当发送频率比接收频率快一倍以上时需用start模式，同理，当接收频率比发送波形快一倍以上时使用end模式。

综上，经过一个产品设计的大致思考流程(明确产品目标---> 整合用户需求 -----> 准确表达需求)后，我对TimeQuest多周期约束有了更深的认识，不仅知其然，而且知其所以然。其中基于单周期的分析规则对我也有些启发，规则如此简单，但的确能满足要求，当时在分析默认的保持时间路径时，我自己也尝试着想了些规则，但都是从方便用户的角度出发，忽视了TimeQuest的需求，不仅复杂，通用性还不好，可见对需求挖掘的深浅直接影响着产品的复杂度。

从用户角度出发，追求用户体验，这些道理经常被耳提面令，但工欲善其事，必先利其器，在开发过程遇到的一些开发工具的问题，我们可以尝试下换位思考，从设计者的角度出发，往往除了能解决开发工具的疑惑，还能收获一些其他设计者好的思路并应用到自己的设计中。

最后再无力的吐槽一句：一边使用着用户体验极差的开发工具，一边却想着开发用户体验极佳的产品，真的有点为难工程师们了。(TimeQuest，我不是在说你，你已经很不错了)

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