Vivado如何计算关键路径的建立时间裕量？（实践篇）

上篇博文《Vivado如何计算关键路径的建立时间裕量？（理论分析篇）》中已经提到了：

Vivado如何计算关键路径的建立时间裕量？（理论分析篇）

Vivado实际如何对建立时间裕量进行分析？

从中我们得知，数据达到时间以及数据要求时间的概念以及裕量是如何计算的。

这篇短文，从实践出发，看看Vivado是不是那么分析的呢？

本文依旧以Xilinx提供的example工程WaveGen出发，来一起看看：

对设计进行综合实现，之后打开实现结果：

随便找一条路径来看，这里以图中为例。

可见这是一条同步路径，双击Path 1，可见详情：

闲情可分为如下几部分：

时序总结：

summary
这里指出了 1） 路径类型，是建立时间路径；2） 源寄存器以及目的寄存器；3）路径延迟及其组成成分 4） 组合逻辑数量，即lut级数 5） 时钟偏斜以及时钟不确定性等

点击裕量，可见其计算公式，即数据要求时间 – 数据到达时间。

裕量计算
源时钟路径延迟

源时钟路径延迟
源时钟路径的含义是从时钟源头（外部输入时钟）到源触发器的时钟端之间的延迟，可以清晰的看到，这个路径示例的这个时间是一个负值，下图红色部分，外部时钟上升沿为0时刻，到达源寄存器的时间竟然是一个负值，可见，这里经过了一个MMCM时钟管理模块，它的内部对是输入时钟进行了处理，见下图Incr画圈处的延迟增量是一个很大的负值。

FPGA内部根据时序约束的要求，这么调整时钟延迟来尽可能达到时序满足，如何时序比较宽裕，也许结果就不一样了。

数据路径延迟

数据路径延迟
可见，数据路径经历了这么多的LUT，也就是我们说的组合逻辑，这里面包含LUT延迟以及路径布线延迟，其中绝大多数情况，布线延迟会更大。

每一级小路径都会有延迟，路径延迟的计算起点是上述上述的源时钟路径的终点，这样二者叠加到一起就是数据从外部时钟0时刻（参考点）到达目的寄存器的数据输入端的时间，也就是数据到达时间。

目的时钟路径延迟

目的时钟路径
目的时钟路径的含义其实是时钟经过多久，到达目的寄存器的时钟输入端；既然是目的时钟，当然参考时刻是外部输入时钟的目的时钟沿，是源时钟沿的下一个沿，自然相差一个周期，由于要预留好建立时间的，因此要减去一个建立时间；这样就得到一个具体的时刻，告诉布局布线工具，在这个时期之前，数据到达即可，不要超过这个时间，否则就满足不了时序，这样工具就会努力朝这个方向走。

无论是数据到达时间还是数据要求时间，时间的起点都是从外部时钟的时钟沿作为0时刻，开始分析，因此，最终到达源以及目的寄存器的时钟输入端，就有一个时钟偏差，就叫做时钟偏斜。

如下图：

时钟分析
clk1与clk2分别是到达源以及目的时钟端的时钟；二者就有一个时钟偏斜，我们对时序的分析，也就有了上面常见的公式。

时序
数据在蓝线之前到达即可。从发起沿到蓝线的距离也是数据要求时间，即数据延迟允许的最大时间，给了规定，那么工具努力达到这一目标即可满足时序要求，这就是时序分析的原理。

最后，当然如果看上面的路径不方便不直观，可以打开任意一条路径的原理图，可以很清晰地看出时序模型，具体路径等等：

原理图
将上图组合路径那一块合起来：

时序分析
大家自己去尝试下吧！对比理解很容易。