时序优化的若干策略

只看该作者 · 2012-11-6 22:39

本文总结了一些可以优化时序的方法，主要是针对xilinx的virtex系列FPGA以及ISE软件。当然，对于其他厂商的FPGA和相应的开发工具，这些方法也是有一定借鉴意义的。这些优化方法全部来自一些实际项目的实践中，具有较强的实用性，希望能给大家带来帮助，也希望各位同行能提出建议和更好的解决办法，促进大家共同进步！
优化方向一：合理使用Blcok RAM和Distributed RAM
   1.  均衡Block RAM和Distributed RAM的使用。如果Block RAM使用的过多而Distributed RAM使用的较少，建议将一些小型的FIFO用Distributed RAM来实现；如果Distributed RAM使用的过多，而Block RAM有大量富余，建议将一部分由Distributed RAM实现的FIFO改用Block RAM来实现。
   2.  当需要使用Block RAM来构建大型的FIFO用作缓存时，由于Block RAM也是分布在FPGA的不同位置，当构建一个FIFO使用的RAM太多时，会给布局布线带来很大的压力。所以建议实施的时候可以用多个中型的FIFO带代替一个大型的FIFO。
   3.  不宜使用distributed RAM构建大位宽或者大深度的FIFO。

只看该作者 · 2012-11-6 22:39

优化方向二：合理放宽时序约束
   1.  当芯片设计中有多个时钟域时，对于那些通过FIFO隔开的时钟域之间，并不需要有太严格的约束。
   2.  如果这些不相关的异步时钟是通过同一个MMCM产生的，如果不对这些异步时钟单独约束，那么按照软件的默认行为，这些异步时钟之间的路径是按同步路劲的分析方法进行分析的。这种默认行为的结果就是，一些不应该那么严格约束的路劲被过约束了。
   3.  针对这种现象，一种可行的方案是：对同一个MMCM输出的多个异步时钟分别进行时序约束，并且只需约束两时钟域之间异步线路的最大布线延迟，而不需将异步线路中时序逻辑与LUT的响应时间纳入时序约束的范围。
   4.  Tip3中提及的时序约束方案的示例如下：
NET "CLKA" TNM_NET = "GRP_A";
NET "CLKB" TNM_NET = "GRP_B";
   TIMESPEC TS_Path_A_B = FROM "GRP_A" TO "GRP_B" 5 ns DATAPATHONLY;

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优化方向三：设置合理的实现工具属性
1.  尝试将synplify->Implementation option->Device->Enable advanced LUT combining属性关闭。
2.  尝试将ISE中Map Properties->Combinatorial logic optimization属性打开。
3.  尝试将ISE中Map Properties->Register duplication 属性打开。
4.  尝试将ISE中Map Properties->Allow logic optimization across hierarchy属性打开。
5.  尝试将ISE中Map Properties->LUT conbining属性关闭。

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优化方向四：优化代码

1. 对于那些输出线扇出太大的寄存器，可以考虑在代码中手动复制。为避免复制的寄存器在综合阶段被优化掉，如果使用的是synplify综合工具，可在寄存器定义时使用综合指导属性/* synthesis syn_keep=1 */。

2. 不宜在一个寄存器前放置过多的组合逻辑，如果一个功能涉及的组合逻辑过于复杂，最好是将组合逻辑较均匀的分布在各个寄存器前面。