靜態(tài)時(shí)序分析在電路設(shè)計(jì)中的作用重要。
如果電路出現(xiàn)建立時(shí)間(根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料理解:為將信號(hào)穩(wěn)定建立,數(shù)據(jù)輸入端信號(hào)保持穩(wěn)定的最短時(shí)間)錯(cuò)誤,電路工作速度變慢。
如果電路出現(xiàn)保持時(shí)間(根據(jù)網(wǎng)絡(luò)資料理解:為使傳遞信號(hào)正確,輸入信號(hào)保持穩(wěn)定的最短時(shí)間,若保持時(shí)間錯(cuò)誤,正確的輸入信號(hào)會(huì)被其他輸入信號(hào)覆蓋或不能按時(shí)傳輸?shù)綄?duì)應(yīng)位置,導(dǎo)致輸入信號(hào)錯(cuò)誤)錯(cuò)誤,電路可能不能正常工作。
一個(gè)芯片電路通常包含四種類型的時(shí)序路徑:
(1)從芯片內(nèi)部的源D觸發(fā)器(發(fā)送數(shù)據(jù)的觸發(fā)器)開始,經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)云圖(一系列組合邏輯電路),送達(dá)到芯片內(nèi)部的目標(biāo)D觸發(fā)器的數(shù)據(jù)端。
(2)輸入路徑,從芯片的輸入端,經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)云圖,送達(dá)到芯片內(nèi)部的D觸發(fā)器。
(3)輸出路徑,芯片內(nèi)部的D觸發(fā)器,經(jīng)過一系列數(shù)據(jù)云圖,送達(dá)到芯片的輸出端。
(4)信號(hào)從芯片輸入端經(jīng)過一系列組合邏輯電路達(dá)到芯片輸出端,時(shí)鐘信號(hào)對(duì)其不產(chǎn)生影響。
所有的時(shí)序分析均基于以上四種時(shí)序路徑分析。歸納以上四種路徑,所有的輸入信號(hào)均來源于芯片輸入端和時(shí)鐘輸入,所有的輸出信號(hào)都輸出到芯片輸出端或下一個(gè)時(shí)序器件的輸入端。

圖片來源:學(xué)堂在線《IC設(shè)計(jì)與方法》
Quarus Ⅱ工具(PLD設(shè)計(jì)工具,PLD是可編程器件,一種芯片的設(shè)計(jì)方式)有兩種方式進(jìn)行靜態(tài)時(shí)序分析。
一種是自動(dòng)化的方式,點(diǎn)擊編譯按鈕,Quarus Ⅱ工具會(huì)自動(dòng)完成包括靜態(tài)時(shí)序分析、布局布線等工作。
另一種是手動(dòng)的方式,在大型設(shè)計(jì)中,設(shè)計(jì)人員一般會(huì)采用手動(dòng)方式進(jìn)行靜態(tài)時(shí)序分析。手動(dòng)分析方式既可以通過菜單操作(個(gè)人理解:通過鼠標(biāo)點(diǎn)擊和鍵盤輸入)進(jìn)行分析,也可以采用Tcl腳本(工具控制語言,個(gè)人理解運(yùn)用代碼控制)進(jìn)行約束和分析。
下圖藍(lán)框內(nèi)為時(shí)序分析結(jié)果,需要關(guān)注的分析結(jié)果包括:時(shí)序分析約束的設(shè)置、芯片報(bào)告的總結(jié)、內(nèi)部時(shí)鐘率分析(芯片建立時(shí)間和保持時(shí)間的報(bào)告)、輸入路徑的建立時(shí)間和保持時(shí)間的報(bào)告、輸出的TCO(時(shí)鐘輸出延遲)報(bào)告、組合邏輯路徑延時(shí)報(bào)告。

圖片來源:學(xué)堂在線《IC設(shè)計(jì)與方法》
下圖是時(shí)鐘周期(Clock Period)的描述。
信號(hào)從源觸發(fā)器(圖中標(biāo)有tco的黃色小矩形)輸出到目標(biāo)觸發(fā)器(圖中標(biāo)有tsu的黃色小矩形)需經(jīng)過內(nèi)部組合電路B(圖中標(biāo)有B的圓形),經(jīng)過內(nèi)部組合電路B會(huì)產(chǎn)生延時(shí)。
時(shí)鐘信號(hào)傳遞到源觸發(fā)器會(huì)產(chǎn)生延時(shí)C,傳遞到目標(biāo)觸發(fā)器會(huì)產(chǎn)生延時(shí)E。因?yàn)閭鬟f到源觸發(fā)器和目標(biāo)觸發(fā)器的路徑不同,所以C和E不一定相同。
時(shí)鐘信號(hào)到達(dá)觸發(fā)器時(shí),數(shù)據(jù)會(huì)經(jīng)過tco(Clock to Out)的延時(shí),再經(jīng)過路徑B(Data Delay)的延時(shí),同時(shí)目標(biāo)觸發(fā)器需要tsu(Setup Time)的延時(shí)達(dá)到穩(wěn)定。
除上述三個(gè)延時(shí)外,還需考慮時(shí)鐘信號(hào)傳遞到觸發(fā)器的延時(shí)。若E的延時(shí)大于C的延時(shí),數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間余量增多,其他條件不變,時(shí)鐘周期(Clock Period)可以縮短。若C的延時(shí)大于E的延時(shí),數(shù)據(jù)傳輸時(shí)間余量減少,其他條件不變,時(shí)鐘周期(Clock Period)需要增加。
綜上,時(shí)鐘周期的描述公式如下圖黃色矩形內(nèi)的公式所示。芯片工作的最高頻率為時(shí)鐘周期的倒數(shù)。

圖片來源:學(xué)堂在線《IC設(shè)計(jì)與方法》
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原文標(biāo)題:芯片設(shè)計(jì)相關(guān)介紹(31)——PLD靜態(tài)時(shí)序分析
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