输入延时（Input Delay）与输出延时（Output Delay）

一、设置输入延时（Input Delay）

1、不同的路径需要使用不同的约束

2、输入延时的定义

由下图可以看出Input Delay是以上游芯片的时钟发送沿为参考，上游的输出数据到达FPGA的外部输入端口之间的延迟。

输入延迟（input delay）包括Tco和Trace Delay（板间延迟），其中Trace delay又叫Board delay。

3、完整的输入静态时序路径

4、输入静态时序路径分析报告

可以看出它主要把时序路径分为三部分，然后分别计算各部分的延时，最后计算出裕量slack，根据slack的值来判断时序是否正确。




关于时序报告中这几部分的延时为啥要这么算，可以参考这篇文章 传送门 最后的附录部分加以理解。

5、设置输入延时

需要注意的是，如果同时设置了max和min delay，那么max值是用在对Input Setup Timing的分析中的，而min值用在对Input hold Timing的分析中。如果只设置了一个值，那么同时供两者使用！！！

6、DDR输入延时举例
之所以要这么设置，是因为DDR在时钟下降沿采集前一个上升沿发送的数据，在下一个上升沿采集前一个下降沿发送的数据。因为默认设置都是针对上升沿的，因此我们还需要针对下降沿再设置一下参数。

7、静态时序路径

静态时序路径从时钟元件开始，在时钟元件结束

• 从内部触发器到内部触发器的路径受到时钟的约束
• FPGA的输入和输出不是静态时序路径的起点/终点

默认情况下，主I/O和内部时钟元件之间的任何逻辑都不是完整静态时序路径的一部分

• 如果没有其他命令，就不会对与I/O相关的逻辑进行设置/保持检查
  

为了获取完整的静态时序路径，我们需要向Vivado静态时序引擎描述外部元素

输入端口：

• 外部设备使用的时钟
• 外部设备时钟与到达FPGA输入端口之间的延迟；包括外部设备的CLK->Q的时间和板延迟

输出端口：

• FPGA的输出端口与外部设备时钟之间的延迟；包括外部设备需求时间和板延迟
  

二、设置输出延时（Output Delay）

1、不同的路径需要使用不同的约束

2、输出延时

输出延时指的是从FPGA输出数据后到达外部器件时钟沿的延时时间，其中PCB板上的走线延时以及外部器件的数据建立和保持时间。也可以理解为在捕获沿到来时，数据已经存在的时间，如上图所示！！！

3、外部建立和输出时间要求

因为是以下游芯片的捕获沿为参考点，所以建立时间为正，保持时间为负。

4、完整的输出静态时序路径

输出静态时序路径的分段略有不同：

• 数据路径延迟在FPGA的输出端口结束
• 目的时钟路径通过下游设备返回到FPGA的输出端口

5、输出静态时序分析报告




关于时序报告中这几部分的延时为啥要这么算，可以参考这篇文章 传送门 最后的附录部分加以理解。

6、DDR输出延时举例

7、输出延时摘要

• 这说明在所需的稳定区域开始之前，数据必须在输出端口准备就绪，并且必须保持稳定，直到稳定区域结束；
• 这映射成了逻辑到FPGA内部输出端口的时序要求；

三、设置最大延时（max_delay）

1、异步输入到输出的延时

2、设置最大延时举例

3、最大延时时序报告

最后总结一下，在阅读时序报告时可以发现，时序路径中的三部分在计算延时的时候，基本公式都是：

• T(source clock path) + T(data path) = 实际的数据到达时间；

• T(destination clock path) - Ts（或者+Th） = 数据需求时间；

但是：

• 如果设置了input delay，那input delay应该加到data path delay中；
• 如果设置了output delay，那应该用output delay替换数据需求时间中的Ts或者Th；

并且，如果input delay和output delay设置了max和min，那么：

• 如果是对建立时间进行时序分析，则使用max；并且在T(destination clock path) - Ts中，destination clock path的初始时间是一个clock周期；

• 如果对保持时间进行时序分析，则使用min；并且在T(destination clock path) +Th中，destination clock path的初始时间为0。