时钟和延迟的一些定义
FPGA设计时钟数据延时实例分析
FPGA设计系统时钟的影响因素及其分析时钟是整个电路最重要、最特殊的信号，系统内大部分器件的动作都是在时钟的跳变沿上进行，这就要求时钟信号时延差要非常小，否则就可能造成时序逻辑状态出错；因而明确FPGA设计中决定系统时钟的因素，尽量较小时钟的延时对保证设计的稳定性有非常重要的意义。
1.1 建立时间与保持时间建立时间（Tsu：set up time）是指在时钟沿到来之前数据从不稳定到稳定所需的时间，如果建立的时间不满足要求那么数据将不能在这个时钟上升沿被稳定的打入触发器；保持时间（Th：hold time）是指数据稳定后保持的时间，如果保持时间不满足要求那么数据同样也不能被稳定的打入触发器。
建立与保持时间的简单示意图如下图1所示。
图1 保持时间与建立时间的示意图在FPGA设计的同一个模块中常常是包含组合逻辑与时序逻辑，为了保证在这些逻辑的接口处数据能稳定的被处理，那么对建立时间与保持时间建立清晰的概念非常重要。
下面在认识了建立时间与保持时间的概念上思考如下的问题。
图2为统一采用一个时钟的同步设计中一个基本的模型。
图中Tco是触发器的数据输出的延时；Tdelay是组合逻辑的延时；Tsetup是触发器的建立时间；Tpd为时钟的延时。
如果第一个触发器D1建立时间最大为T1max，最小为T1min，组合逻辑的延时最大为T2max，最小为T2min。
问第二个触发器D2立时间T3与保持时间T4应该满足什么条件，或者是知道了T3与T4那么能容许的最大时钟周期是多少。
这个问题是在设计中必须考虑的问题，只有弄清了这个问题才能保证所设计的组合逻辑的延时是否满足了要求。
图2 同步设计中的一个基本模型下面通过时序图来分析：设第一个触发器的输入为D1，输出为Q1，第二个触发器的输入为D2，输出为Q2；时钟统一在上升沿进行采样，为了便于分析我们讨论两种情况即第一：假设时钟的延时Tpd 为零，其实这种情况在FPGA设计中是常常满足的，由于在FPGA设计中一般是采用统一的系统时钟，也就是利用从全局时钟管脚输入的时钟，这样在内部时钟的延时完全可以忽略不计。
DC概论2
那么信号经过这个网络后，延迟为：2+1+2+1+（3+（4-1）×2）=15.那么延迟减少了5。
接下来讲一下skew，既然知道了fanout对于delay的影响，下面看一个例子：由于时钟到每个触发器的互连线长短不一样，造成信号到达clockpin的时间也不一样，触发器也不会同时翻转。
Skew的定义就是最长路径减去最短路径的值。
根据时钟域以及路径关系，skew可以分为globalskew，localskew，interclockskew。
Globalskew是指，同一时钟域，任意路径的最大skew。
Localskew是指，同一时钟域，任意2个有逻辑关联关系的路径最大skew。
interClockskew是指，不同时钟域之间路径的最大skew另外还有一个usefulskew。
本来打算在setuptime和holdtime中讲解。
这里先大概说下如下图：时钟周期为10ns，各时钟路径延迟如下：可以看到有一条路径的slack 为-1，说明这条路径违规。
可以看到与这条路径相关的skew是T3-T2=-1ns。
下面我们利用usefulskew向前面一个slack比较充裕的路径（slack=2ns）借点time，来修正现在这条路径。
如下图：经过usefulskew，修正了原来的violator。
这就是usefulskew的作用，可以向前，或者向后接time来修正violator忽然想起来这三个概念的时候有点模糊，所以重新看了下，下面总结如下：传输时间(propagationtime):输入信号幅度在50%到输出信号幅度达到50%的时间间隔叫做传输时间，有高/低和低/高两种传输时间。
转换时间(transitiontime):输出信号幅度由10%达到90%的时间间隔，有高/低和低/高两种转换时间。
延迟时间(delaytime):输入信号在幅度为10%和输出信号达到10%的瞬间之间的时间间隔叫做延迟时间，分为高/低延迟时间和低/高延迟时间(高/低和低/高输出波形的变化过程)。
Linux设备驱动程序学习(10)-时间、延迟及延缓操作
Linux设备驱动程序学习（10）-时间、延迟及延缓操作Linux设备驱动程序学习（10）-时间、延迟及延缓操作度量时间差时钟中断由系统定时硬件以周期性的间隔产生，这个间隔由内核根据HZ 值来设定，HZ 是一个体系依赖的值，在<linux/param.h>中定义或该文件包含的某个子平台相关文件中。
作为通用的规则，即便如果知道HZ 的值，在编程时应当不依赖这个特定值，而始终使用HZ。
对于当前版本，我们应完全信任内核开发者，他们已经选择了最适合的HZ值，最好保持HZ 的默认值。
对用户空间，内核HZ几乎完全隐藏，用户HZ 始终扩展为100。
当用户空间程序包含param.h，且每个报告给用户空间的计数器都做了相应转换。
对用户来说确切的HZ 值只能通过/proc/interrupts 获得：/proc/interrup ts 的计数值除以/proc/uptime 中报告的系统运行时间。
对于ARM体系结构：在<linux/param.h>文件中的定义如下：也就是说：HZ 由__KERNEL__和CONFIG_HZ决定。
若未定义__KERNEL__，H Z为100；否则为CONFIG_H Z。
而CONFIG_HZ是在内核的根目录的.config文件中定义，并没有在make menuconfig的配置选项中出现。
Linux的\arch\arm\configs\s3c2410_defconfig文件中的定义为：所以正常情况下s3c24x0的HZ为200。
这一数值在后面的实验中可以证实。
每次发生一个时钟中断，内核内部计数器的值就加一。
这个计数器在系统启动时初始化为0，因此它代表本次系统启动以来的时钟嘀哒数。
这个计数器是一个64-位变量( 即便在32-位的体系上)并且称为“jiffies_64”。
但是驱动通常访问jiffies 变量（unsigned long）（根据体系结构的不同：可能是jiffies_64 ，可能是jiffies_64 的低32位）。
关于各种延时
关于各种延时在Linux中，如果是应用层下的一些应用，我们可以：1）调用unsigned int sleep(unsigned int second);函数去定时，这个时候它是秒级的；头文件为<unistd.h>；2）调用int usleep(useconds_t);函数去定时，这个时候它是微秒级的；头文件为<unistd.h>；3）调用高精度睡眠int nanosleep(const struct timespec * rep, struct timespec *rem);是一个相比标准UNIX 的sleep 调用具有更高高精度的版本。
和普通的sleep 调用计算整秒数不同，nanosleep 接受一个指向一个struct timespec 对象的指针作为参数，它可以表示毫微秒（nanosecond，十亿分之一秒）的时间。
然而，了解Linux 内核的工作细节后可知，nanosleep 所提供的真正精确度是10毫秒——比sleep 提供的要精确。
这个附加的精确度非常有用，比如说，可以根为反复进行的任务设置更短的间隔。
struct timespec 由两部分构成：tv_sec 表示整秒数部分；tv_nsec 则表示毫微秒。
tv_nesc 的值必须小于109。
nanosleep 相比sleep具有另一个优点。
与sleep 相同，nanosleep 调用可以被信号中断，这是errno 将被设置为EINTR 而调用将返回-1。
但是，nanosleep 的第二个参数，另一个指向struct timespec 对象的指针，如果不为NULL 则在这种情况下它将被写入剩余的时间（这就是所请求的睡眠时间和实际睡眠时间的差)。
这使重新开始睡眠变的很容易。
头文件<time.h>。
以下是内核中的：1.udelay(); mdelay(); ndelay();实现的原理本质上都是忙等待，ndelay和mdelay都是通过udelay衍生出来的，我们使用这些函数的实现往往会碰到编译器的警告implicit declaration of function 'udelay'，这往往是由于头文件的使用不当造成的。
STA在芯片设计后端的应用
STA在芯片设计后端的应用摘要：在芯片设计的后端,很多厂家要求引入STA分析。
在prelayout和postlayout都要进行。
本文介绍了在prelayout和postlayout两个阶段STA的约束文件的编写方法和一些相关命令，并介绍了STA的规划.关键词：STA约束 STA规划1 引言在芯片设计的流程中，后期的验证占了很长的时间。
人们通常采用的验证方法是动态的仿真，此种方法的优点是比较直观。
但当芯片的门数达到上百万门。
用动态仿真所消耗的时间很长，而且分析的覆盖面也不全。
现在很多厂家要求引入STA，有的要求在prelayout时就进行STA分析，例如TI的Magma流程，它在prelayout时将网表与STA约束读入，可以预先估计到postlayout后的timing 情况，从而节约了postlayout阶段的时间。
在postlayout 进行STA分析可以在很短时间内知道芯片的timing情况，缩短了ECO的时间。
但是由于prelayout和postlayout的情况不一样，prelayout时，时钟数没有完全布好，所以要对延迟进行估算。
Postlayout时，时钟数已经布好，延迟只需从sdf中读取，所以在两个阶段STA 的约束是不一样的。
2 STA的基本概念要比较全面地分析芯片的timing情况，书写完善的约束文件是很重要的。
首先必须了解静态时序分析的基本原理。
静态时序分析实际上就是把整个芯片按照时钟分成timing paths,只要timing paths经过的地方，timing都会被分析到。
它在分析时包含下列三个步骤 ：（1）将整个设计按照不同的时钟域（path group）分为不同的时钟路径(timing paths)（2） 计算每个timing path的延迟信息（3） 检查延迟是否满足要求3 STA约束的编写3.1 STA的分析方式STA分析主要有三种分析方式：single、worst_best、on_chip_variationSingle: 在单一的情况下进行分析，即在worst情况下同时进行setup/hold分析或在best情况下同时进行setup/hold分析。
时序及相关概念
时序及相关概念以下我把时序分为两部分，只是为了下文介绍起来作为归类，非官方分类方法。
第一时序：CL-tRCD-tRP-tRAS-CR，就是我们常说的5个主要时序。
第二时序：（包含所有XMP时序）在讲时序之前，我想先让大家明白一些概念。
内存时钟信号是方波，DDR内存在时钟信号上升和下降时各进行一次数据传输，所以会有等效两倍传输率的关系。
例如DDR3-1333的实际工作频率是666.7MHz，每秒传输数据666.7*2=1333百万次，即1333MT/s，也就是我们说的等效频率1333MHz，再由每条内存位宽是64bit，那么它的带宽就是：1333MT/s*64bit/8（8bit是一字节）=10667MB/s。
所谓时序，就是内存的时钟周期数值，脉冲信号经过上升再下降，到下一次上升之前叫做一个时钟周期，随着内存频率提升，这个周期会变短。
例如CL9的意思就是CL这个操作的时间是9个时钟周期。
另外还要搞清楚一些基本术语：Cell：颗粒中的一个数据存储单元叫做一个Cell，由一个电容和一个N沟道MOSFET组成。
Bank：8bit的内存颗粒，一个颗粒叫做一个bank，4bit的颗粒，正反两个颗粒合起来叫做一个bank。
一根内存是64bit，如果是单面就是8个8bit颗粒，如果是双面，那就是16个4bit 的颗粒分别在两面，不算ECC颗粒。
Rank：内存PCB的一面所有颗粒叫做一个rank，目前在Unbuffered台式机内存上，通常一面是8个颗粒，所以单面内存就是1个rank，8个bank，双面内存就是2个rank，8个bank。
Bank与rank的定义是SPD信息的一部分，在AIDA64中SPD一栏可以看到。
DIMM：指一条可传输64bit数据的内存PCB，也就是内存颗粒的载体，算上ECC芯片，一条DIMM PCB最多可以容纳18个芯片。
第一时序CAS Latency（CL）：CAS即Column Address Strobe，列地址信号，它定义了在读取命令发出后到数据读出到IO接口的间隔时间。
sdc 约束 expr 语法
sdc 约束（Synopsys Design Constr本人nts）是一种人工编写的描述，是一种描述设计的物理要求或资源的语言，这些约束用于约束综合工具在设计布局中的流程。
而 expr 则是一种自动化的约束生成器，它可以使用提供的设计信息来生成 sdc 约束，并为设计流程提供更多的灵活性和自动化。
在使用 sdc 约束时，我们需要遵循一定的语法规则，这些规则主要包括以下几个方面：1. 时序约束语法时序约束定义了逻辑门延迟和时钟约束。
在 sdc 约束中，我们可以通过定义时钟分频、时钟延时、时钟起始时间等参数来描述时序约束。
例如：``` verilogcreate_clock -name clk -period 10 [get_ports clk]```这个例子中，我们定义了一个名为 "clk" 的时钟，其时钟周期为 10 个时间单位。
2. 穿越约束语法穿越约束描述了信号从一个时钟域到另一个时钟域的时序要求。
在sdc 约束中，我们可以使用 set_clock_groups 来定义穿越约束。
例如：``` verilogset_clock_groups -group {clk1} -group {clk2} -asynchronous```这个例子中，我们定义了时钟域 "clk1" 与时钟域 "clk2" 之间的穿越约束为异步穿越。
3. IO 约束语法IO 约束描述了设计中输入输出端口的时序和电气特性要求。
在 sdc 约束中，我们可以使用 set_input_delay 和 set_output_delay 来定义输入输出端口的时序要求。
例如：``` verilogset_input_delay -clock clk -max 2 [get_ports a]`````` verilogset_output_delay -clock clk -min 1 [get_ports b]```这个例子中，我们分别定义了端口 "a" 的最大输入延迟为 2 个时间单位，以及端口 "b" 的最小输出延迟为 1 个时间单位。
fpga的系统时钟和伴随时钟的关系
fpga的系统时钟和伴随时钟的关系FPGA是一种可编程逻辑器件，可以用于实现各种数字电路。
FPGA中的系统时钟和伴随时钟之间存在一定的关系，本文将从以下几个方面来介绍这种关系。
一、系统时钟和伴随时钟的定义和功能系统时钟是FPGA系统中的主时钟，它是FPGA中所有逻辑电路的控制时钟，用于同步各个时序电路，是实现FPGA功能的基础。
系统时钟的频率在设计时是确定的，它决定了FPGA的整体性能。
系统时钟的频率越高，FPGA的工作速度越快。
伴随时钟是指在FPGA系统中，除了系统时钟以外的其他时钟信号。
它们与系统时钟相对独立，可以有不同的频率，用于实现特定的功能。
例如，控制外设接口、驱动显示屏幕或音频设备等。
伴随时钟的频率可以是系统时钟的整数倍，也可以是系统时钟的分频。
二、系统时钟和伴随时钟的关系1.时钟域划分在FPGA设计中，通常会将各个时钟信号划分为不同的时钟域。
时钟域是指在一个时钟周期内保持同步的逻辑电路集合。
每个时钟域都有一个相应的时钟信号，该时钟信号的频率决定了该时钟域的工作速度。
系统时钟是全局时钟，它驱动着整个FPGA系统的运行。
伴随时钟属于局部时钟，它仅仅影响特定的逻辑电路。
2.时钟互联在FPGA设计中，涉及到多个时钟域时，需要进行时钟互联来保持时钟同步。
时钟互联可以通过专用的时钟信号处理电路来实现。
常用的时钟信号处理电路有时钟互联器、时钟握手电路等。
时钟互联的主要目的是解决不同时钟域之间的时序问题。
当两个时钟域的时钟频率不同或存在相位差时，需要进行时钟互联，以确保逻辑电路的正确工作。
三、系统时钟和伴随时钟的设计考虑因素在设计FPGA时，系统时钟和伴随时钟的选择和设计是非常重要的。
以下是一些常见的考虑因素：1.频率和时延系统时钟的频率和伴随时钟的频率需要根据具体的应用需求来确定。
频率过高可能会导致功耗过大，频率过低可能会影响系统的性能。
同时，时钟的延迟也需要考虑，因为较长的时钟延迟会影响电路的响应速度。
sdc 约束时钟和数据之间的相位关系
sdc 约束时钟和数据之间的相位关系SDC (时序约束文件)是一种用于定义和约束时钟和数据之间相位关系的重要文件。
在数字电路设计中，时钟信号被用于同步数字操作，并确保各个部分在正确的时间点进行处理。
时钟信号和数据之间的相位关系对于设计的正确功能和性能至关重要。
SDC文件的编写和使用是确保设计满足时序要求的重要环节。
时钟和数据相位关系是指时钟边沿和数据出现之间的时间差。
时钟边沿通常被定义为设计中的重要时间节点，数据则在此时间节点到达以实现正确的数据同步。
相位关系的正确设置可以确保时钟在足够时间后稳定，以正确地采样数据值。
此外，还需要考虑信号延迟、时钟频率、时钟分配等因素。
在编写SDC文件时，需要定义以下内容来约束时钟和数据之间的相位关系：1.时钟约束：明确指定时钟频率和时钟边沿类型（上升沿或下降沿）。
时钟频率定义了时钟信号的周期，而时钟边沿类型决定了什么时候数据被采样。
2.输入延迟约束：每个输入信号的延迟需要根据时钟频率和数据到达的时间点进行建模。
输入延迟定义了数据从输入端到达时钟边沿的时间。
3.输出延迟约束：每个输出信号的延迟需要根据时钟频率和数据发送的时间点进行建模。
输出延迟定义了数据在时钟边沿后多久从输出端传递出去。
4.约束关系：SDC文件中可以定义时钟和数据之间的约束关系，如数据相对于时钟的建模关系、数据到达时钟边沿的时间关系等。
编写SDC文件需要精确的时序信息，以确保设计满足时序要求。
例如，在高速通信中，必须保证数据在特定时钟边沿之前到达，否则可能导致数据错误。
此外，还需要考虑时钟抖动、时钟分配不均匀等因素，以确定适当的时钟和数据相位关系。
编写SDC文件时需要具备一定的时序分析和信号技术知识。
使用工具如PrimeTime等，可以验证设计是否满足时序要求。
总之，SDC文件是设计中约束时钟和数据相位关系的重要文件。
它定义了时钟边沿和数据到达之间的时间关系，确保设计满足时序要求。
正确编写和使用SDC文件可以提高设计的稳定性和性能，减少时序失效的可能性。
systemverilog的timescale作用域_概述及解释说明
systemverilog的timescale作用域概述及解释说明1. 引言1.1 概述Timescale是SystemVerilog中一个重要的概念，它用来定义模拟仿真的时间单位和精度。
在SystemVerilog设计中，通过设置合适的timescale可以控制仿真过程中的时间分辨率，从而影响到模块之间的时序关系。
本文将详细介绍timescale作用域以及它在SystemVerilog设计和仿真过程中的重要性。
1.2 文章结构本文共分为五个部分进行讨论。
首先，在引言部分对本文的主题进行了简单概述，并介绍了文章所包含的结构内容。
其次，第二部分将详细介绍SystemVerilog 的timescale作用域，包括timescale的定义和作用，以及其使用方式和对代码行为的影响。
第三部分将阐述timescale作用域与模块层次之间的关系，包括规则、应用示例和局部timescale的使用方法。
接下来，在第四部分将比较全局timescale和局部timescale之间存在的区别，并探讨它们在不同场景下的应用场景。
最后，在结论部分对整篇文章进行总结，并提供正确理解和配置timescale 作用域时应注意的指南。
1.3 目的本文旨在深入探讨SystemVerilog的timescale作用域，并对其在设计和仿真过程中的重要性进行全面而深入的分析。
通过本文，读者可以了解timescale是如何定义和应用的，以及它对于模块之间时序关系的影响。
文章还将比较全局timescale和局部timescale之间的区别，并提供适用于不同应用场景下正确理解和配置timescale作用域的建议。
通过理解和掌握timescale作用域，读者可以更好地设计、开发和调试SystemVerilog代码，提高设计效率并降低错误发生的概率。
2. SystemVerilog的timescale作用域2.1 Timescale的定义和作用Timescale是SystemVerilog中一种用于控制时间单位和时间精度的机制。
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时钟和延迟
1：周期与最高频率
图1所示电路的最小时钟周期
t CLK= Microt CO+t LOGIC+t NET+Microt SU-t CLK_SKEW
其中，t CLK_SKEW=t CD1-t CD2
➢t CLK 时钟的最小周期
➢Microt CO 寄存器固有的时钟输出延迟
➢t LOGIC 同步元件之间的组合逻辑延迟
➢t NET 线网延迟
➢Microt SU 寄存器固有的时钟建立时间
➢t CLK_SKEW 时钟偏斜
t LOGIC
图1 时钟周期的计算
公式中最小时钟周期的倒数即最高频率，用f MAX表示：
f MAX=1/t CLK
f MAX能综合体现设计的时序性能，是最重要的时序指标之一。
2：时钟建立时间
时钟建立时间（Clock Setup Time）常用t SU表示。
想要正确采样数据，就必须使数据和使能信号在有效时钟沿到达前就准备好。
所谓时钟建立时间就是指时钟到达前，数据和使能信号已经准备好的最小时间间隔。
图2所示电路的t SU为；
t SU= Data Delay-Clock Delay+Microt SU
式中Microt SU指的是触发器内部的固有建立时间，是触发器的国有属性，典型值一般小于1ns。
图2 时钟建立时间
3：时钟保持时间
时钟保持时间（Clock Hold Time）常用t H表示。
时钟的保持时间是指能保证有效时钟沿正确采样数据和使能信号在时钟沿之后的最小稳定时间。
t H= Clock Delay- Data Delay+ Microt H
式中Microt H指的是触发器内部的固有建立时间，是触发器的国有属性，典型值一般小于1ns。
图3 时钟保持时间
4：时钟输出延迟
时钟输出延迟（Clock to Output Delay）常用t CO表示。
它指的是在时钟有效沿到数据有效的最大时间间隔。
t CO= Clock Delay+ Data Delay+ Microt CO
式中Microt CO也是一个寄存器的固有属性，指的是寄存器相应时钟有效沿，将数据送到输出端口的内部延迟参数，典型值一般小于1ns。
图4 时钟输出延迟
5：引脚到引脚的延迟
引脚到引脚的延迟（Pin to Pin Delay）常用t PD表示。
指信号从输入管脚进来，穿过纯组合逻辑，到达输出管脚的延迟。
由于FPGA的布线矩阵长度固定，所以常用最大t PD标志FPGA的速度等级。
6：Slack
Slack是表示设计是否满足时序的一个称谓：正的Slack表示满足时序（时序的余量），负的Slack表示不满足时序（时序的缺量）。
Slack= Required Clock period- Actual Clock Period
Slack= Slack Clock period- Microt CO+ Data Delay+ Microt SU
Slack的计算方法如下图
Slack
Combinatorial
图5 Slack 的计算方法
Slack 的概念中，比较重要的是保持时间Slack （Hold Time Slack ），这个概念主要用于衡量寄存器到寄存器路径上数据稳定采样的最小保持时间是否满足。
如果要稳定采样，数据在目的寄存器上升沿到来后要保持稳定的最小值等于目的寄存器Microt H 时间。
就是当目的寄存器上升沿到来后，数据保持稳定的时间必须大于等于目的寄存器Microt H 时间，否则就不能稳定采样。
造成数据保持时间Slack 为负，即数据保持时间不够的主要原因是数据路径的延迟大于时钟路径的延迟。
7：时钟偏斜
时钟偏斜（Clock
Skew ），指一个同源时钟到达两个不同的寄存器时钟端的时间差别。
造成Clock Skew 的原因主要是两条时钟路径到达同步元件的长度不同，使用全局时钟资源驱动设计中的主要时钟信号，能有效地避免这些时钟信号到达各寄存器时钟端的Skew 。
图6 时钟偏斜。