對(duì)于較長的時(shí)鐘布線，可以降低時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的 FMAX。下表列出了不同器件/速度等級(jí)組合下的最差情況 FMAX。

在 2022.2.2 版本中，DRC BFGCHK-1 會(huì)將設(shè)計(jì)中每個(gè)時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的頻率與以上最差情況 FMAX 表中的 FMAX 數(shù)值進(jìn)行比對(duì)。

如果時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的頻率超出最差情況 FMAX，那么 DRC 會(huì)阻止比特流生成，因?yàn)榘创祟l率操作時(shí)鐘可能不安全。

[DRC BFGCHK-1] BUFG_has_device_restricted_FMAX：如果使用最大時(shí)鐘擴(kuò)展范圍，時(shí)鐘信號(hào)線 design_1_i/clk_wizard_0/inst/clock_primitive_inst/clk_out1 上的周期要求會(huì)超出此器件的 FMAX 規(guī)格 (600.00 MHz)。請(qǐng)參閱答復(fù)記錄 AR34820，了解您是否可以為自己的時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)豁免此 DRC 檢查。

* 注釋：請(qǐng)參閱以下“Versal 時(shí)鐘設(shè)置背景”部分，獲取有關(guān)時(shí)鐘拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)擴(kuò)展范圍的更多詳細(xì)信息。

解決方案：

當(dāng) DRC 檢查 BFGCHK-1 報(bào)告違例時(shí)，并不一定暗示時(shí)鐘信號(hào)線無法支持所需時(shí)鐘頻率，因?yàn)?DRC 僅基于最差情況 FMAX 檢查最大時(shí)鐘擴(kuò)展范圍。 為根據(jù)時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際擴(kuò)展范圍來判定其支持的 FMAX，我們?yōu)槊總€(gè)時(shí)鐘提供了一個(gè) Tcl 腳本，用于計(jì)算最大時(shí)鐘擴(kuò)展范圍和 FMAX。

如果針對(duì)每條時(shí)鐘信號(hào)線計(jì)算所得 FMAX 低于時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際時(shí)鐘頻率，那么可豁免 DRC，設(shè)計(jì)可以繼續(xù)生成器件鏡像。以下是如何豁免 DRC 的示例：

create_waiver -type DRC -id {BFGCHK-1} -user "" -desc "Ignore this DRC as all clocks are within FMAX specification."

檢查確認(rèn)所有時(shí)鐘都在給定時(shí)鐘擴(kuò)展范圍的 FMAX 規(guī)格范圍內(nèi)之后，僅限在器件鏡像生成前將 DRC 嚴(yán)重性降級(jí)。

如果您重新編譯設(shè)計(jì)，則可更改時(shí)鐘信號(hào)線的最大擴(kuò)展范圍，并且需要在新布線的檢查點(diǎn)上運(yùn)行 validate_fmax Tcl 命令，查看是否可將 DRC 嚴(yán)重性降級(jí)。

Tcl 腳本詳細(xì)信息

提供的 validate_fmax.tcl Tcl 腳本可用于計(jì)算當(dāng)前設(shè)計(jì)中針對(duì)每個(gè)時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)遍歷的時(shí)鐘區(qū)域的最大數(shù)量，并從表中查找關(guān)聯(lián)的 FMAX 值。該腳本計(jì)算遍歷的時(shí)鐘區(qū)域數(shù)量時(shí)會(huì)考量不同時(shí)鐘布線資源。 例如，穿過 XPIO 時(shí)鐘區(qū)域的時(shí)鐘布線不影響 FMAX 并且不會(huì)添加到遍歷的時(shí)鐘區(qū)域數(shù)量中用于計(jì)算時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的 FMAX。

使用 source 運(yùn)行 Tcl 腳本時(shí)，會(huì)創(chuàng)建 validate_fmax Tcl 命令。運(yùn)行 validate_fmax Tcl 命令時(shí)，如果沒有 FMAX 違例，那么此命令會(huì)返回 1，如果設(shè)計(jì)中任意時(shí)鐘信號(hào)線違反 FMAX 規(guī)格，則返回 0

source -quiet ./validate_fmax.tcl
validate_fmax

您也可以運(yùn)行 validate_fmax 并搭配 -verbose 選項(xiàng)來提供設(shè)計(jì)中每條全局時(shí)鐘信號(hào)線的詳細(xì)信息。

% validate_fmax -verbose
Global clock net: clknetwork/inst/clock_primitive_inst/clk_out4:
PERIOD: 16.252
FMAX: 1070
Number Fabric CR traversed: 4
Global clock net: clknetwork/inst/clock_primitive_inst/clkout2_primitive_bufg:
PERIOD: 11.327
FMAX: 1070
Number Fabric CR traversed: 4

注釋：該腳本應(yīng)僅在已布線的設(shè)計(jì)/DCP 上使用。

Versal 時(shí)鐘設(shè)置背景

Versal 器件中的全局時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的入口點(diǎn)是全局時(shí)鐘緩沖器。時(shí)鐘信號(hào)線通過水平和垂直布線資源，從全局時(shí)鐘緩沖器布線到時(shí)鐘根。 時(shí)鐘使用垂直分布 H 樹狀和水平分布從時(shí)鐘根分布到負(fù)載時(shí)鐘區(qū)域。

下圖顯示了 SLR0 中跨時(shí)鐘區(qū)域 X2Y2 到 X4Y3 的時(shí)鐘的時(shí)鐘布線示例。 X2Y0 中的全局時(shí)鐘緩沖器用于驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘穿過 XPIO 時(shí)鐘區(qū)域到達(dá) VNOC 時(shí)鐘設(shè)置列，而后再到 X3Y2 中的時(shí)鐘根的過程。 時(shí)鐘從中分布到所有負(fù)載時(shí)鐘區(qū)域。 負(fù)載時(shí)鐘區(qū)域 X2Y2 和 X2Y3 都位于距離時(shí)鐘根最遠(yuǎn)處，因此都存在最大數(shù)量的躍點(diǎn)。

如何為時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)改善 FMAX

可通過減少躍點(diǎn)數(shù)量或者選擇最優(yōu)時(shí)鐘列來改善時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的 FMAX。 穿過 VNOC 時(shí)鐘列的時(shí)鐘布線所得 FMAX 會(huì)好于穿過器件左右兩側(cè) GT 時(shí)鐘列的時(shí)鐘布線。 穿過負(fù)載時(shí)鐘區(qū)域中心的 VNOC 列布線的時(shí)鐘到達(dá)最遠(yuǎn)端負(fù)載時(shí)鐘區(qū)域過程中所產(chǎn)生的躍點(diǎn)數(shù)量較少，故而能得到更好的 FMAX。 您可使用 USER_CLOCK_ROOT 約束強(qiáng)制使用與負(fù)載時(shí)鐘區(qū)域相關(guān)的更接近中心的時(shí)鐘列。如需了解有關(guān) USER_CLOCK_ROOT 的更多信息，請(qǐng)參閱UG1387。

在以下示例中，XPIO 時(shí)鐘區(qū)域 X3Y0 中的 BUFGCE 用于驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘擴(kuò)展窗口中的時(shí)鐘負(fù)載，該窗口從 X2Y1 擴(kuò)展至 X9Y6。 時(shí)鐘根偏離中心，位于時(shí)鐘區(qū)域 X3Y4 處。 當(dāng)時(shí)鐘根偏離中心時(shí)，相比于位于水平方向時(shí)鐘擴(kuò)展窗口上中心位置的時(shí)鐘根，時(shí)鐘區(qū)域的最大躍點(diǎn)數(shù)量會(huì)增加。

將時(shí)鐘根移至 X5Y4 會(huì)選擇更偏向中心的 VNOC 列用于時(shí)鐘布線，從而減少躍點(diǎn)數(shù)量并提高 FMAX。 在時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)的 FMAX 計(jì)算中，不會(huì)計(jì)入從 BUFGCE 穿過 XPIO 時(shí)鐘區(qū)域到 VNOC 的時(shí)鐘布線。

審核編輯：湯梓紅