很多小伙伴開始學(xué)習(xí)時(shí)序約束的時(shí)候第一個(gè)疑惑就是標(biāo)題，有的人可能會(huì)疑惑很久。不明白時(shí)序約束是什么作用，更不明白怎么用。

FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)=LUT+觸發(fā)器+走線+嵌入式模塊（RAM，乘法器等）。下圖大致描述了它的抽象結(jié)構(gòu)。

以上公式告訴我們：信號(hào)是通過走線和各個(gè)模塊產(chǎn)生連接。然后信號(hào)通過走線必然有延遲，有人認(rèn)為電信是光速走線延時(shí)應(yīng)該很短，可以忽略（全局時(shí)鐘線的延時(shí)在時(shí)序緊張的情況下是不可忽略的），然而走線延遲可能超過你的想像。

1.電信號(hào)在走線槽里面?zhèn)鞑ゲ⒉皇枪馑?，走線上有分布電感和地平面有分布電容，二者值越大，對(duì)電容充電時(shí)間越長(zhǎng)，走線延遲越長(zhǎng)，這寫參數(shù)自然由工藝和封裝來決定，和我們?cè)O(shè)計(jì)無關(guān)，但是卻對(duì)我們的設(shè)計(jì)方法產(chǎn)生重大影響，傳輸模型如下：

2.除了傳輸線模型的延時(shí)以外，走線本身會(huì)經(jīng)過很多類似路由器的結(jié)構(gòu)去改變走線方向，在資源緊張的情況下可能會(huì)走過多個(gè)路由，這也就是為什么FPGA內(nèi)部走線會(huì)很繞的原因，經(jīng)過多級(jí)路由的走線延時(shí)會(huì)大大增加，在時(shí)序報(bào)告里面也可以看到的走線延遲=傳輸線延遲+路由延遲。

3.如果設(shè)計(jì)里面組合邏輯很多那么信號(hào)就會(huì)經(jīng)過多個(gè)LUT，這也會(huì)產(chǎn)生延遲，在時(shí)序報(bào)告里面可以看見組合邏輯延遲和邏輯級(jí)數(shù)這2個(gè)選項(xiàng)。

綜合以上3點(diǎn)，F(xiàn)PGA內(nèi)部延時(shí)不可忽略！并且常常達(dá)到ns級(jí)！。

上圖為實(shí)際生成的數(shù)字電路模型，從中看出

根據(jù)上圖公式，tnet和tlogic一旦增加，最小時(shí)鐘周期就會(huì)增加，也就意味著系統(tǒng)可以跑的最高頻率會(huì)下降。

那么編譯器怎么知道哪個(gè)是你的時(shí)鐘，你的主時(shí)鐘需要跑多少M(fèi)HZ呢？如果編譯器設(shè)計(jì)高了，會(huì)編譯時(shí)間增長(zhǎng)甚至報(bào)錯(cuò)，低了會(huì)導(dǎo)致實(shí)際上板產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，從而導(dǎo)致錯(cuò)誤。所以為了避免以上問題，我們需要高速編譯器這個(gè)時(shí)鐘到底要多快，還有，相位關(guān)系，占空比。這樣編譯器才能根據(jù)我們的需求去對(duì)比延時(shí)所算出來會(huì)不會(huì)競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)。所有的時(shí)序約束都是要告訴編譯器，我的時(shí)鐘和數(shù)據(jù)要滿足怎樣的關(guān)系，然后交給編譯器去計(jì)算最糟糕的情況下能不能滿足條件，還差多少ns就會(huì)不滿足條件。

所以，為了告訴編譯器時(shí)鐘參數(shù)就有了

create_clock -name clk -period 10 [get_ports sysclk]，這句xdc命令告訴編譯器，時(shí)鐘clk，從sysclk(get ports 后面攝取的是頂層要分配引腳的物理引腳，get pins后面攝取的是生成的某個(gè)寄存器或者器件的引腳，get nets攝取的是里面生成的某根線)這個(gè)引腳輸入，時(shí)鐘周期是10ns，由于相位和占空比未聲明，所以初相位為0，占空比為50%。如下圖：

如果想調(diào)節(jié)初相位90°和占空比25%：

create_clock -name devclk -period 10 -waveform {2.5 5} [get_ports sysclk]

這里-waveform {2.5 5}代表第一個(gè)跳變沿在第2.5ns處產(chǎn)生，第二個(gè)跳變沿在5ns處產(chǎn)生從而形成下圖的時(shí)鐘，這樣就可以把所有的相位和占空比關(guān)系都描述清除。

編譯器會(huì)根據(jù)時(shí)鐘sysclk的周期和相位，在整個(gè)sysclk時(shí)鐘域，計(jì)算延遲后對(duì)比sysclk和對(duì)應(yīng)寄存器的數(shù)據(jù)端口進(jìn)行對(duì)比，看是否滿會(huì)產(chǎn)生競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)，不滿足的地方會(huì)報(bào)告出來。