FPGA关键设计:时序设计

时间:2025-11-01  作者:Diven  阅读:0

FPGA设计一个很重要的设计是时序设计,而时序设计的实质就是满足每一个触发器的建立(Setup)/保持(Hold)时间的要求。

FPGA关键设计:时序设计

建立时间(Setup Time):是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前,数据稳定不变的时间,如果建立时间不够,数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器;

保持时间(Hold Time):是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后,数据稳定不变的时间, 如果保持时间不够,数据同样不能被打入触发器。

FPGA设计分为同步电路设计和同步电路设计,然而很多异步电路设计都可以转化为同步电路设计,在设计时尽量采用同步电路进行设计。对于同步电路可以转化的逻辑必须转化,不能转化的逻辑,应将异步的部分减到最小,而其前后级仍然应该采用同步设计。

为了让同步电路可靠地运行,就要对时钟偏差进行控制,以使时钟偏差减小到可用的范围。影响时钟偏差的主要有以下几个因素:

用于连接时钟树的连线

钟树的拓扑结构

时钟的驱动

时钟线的负载

时钟的上升及下降时间

在通常的FPGA设计中对时钟偏差的控制主要有以下几种方法:

控制时钟信号尽量走可编程器件的的全局时钟网络。在可编程器件中一般都有专门的时钟驱动器及全局时钟网络,不同种类、型号的可编程器件,中的全局时钟网络数量不同,因此要根据不同的设计需要选择含有合适数量全局时钟网络的可编程器件。走全局时钟网络的时钟信号到各使用端的延时小,时钟偏差很小,基本可以忽略不计。

若设计中时钟信号数量很多,无法让所有的信号都走全局时钟网络,那么可以通过在设计中加约束的方法,控制不能走全局时钟网络的时钟信号的时钟偏差。

异步接口时序裕度要足够大。局部同步电路之间接口都可以看成是异步接口,比较典型的是设计中的高低频电路接口、I/O接口,那么接口电路中后一级触发器的建立-保持时间要满足要求,时序裕度要足够大。

在系统时钟大于30MHz时,设计难度有所加大,建议采用流水线等设计方法。采用流水线处理方式可以达到提高时序电路的速度,但使用的器件资源也成倍增加。

要保证电路设计的理论最高工作频率大于电路的实际工作频率。

猜您喜欢

当今快速发展的数字时代,VFDFN8作为一个新兴的概念,逐渐引起了行业内外的广泛关注。VFDFN8不仅仅是一个简单的术语,它代表着一种创新的思维方式和技术应用,...
2025-02-24 15:47:18

0402贴片电阻是一种非常小尺寸的电阻,其长宽仅为1.0mm x 0.5mm。由于体积微小,0402贴片电阻的阻值范围也相对较小,通常从1欧姆到10兆欧姆。04...
2024-11-26 11:29:40

汽车保险丝作为保护电路安全的重要元件,其质量和种类受到关注。Kacon 凯昆作为汽车保险丝领域的知名品牌,凭借高品质的产品和多样的类型,赢得了广大用户的信赖。本...
2023-11-11 00:10:30

在现代电气检测领域,其电气测试仪凭借其独特的优势,成为了行业内不可少的工具。这些仪器通常具备多功能性,能够同时进行电压、电流、频率等多项参数的测试,大幅提升工作...
2009-10-24 00:00:00

电阻器作为最基础的元件,应用于各种电路设计中。随着电子设备功率的不断提升,升功率电阻因其能够承受更大功率的特性,成为许多电路设计中不可少的关键元件。本文将围绕“...
2015-08-22 22:10:30

1984 年,在硅谷工作的Bernie Vonderschmitt、Ross Freeman 和 Jim Barnett 共同构建了一个设想,他们梦想创立一家不...
2018-05-29 02:40:00

光纤传感器是自动化产线中常见的一类基础传感器;是通过光纤线缆来传输光信号,并将光信号转换为电信号的传感器。因其抗电磁干扰能力强、耐腐蚀、耐水、耐温性好、灵敏度高...
2024-05-21 08:24:00

在选择按钮开关附件时,了解其参数非常重要。额定电压和额定电流是最基本的参数,决定了开关能承受的电力范围。按钮的机械寿命和电气寿命也是重要考量,前者指的是在无负载...
2010-05-22 00:00:00

可调电阻作为调节电路参数的重要元件,应用于各种调试和控制场合。Murata(村田)作为全球知名的电子元器件制造商,其生产的可调电阻以高品质和稳定性。本文将详细介...
2015-08-21 22:09:30

保险丝作为重要的安全元件,是不可替代的配件。源营6一次性保险丝系列因其优良的性能和可靠的保护效果,受到了众多电子制造商的青睐。本文将围绕“源营6一次性保险丝系列...
2021-05-02 08:48:30