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Xilinx FPGA的约束设置基础

时间:2025-11-30  作者:Diven  阅读:0

1、约束文件

Xilinx ISE FPGA设计中的约束文件有3类:用户设计文件(.UCF)、网表约束文件(.NCF)、物理约束文件(.PCF),可以实现时序约束、引脚约束、区域约束。

用户在设计输入阶段编写UCF文件,然后UCF文件和设计综合后生成NCF文件,最后再进过实现后生成PCF文件。

UCF文件的优先级最高。

2、UCF文件的语法说明

(1)语法

UCF文件的语法如下:

{NET|INST|PIN} "signal_name" Attribute;

其中,

“signal_name”是指所约束对象的名字,包含了对象所在层次的描述;

“Attribute”为约束的具体描述;语句必须以分号“;”结束。可以用“#”或“”添加注释。

需要注意的是:UCF文件是大小写敏感的,信号名必须和设计中保持大小写一致,但约束的关键字可以是大写、小写甚至大小写混合。例如:

NET "CLK" LOC = P30;   #作用:将CLK信号分配到FPGA的P30管脚上。

“CLK”就是所约束信号名。LOC = P30,是约束具体的含义。

对于所有的约束文件,使用与约束关键字或设计环境保留字相同的信号名会产生错误信息,除非将其用" "括起来,因此在输入约束文件时,最好用" "将所有的信号名括起来。

(2)通配符

在UCF文件中,通配符指的是“*”和“?”。“*”可以代表任何字符串以及空,“?”则代表一个字符。在编辑约束文件时,使用通配符可以快速选择一组信号,当然这些信号都要包含部分共有的字符串。例如:

NET "*CLK?" FAST;  #作用:将包含“CLK”字符并以一个字符结尾的所有信号,并提高了其速率。

在位置约束中,可以在行号和列号中使用通配符。例如:

INST "/CLK_logIC   遍历level1种的模块,但不遍历更低层的模块

例4-5 根据图4-75所示的结构,使用通配符遍历表4-3所要求的各个模块。

3、引脚和区域约束语法

LOC约束是FPGA设计中最基本的布局约束和综合约束,能够定义基本设计单元在FPGA芯片中的位置,可实现绝对定位、范围定位以及区域定位。 LOC还能将一组基本单元约束在特定区域之中。LOC语句既可以书写在约束文件中,也可以直接添加到设计文件中。换句话说,ISE中的FPGA底层工具编辑器(FPGA Editor)、布局规划器(Floorplanner)和引脚和区域约束编辑器的主要功能都可以通过LOC语句完成。

(1)LOC语句语法

基本的LOC语法如下:

INST "instance_name " LOC = location;

其中“location”可以是FPGA芯片中任一或多个合法位置。如果为多个定位,需要用逗号“,”隔开,如下所示:

LOC = location1,location2,...,locationx;

目前,还不支持将多个逻辑置于同一位置以及将多个逻辑至于多个位置上。需要说明的是,多位置约束并不是将设计定位到所有的位置上,而是在布局布线过程中,布局器任意挑选其中的一个作为最终的布局位置。

范围定位的语法为:

INST “instance_name” LOC=location:location [SOFT];

常用的LOC定位语句如表4-4所示。

使用LOC完成端口定义时,其语法如下:

NET "Top_Module_PORT" LOC = "Chip_Port";

其中,“Top_Module_PORT”为用户设计中顶层模块的信号端口,“Chip_Port”为FPGA芯片的管脚名。

LOC语句中是存在优先级的,当同时指定LOC端口和其端口连线时,对其连线约束的优先级是最高的。例如,在图4-76中,LOC=11的优先级高于LOC

=38。

LOC优先级示意图

(2)LOC属性说明

LOC语句通过加载不同的属性可以约束管脚位置、CLB、Slice、TBUF、块RAM、硬核乘法器、全局时钟、数字锁相环(DLL)以及DCM模块等资源,基本涵盖了FPGA芯片中所有类型的资源。由此可见,LOC语句功能十分强大,表4-5列出了LOC的常用属性。

审核编辑:黄飞

 

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