xilinx FPGA IOB約束使用以及注意事項

2021-10-24 12:23:14 字數 1552 閱讀 2990

在xilinx fpga中,iob是位於io附近的暫存器,是fpga上距離io最近的暫存器,同時位置固定。當你輸入或者輸出採用了iob約束,那麼就可以保證從io到達暫存器或者從暫存器到達io之間的走線延遲最短,同時由於io的位置是固定的,即存在於io附近,所以每一次編譯都不會造成輸入或者輸出的時序發生改變。

考慮乙個場景,當你用fpga寫了乙個spi模組,將時鐘、片選和資料線繫結到fpga的io管腳,如果沒有加iob約束的話,綜合工具在布局佈線的時候直接將fpga內部暫存器輸出連到io上,但是這樣存在一定的問題,每次修改邏輯重新編譯的時候,輸出暫存器的位置有可能發生改變,那麼從暫存器輸出到io之間的佈線長度就會發生變化,造成暫存器輸出到達io之間的走線延遲發生改變,每一次編譯都會使得spi的輸出時序不確定。

為了解決這個問題,需要加入iob約束,將模組輸出埠的最後一級暫存器放在iob上,這樣最後一級輸出的暫存器位置就固定下來了,每次編譯都不會造成輸出時序發生改變。

iob約束使用方法如下:

1、在約束檔案中加入下面約束:

set_property  iob true [get_ports ]

set_property iob true [get_cells ]

2、直接在**中加約束,在暫存器前加入下面約束,需要注意的是,對於輸入iob約束,這裡的暫存器是第一級暫存器,對於輸出iob約束,這裡的暫存器是最後一級暫存器,且暫存器輸出不能再作為組合邏輯輸入。

(* iob = "true" *) reg  o_data;
對於輸出iob約束,在使用的時候有一些限制:

1、約束的埠必需是暫存器輸出,這點比較好理解,因為iob約束本質上是約束最後一級暫存器的位置,將最後一級暫存器的位置放在iob上,而不是增加一級暫存器。所以你必須要是暫存器輸出,才能進行iob約束,這是前提。

2、最後一級暫存器的輸出不能再作為輸入反饋到內部邏輯中,必需是開路的。舉個例子,比如如下**:

always @ (posedge clk)

begin

if(cnt == 2'b1 || cnt == 2'b3)

spi_clk <= ~spi_clk;

else

spi_clk <= spi_clk;

end

上面描述了乙個分頻器,當計數器cnt為1和3的時候spi_clk翻轉,那這個時候spi_clk就是乙個輸出又作為輸入反饋到內部的暫存器,得到的綜合結果如下圖:

由於需要將暫存器的輸出作為輸入其他邏輯的輸入,這種情況下是無法將spi_clk暫存器放到iob上的,因為iob的輸出直接對接io,無法再作為輸入反饋到內部邏輯。

所以可以將spi_clk輸出再加一級暫存器,將加入的暫存器放到iob上,相應的需要對時序做出一定的調整,和sip_clk有時序關係的都需要打一拍以保持同步。

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