TimeQuest约束外设之ddio的潜规则
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发表于 3/7/2012 11:46:41 PM
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最近调试了下altera里的ddio模块，在Timequest约束ddio_out输出时，遇到了一个其实不算是问题的问题。
ddio_out模块如图1所示。
图1
DH和DL在clk上升沿采样，时钟的高电平随即使能DH通道输出高位数据，下降沿到来时使能DL通道输出低位数据，这样就实现了数据的双边沿输出。
为了实现ddio_out的数据和时钟的源同步，必须要对输出ddr_out进行约束，简化后工程如图2所示。
图2
整个约束过程和其他外设类似，详情可以查看http://blog.chinaaet.com/detail/25677.html。首先创建衍生时钟，然后set output delay from衍生时钟 to ddr_out，最后查看输出的建立保持余量。
奇怪的事情发生了，Timing报告里只有sysclk (pll_inst|altpll_component|auto_generated|pll1|inclk[0]其实就是sysclk,下文都用sysclk代替) 到ddr_out的路径，如图3所示。按经验，约束一个系统的输出延迟，Timequest会自动列出输出寄存器的路径，ddio_out模块的输出寄存器有DH和DL，但是DH和DL到ddr_out的时序路径报告哪去了呢？
图3
查看set false path，是否有将data_l和data_h到输出设为伪路径，结果sdc文件里没有关于ddio的伪路径。
查看Technology map viewer,DH和DL寄存器是否被优化了，结果两个寄存器都还健在。
更改时序报告生成方式，试了Report Setup Summary、Report ALL I/O Timings...结果都一样。
最后换工程、换quartus 11(当前是9.1)、换电脑...就差没换人品了，Timing报告就是不显示DH和DL的输出路径。
对于我非常确定及其肯定的经验，最终，还是妥协了，现在从头开始分析ddio_out的工作本质。用Technology map viewer sysclk分析唯一的线索从sysclk到ddr_out的路径，如图4所示。源寄存器不在ddio里，而在pll模块里，Timequest将这条看似毫无关联的路径认为是影响ddr_out输出延迟的关键路径，嗯，这个问题开始有点意思。
图4
绘制出ddio_out的时序图如图5所示，sysclk和sysclk(sel)为同一个时钟，都由pll驱动，前者为DH和DL的采样时钟，后者控制选择器的选择端，由于路径不同，存在一定的sysclk_skew，Tco为约束对象ddr_out的输出延迟。
图5
假设改变DL、DH的输出dataout_l和dataout_h的路径延迟，保持sysclk(sel)的延迟不变，ddr_out延迟会怎么变化呢？结果如图6所示，ddr_out的输出延迟没有变化。
图6
假设保持图6中的dataout_l和dataout_h的路径延迟，增大sysclk和sysclk(sel)的延迟sysclk_skew，ddr_out还会不变吗？结果如图7所示，ddr_out的输出延迟变大了。
图7
从上述3个图的假设和结果可以证明，sysclk(sel)才是真正的关键路径，决定了ddr_out的输出延迟，而dataout_l和dataout_h的路径应该就是伪路径了，所以Timequest只显示出这条路径信息，但是伪路径为什么没有出现在sdc文件的set false path呢？ 我的回答是:它们不能算是伪路径。
dataout_l和dataout_h的路径延迟虽然不会影响输出延迟，但会改变输出数据，如图8所示，同时增大dataout_l和dataout_h的路径延迟，输出数据变混乱了，由于dataout_h延迟过大，在sysclk(sel)的高电平的前半阶段，仍然会输出上一个高位数据，dataout_l延迟过大也导致低电平阶段前期会输出了上一个低位数据。
图8
数据混乱，当然不是我们所期望的，所以dataout_l和dataout_h的路径肯定还是要被约束的，既然在Timequest里都没有显示，我们肯定是没法操作了，那最大的可能就是被潜规则了，Timequest自己完成了这两条路径的约束，可以从图8推测出这条潜规则：0 < Tco_datah < sysclk_skew，sysclk_skew< Tco_datal < T/2。
综上所述，推测Timequest约束ddio_out输出延迟的过程：
1.根据约束要求，改变sysclk到ddr_out的路径延迟，满足约束要求。
2.潜规则，sysclk到ddr_out的路径延迟确定后，sysclk_skew也就定了，约束ddio_out的Dl,DH寄存器满足0 < Tco_datah < sysclk_skew，sysclk_skew< Tco_datal < T/2，保证输出正确数据。
为了简化用户的操作，Timequest内部还会有很多类似的潜规则约束。虽然无法得知DH、DL被潜规则后的心情是否和XXX一样无奈，只希望大家在遇到此类问题，不用再纠结了。
