时序约束（二）： input delay约束和output delay约束

一、input delay约束

在千兆以太网数据收发项目中，RGMII的数据输入方式为DDR，源同步输入方式，可以用之前提到的分析模型进行约束。

在时序约束原理中我们提到，input delay约束的就是发射沿lunch到数据有效的延时，根据时序图得到：

LrMax = Tco max + Td_bd max -（Tc_d + Tc_bd） ------分析建立时间时序

LrMin = Tco min + Td_bd min -（Tc_d + Tc_bd） ------分析保持时间时序

一般在input delay分析中，我们默认Td_bd ==Tc_bd，并不考虑Tc_d。因此LrMax和LrMin就指的是上游器件输出数据和输出时钟的延时。

PHY芯片datasheet中时序图如下，图中的TskewR==2ns是时钟信号相对于数据信号的延时。数据线之间的SKEW未知，我们假设为0.2ns。

可以得到：

LrMax = 2 + skew/2 = 2.1

LrMin = 2 - skew/2 = 1.9

接下来就可以在工具中进行约束。首先，打开Open Implementation----->Edit Timing constraints。

然后选择Set Input delay，点击加号“+”添加约束信息。

设置参数。

Clock：时钟，选择rx_clk。

Objects：约束目标，选择RGMII输入信号。

Delay value：延时时间。

Delay value is relative to clock edge：边沿选择。

Delay value specifies：最大最小选择。

Delay value is relative to clock edge选择rise，Delay value specifies选择max，在Delay value处设置上升沿的最大、最小延时；Delay value is relative to clock edge选择full，Delay value specifies选择max，在Delay value处设置上升沿的最大延时；Delay value is relative to clock edge选择rise，Delay value specifies选择min，在Delay value处设置上升沿的最小延时。下降沿的延时最大、最小延时设置同理。

这样就完成了input delay的约束，点击保存，可以看到input delay约束信息已经更新到了.xdc文件中。

重新综合、布局布线，点击Report Timing。

设置要打印的时序报告的参数。设置要打印的信号。

在option 中的设置观察时序路径条数和每个路径打印多少条信息，点击 OK 。

这样就生成了时序报告。可以看到建立时间和保持时间没有发生时序违例。

二、indelay control方式input delay约束

以上的input delay约束方式是通过PLL调整时钟相位以达到时序要求，indelay control方式是通过对数据进行延时以满足时序要求。

通过IDELAY2源语实现这个功能，例化该源语在ODDR模块中，模块输入数据信号tx_dat[7:0]和使能信号tx_en首先进入该源语进行数据延时，源语输出再进行ODDR转换。

DELAYE2 #(
.CINVCTRL_SEL("FALSE"), // Enable dynamic clock inversion (FALSE, TRUE)
.DELAY_SRC("IDATAIN"), // Delay input (IDATAIN, DATAIN)
.HIGH_PERFORMANCE_MODE("FALSE"), // Reduced jitter ("TRUE"), Reduced power ("FALSE")
.IDELAY_TYPE("FIXED"), // FIXED, VARIABLE, VAR_LOAD, VAR_LOAD_PIPE
.IDELAY_VALUE(0), // Input delay tap setting (0-31)
.PIPE_SEL("FALSE"), // Select pipelined mode, FALSE, TRUE
 .REFCLK_FREQUENCY(200.0), // IDELAYCTRL clock input frequency in MHz (190.0-210.0, 290.0-
.0).
 .SIGNAL_PATTERN("DATA") // DATA, CLOCK input signal
 )
 IDELAYE2_inst_dv (
 .CNTVALUEOUT(), // 5-bit output: Counter value output
 .DATAOUT(rx_ctrl_t), // 1-bit output: Delayed data output
 .C(1'b0), // 1-bit input: Clock input
 .CE(1'b0), // 1-bit input: Active high enable increment/decrement input
 .CINVCTRL(1'b0), // 1-bit input: Dynamic clock inversion input
 .CNTVALUEIN(5'd0), // 5-bit input: Counter value input
 .DATAIN(1'b0), // 1-bit input: Internal delay data input
 .IDATAIN(rx_ctrl), // 1-bit input: Data input from the I/O
 .INC(1'b0), // 1-bit input: Increment / Decrement tap delay input
 .LD(1'b0), // 1-bit input: Load IDELAY_VALUE input
 .LDPIPEEN(1'b0), // 1-bit input: Enable PIPELINE register to load data input
 .REGRST(1'b0) // 1-bit input: Active-high reset tap-delay input
 );

IDDR #(
 .DDR_CLK_EDGE("SAME_EDGE_PIPELINED"), // "OPPOSITE_EDGE", "SAME_EDGE"
 // or "SAME_EDGE_PIPELINED"
 .INIT_Q1(1'b0), // Initial value of Q1: 1'b0 or 1'b1
 .INIT_Q2(1'b0), // Initial value of Q2: 1'b0 or 1'b1
 .SRTYPE("SYNC") // Set/Reset type: "SYNC" or "ASYNC"
 ) IDDR_rxctrl_inst (
 .Q1(rxdv), // 1-bit output for positive edge of clock
 .Q2(rxerr), // 1-bit output for negative edge of clock
 .C(rx_clk_90), // 1-bit clock input
 .CE(1'b1), // 1-bit clock enable input
 .D(rx_ctrl_t), // 1-bit DDR data input
 .R(1'b0), // 1-bit reset
 .S(1'b0) // 1-bit set
 );

其中IDELAY_VALUE表示设置延时大小，可以填写的值为0~31，具体分辨率是多少每个器件并不相同，需要查看手册。

此外，这个源语还要配合IDELAYCTRL使用：

IDELAYCTRL IDELAYCTRL_inst (
 .RDY(RDY), // 1-bit output: Ready output
 .REFCLK(sysclk), // 1-bit input: Reference clock input
 .RST(~locked) // 1-bit input: Active high reset input

通过调整IDELAY_VALUE的值，就可以调整数据和时钟之间的延时，消除时序违例。当IDELAY_VALUE增大时延时增大，建立时间裕量减小，保持时间裕量增大。

三、output delay约束

同样使用千兆以太网数据收发中的RGMII输出端作为约束对象。在不知道目标端的建立时间和保持时间时，可以利用数据的skew进行output delay约束。

根据时序图可得：

dMax = Tcycle - askew

dMin = bskew

设置SKEW 的目的是让综合工具知道输出的时钟采样沿不能落在 SKEW 的区域。我们可以通过调整skew的值使时钟沿落在数据的中心位置。这里设置askew=bskew=1.5ns，则dMax = 2.5，dMin = 1.5。

这样就可以在工具中进行约束了。首先要创建生成时钟，告诉综合工具tx_clk是时钟信号。打开Open Implementation----->Edit Timing constraints,选中Creat Generated Clock，点击加号“+”,这里设置时钟源为PLL输出时钟，目标时钟为tx_clk。