fpga静态时序分析的分析与实现

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1、硕士学位论文FPGA静态时序分析的研究与实现THERESEARCHANDIMLEPMENTATIONOFFPGASTATICTIMINGANALYSIS许天一哈尔滨工业大学2014年12月国内图书分类号：TP332.1学校代码：10213国际图书分类号：621.38密级：公开工程硕士学位论文FPGA静态时序分析的研究与实现硕士研究生：许天一导师：张乃通教授申请学位：工程硕士学科：电子与通信工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2014年12月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP332

2、.1U.D.C:621.38DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringTHERESEARCHANDIMLEPMENTATIONOFFPGASTATICTIMINGANALYSISCandidate：XuTianyiSupervisor：Prof.ZhangNaitongAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeinEngineeringSpecialty：ElectronicandCommunicationEngineerin

3、gAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefense：December,2014Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要随着电子信息类产业成为国民经济的支柱型产业，集成电路（IC）产业得到大力扶持及发展。其中，现场可编程逻辑阵列（FPGA）作为一种通用芯片，在通信、航天甚至国防科技领域得到广泛应用。自主研发FPGA已经成为当务之急。FPGA的静态时序分析（ST

4、A）的好坏决定着芯片的工作频率及设计的可靠性，是FPGA设计过程中的必要环节。本文简介了FPGA的基本结构及原理，并重点介绍了FPGA软件设计的基本流程。并针对静态时序分析在FPGA设计流程中的应用位置对其进行了深入研究。本文分析了时序分析的种类及特点，相比于动态时序分析与统计静态时序分析，静态时序分析不关心设计电路的功能性，不需要输入激励来进行测量分析，而且静态时序分析具有运行速度快，使软件占用计算机内存少的优势，适合大规模的电路的时序验证。静态时序分析是目前业内主流的时序分析方法。时序约束作为静态时序分析

5、中的必要环节提供了用户约束窗口，用户可以通过时序约束命令对其设计电路进行时序上的设定。本文设计适用于国微电子有限公司自主研发的FPGA芯片的时序约束命令，这三类时序约束命令分别是时钟约束命令，IO约束命令及Exception约束命令。本文同时分析说明了三类约束命令的模型及作用。时序库的建立直接影响静态时序分析的结果，本文重点分析了时序建模过程。本文的时序建模分为Cell建模过程与互联线建模两部分。Cell建模采用了二分法测量法对时序单元模型进行延迟数据的测量，互连线建模采用以互连线种类为划分、基于传输管配置信

6、息的多项式模型，从而建立标准时序单元库。本文所设计的静态时序分析软件平台能够满足FPGA设计的基本要求，可以产生正确的时序分析报告。采用相同测试向量的条件下，与Xilinx的ISE相比较，时序分析报告中的松弛时间（slack）值同在纳秒级别，具有一定的实用性及可靠性，并已经应用于商业领域。关键字：FPGA；静态时序分析；时序约束；时序建模-I-哈尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractAstheelectronicinformationindustrybecomesapillarindustryinnat

7、ionaleconomy,theintegratedcircuit（IC）industryhasbeensupporttedanddeveloppedvigorously.Fieldprogrammablelogicarrays（FPGA）,asageneral-purposechip,hasbeenwidelyusedincommunications,aerospaceandevennationaldefensetechnology.ToresearchanddevelopFPGAIndependently

8、isbecomingurgentpriority.FPGA'sstatictiminganalysis（STA）,whichdeterminestheoperatingfrequencyandreliabilityofthedesignofthechip,hasbecomeanecessarypartofthedevelopmentprocess.Thebasicprincipleandstruct