本篇博文中的分析是根據(jù)客戶(hù)真實(shí)問(wèn)題撰寫(xiě)的，該客戶(hù)發(fā)現(xiàn)即使時(shí)序已得到滿(mǎn)足的情況下，硬件功能仍出現(xiàn)錯(cuò)誤。最后發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題與時(shí)鐘域交匯 （Clock Domain Crossing） 有關(guān)，因此，本篇博文介紹了如何調(diào)試設(shè)計(jì)中的時(shí)鐘域交匯問(wèn)題。

問(wèn)題說(shuō)明：

在此設(shè)計(jì)中，用戶(hù)生成了比特流并將其用于器件編程，在硬件上進(jìn)行測(cè)試時(shí)，用戶(hù)發(fā)現(xiàn)少量時(shí)鐘域上無(wú)法獲得期望的功能。

用戶(hù)對(duì)行為仿真和實(shí)現(xiàn)后仿真進(jìn)行了測(cè)試，發(fā)現(xiàn)信號(hào)上可得到正確的結(jié)果。

同時(shí)，這些用戶(hù)未發(fā)現(xiàn)任何種類(lèi)的時(shí)序違例，所有值均為正值，如“設(shè)計(jì)時(shí)序匯總 （Design Timing Summary）” 中所示。

注：您可使用以下選項(xiàng)自行檢查設(shè)計(jì)的時(shí)序匯總信息：

■ 在 Vivado GUI 中，轉(zhuǎn)至“報(bào)告 （Reports）”選項(xiàng)卡 -》“時(shí)序 （Timing）”-》“時(shí)序匯總報(bào)告 （Report Timing Summary）”

■運(yùn)行以下 Tcl 命令：

report_timing_summary -file 《filepath》/timingreport.txt

根本原因：

硬件功能問(wèn)題背后可能存在多種原因。

包括缺少時(shí)鐘域交匯 （CDC） 同步器、時(shí)鐘拓?fù)淝穬?yōu)化、時(shí)鐘結(jié)構(gòu)中使用了組合邏輯、亞穩(wěn)態(tài)以及經(jīng)典的未約束路徑問(wèn)題。

要檢查與時(shí)鐘/架構(gòu)/CDC 等相關(guān)的警告/嚴(yán)重警告，可使用方法論報(bào)告。

要在 Vivado GUI 中打開(kāi)方法論報(bào)告，請(qǐng)轉(zhuǎn)至“報(bào)告 （Report）”選項(xiàng)卡 -》“方法論報(bào)告 （Report Methodology）”，或者在 Tcl 控制臺(tái) （Tcl console） 中，使用 report_methodology。

報(bào)告打開(kāi)后，您可能會(huì)看到幾條與設(shè)計(jì)相關(guān)的警告和嚴(yán)重警告，需您進(jìn)行檢查。

在此示例中，報(bào)告中顯示了幾條警告，這些警告與 CDC 相關(guān)的錯(cuò)誤實(shí)踐有關(guān)（這些警告的 ID 為 Timing-9 和 Timing-10），如下所示。

這些警告聲稱(chēng)工具經(jīng)由約束語(yǔ)句（例如，set_false_path 或 set_clock_groups）的使用，在 2 個(gè)時(shí)鐘域之間檢測(cè)到一個(gè)或多個(gè)異步時(shí)鐘域交匯。

但它在捕獲時(shí)鐘端未找到任何雙寄存器邏輯同步器。因此，它建議用戶(hù)運(yùn)行 report_CDC 并對(duì)這些 CDC 路徑執(zhí)行進(jìn)一步分析。

要在 Vivado GUI 中打開(kāi) CDC 報(bào)告，請(qǐng)轉(zhuǎn)至“報(bào)告 （Report）”選項(xiàng)卡 -》 “時(shí)序 （Timing）”-》“CDC 報(bào)告 （Report CDC）”?；蛘撸稍?Tcl 控制臺(tái)中運(yùn)行 report_cdc 命令。

請(qǐng)參閱 （UG906） 以獲取有關(guān)閱讀此 CDC 報(bào)告的詳細(xì)指南。

CDC 報(bào)告顯示在發(fā)生硬件功能錯(cuò)誤的時(shí)鐘域內(nèi)存在不安全的未知 CDC 端點(diǎn)（如下所示）。請(qǐng)參閱 （UG906） 以了解此報(bào)告命名法。

如何解決這些警告/嚴(yán)重警告？

1） （UG906）包含有關(guān)這些警告以及其它時(shí)序方法論檢查的詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)?jiān)敳槠渲刑峁┑氖纠?，以理解每一?xiàng)警告及其根本原因。您可通過(guò)添加適當(dāng)?shù)耐诫娐罚ㄍㄟ^(guò)修改 RTL 或者使用賽靈思可參數(shù)化宏 （XPM））來(lái)相應(yīng)改善設(shè)計(jì)。

2） 您可能還需要相應(yīng)添加或修改約束，或者在 RTL 源代碼中為 CDC 端點(diǎn)添加 ASYNC_REG 屬性。（您還可參閱（UG906）以便詳細(xì)了解 CDC 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。）

3） 對(duì)于偽靜態(tài)寄存器接口，最好將 CDC 接口豁免，而不是對(duì)其進(jìn)行過(guò)度設(shè)計(jì)。

如需獲取有關(guān)豁免以及如何創(chuàng)建豁免的更多信息，請(qǐng)參閱 （UG906）。

注：偽靜態(tài) CDC 寄存器接口為包含近似靜態(tài)的配置寄存器的 CDC 路徑。這些路徑初始化后可能不再改變，或者可能僅改變 1 次，因此用戶(hù)幾乎可以將其看作是靜態(tài)的。

結(jié)論

對(duì) CDC 路徑完成必要修改后，客戶(hù)得以成功通過(guò)硬件的功能測(cè)試。

編輯：jq