如何读懂FPGA开发过程中的Vivado时序报告？

FPGA开发过程中，vivado和quartus等开发软件都会提供时序报告，以方便开发者判断自己的工程时序是否满足时序要求。

本文将详细介绍如何读懂Vivado时序报告，包括报告的基本结构和如何分析报告。

一、新建工程

使用vivado创建一个新的工程，添加verilog代码文件，内容如下：

创建xdc文件，并添加时序约束：

点击“generate bitestream”，开始综合、布线和生成bit文件。

综合完成后，可以在“Design run”界面，看到整个工程时序满足情况，主要资源消耗、编译时间等等信息，如下图。

二、时序报告分析

1、打开时序报告界面

（1）方法1

点击“实现implementation”下的“report timing summary”选项。

弹出时序显示设置界面，如下图所示，点击OK。

（2）方法2

点击功能栏“∑”，在“Timing”界面下，点击“Implementation Timing Report”。

2、时序报告界面介绍

Timing界面左侧是时序信息总览、时钟和时序路径分类，右侧是时序信息总览详细信息，包括Setup、Hold以及Pulse Width检查最差的各10条路径。

这里有几个重要的参数信息名称：

这些参数如果为负或者颜色变为红色，则表示出现了时序违例，否则表示时序正常。

3、时序路径分析

点击时序报告界面中WNS的数值，如上面报告中的“5.875ns”，则会直接跳转到时序最差路径的界面。

主要参数信息含义如下：

如果slack出现红色值，且为负值，则表示出现了时序违例。

另外通过看level和fanout，可以看到路径时序违例的原因，level值过大，则表示逻辑层数太多，需要考虑将这条路径对应HDL代码分成几拍完成；如果fanout值过大，则表示该寄存器的扇出过大。

双击任意一条时序路径，以“path1”为例，即可进入该路径的时序具体信息，主要包括summary（总览）、Source Clock Path（源时钟路径）、Data Path（数据路径）、Destination Clock Path（目的时钟路径）。

这里可以查看到具体的时序布线情况，以及时序违例的原因。

三、总结

时序报告是Vivado中必不可少的工具，它可以帮助我们了解电路的时序性能，并找出潜在的时序问题。通过分析时序报告，我们可以确定关键路径延迟、slack和每个信号路径的延迟等信息，并找到需要优化和调整的地方。如果存在时序问题，我们可以通过修改代码、时序约束或重新布局/重分配电路来进行优化。