Vivado使用技巧（15）：DRC设计规则检查

在I/O和时钟规划之后，需要验证设计以确保其满足设计需求。Vivado提供了两种验证途径：DRCs用来检查设计违反规则情况；SSN分析用来估计转换噪声等级。本文将介绍DRCs，本系列第16篇介绍了SSN分析。

---

运行DRCs

DRCs可以说是管脚规划中最严苛的一个步骤，DRCs会使用一套设计检查项（通常称作rule deck），来检查当前设计是否违反这套规则。本文将以运行DRCs检查I/O端口和时钟逻辑为例。

打开某一阶段的设计，点击Tools->Report->Report DRC，或在Flow Navigator中直接点击Report DRC，弹出如下窗口：

Results name规定了显示DRC结果的窗口名称；Output file可以选中一个保存DRC结果的文件。Rule Decks中选择用于DRCs的rule deck，一个rule deck便是一套设计规则。可以同时选择多个rule deck，同一个规则也可以包含在多个rule deck中。

根据运行DRCs所处设计阶段的不同（RTL设计、综合后设计、实现后设计），可以选择的Vivado提供的rule deck如下：

• default：Xilinx推荐的默认规则检查；
• opt_checks：与逻辑优化相关的规则检查；
• placer_checks：与布局相关的规则检查；
• router_checks：与布线相关的规则检查；
• bitstream_checks：与bit流生成相关的规则检查；
• timing_checks：与时序约束相关的规则检查；
• incr_eco_checks：与增量ECO设计修改的有效性相关的规则检查；
• eco_checks：完成一个修改网表的ECO之后，与连通性和布局相关的规则检查。

选择了rule deck之后，可以根据需要修改在Rules中使用的设计规则。运行DRCs的Tcl示例如下：

report_drc -ruledecks default -file C:/Data/DRC_rpt1.txt

如果不想使用Vivado提供的rule deck，可以创建一个用户自定义的rule deck并添加到Rule Decks窗口中。该操作需要使用Tcl代码来完成，示例如下：

create_drc_ruledeck ruledeck_1
add_drc_checks -ruledeck ruledeck_1 [get_drc_checks {SYNTH-10 SYNTH-9 SYNTH-8 SYNTH-7 SYNTH-6 SYNTH-5 SYNTH-4}]

---

交互式DRCs

在I/O布局过程中，Vivado IDE会运行一个基本的检查以确保合理的引脚分配，但是只有在实现后设计中的检查才能确保最终引脚分配完全合法。管脚布局时，交互式的I/O布局例行检查会报告常见的错误，这项功能可以在Package窗口或Device窗口的设置中通过Auto check I/O Placement复选框选择是否开启：

交互式DRCs的检查规则如下：

• 阻止将高速收发器GTs的管脚赋值给噪声敏感的管脚；
• 避免I/O标准违反设计规则；
• 确保I/O标准不会用于不支持它们的I/O Bank；
• 确保Bank没有不兼容的Vcc端口赋值；
• 确保需要Vref端口的Bank有可自由使用的Vref管脚；
• 确保全局时钟和局部时钟有合适的赋值；
• 确保差分I/O端口设置在合适的管脚上；
• 确保输出管脚不会布局在仅支持输入的管脚上/

Vivado默认开启交互式DRCs功能（交互式指的是用户每执行操作后都运行相关检查），Xilinx也推荐始终开启这个功能。

---

查看DRC违规信息

如果找到了违规信息，会打开DRC窗口，如下所示：

违规信息根据严重性分为4个等级，图标显示为不同的颜色：

• Advisory：提供设计过程中的普通状态和反馈；
• Warning：约束和设置可能没有按设计者意图那样实现，设计结果进行了一些优化；
• Critical warning：某些用户输入和约束将不会应用或没有遵守最佳做法（必须解决此类问题，否则会在生成bit流过程中升级为error）；
• Error：表明使设计结果不可用和没有设计者干涉软件无法自动解决的问题，会终止设计流程。

违规信息所包含的内容一般比较长，可以单击选中，在Violation Properties窗口中更方便地查看信息（如果属性窗口没有打开，选中信息右键菜单中打开）：

Details信息中给出了具体描述和解决方案，供设计者参考是否要修改设计。有的信息会包含一些蓝色链接，单击可以在其它窗口中交叉探测到产生违规的对象。

---

报告Methodology

在Vivado 2016.1之后的版本中，将部分DRC检查组合为一个新功能Report Methodology中，该功能运行一些简化的规则检查来验证设计（比如逻辑映射），遵从UltraFast设计方法。打开某一阶段设计后，在Flow Navigator中点击此功能：

如果有设计违规会显示在Methodology窗口，信息查看方式与DRC相同。最好的做法是在Elaborated Design阶段就运行该功能，可以帮助设计者在早期发现设计问题，节约开发成本。