VIVADO时序约束之时序例外（set_false_path）

前言

当FPGA设计中的逻辑行为不能满足默认的时序要求时，设计者需要使用时序例外语法对该逻辑行为进行处理，例如：有些结果只需每个一个或多个时钟周期捕获一次。
vivado开发工具支持4个时序例外约束的语法，如下表所示：

命令	功能
set_multicycle_path	表示从路径的开始到结束传播数据所需的时钟周期数。
set_false_path	表示不应分析设计中的逻辑路径。
set_max_delay	设置最大路径延迟值。 这将使用用户指定的最大和最小延迟值覆盖默认的建立和保持约束。
set_min_delay	设置最小路径延迟值。 这将使用用户指定的最大和最小延迟值覆盖默认的建立和保持约束。

基于运行时间的考虑，vivado工具不支持冲突时序例外的实时分析，可以使用命令report_exceptions对整个工程进行时序例外进行分析和报告。

false路径

false路径指设计中存在的，但是1、不起作用，2、不需要关心时序的路径。因此，false路径常常不做时序分析。常见的false路径包括：
1、跨时钟域信号经两级同步逻辑处理的；
2、上电后，只需要被写一次；
3、复位或者测试逻辑；
4、异步分布式RAM的写入时钟和异步读取时钟之间的路径；

移除false路径的约束的好处

1、减少编译时间：当false路径已从时序分析中移除时，该工具不需要计时或优化那些非功能性路径。 使时序和优化引擎满足的非功能性路径的时序要求，会浪费大量的运行时间；
2、可以提高编译结果的质量：一些时序问题，会极大的影响工具对工程的综合、布局和优化质量；例如，某些非功能性路径存在时序违规，该工具可能会尝试修复这些路径，而不是处理真正的功能性路径。 不仅可能会不必要地增加设计的大小（例如逻辑克隆），而且该工具可能会跳过修复实际问题，因为非功能性路径具有更大的违规，掩盖了其他实际违规。

set_false_path

set_false_path 	[-setup] [-hold] [-rise] [-fall] [-reset_path] 
				[-from <args>] [-rise_from <args>] [-fall_from <args>]
				[-to <args>] [-rise_to <args>] [-fall_to <args>]
				[-through <args>] [-rise_through <args>] [-fall_through <args>]
				[-quiet] [-verbose] 

选项	含义
-setup	排除路径上的setup分析;
-hold	排除路径上的hold分析；
-rise/fall	排除路径上的上升沿/下降沿延迟；
-reset_path	复位之前该路径上的约束；
-from	起始点或时钟列表；
-rise_from	作用于路径上上升沿开始的起始点或时钟列表；
–fall_from	作用于路径上下降沿开始的起始点或时钟列表；
-to	终端点或时钟列表；
-rise_to	作用于路径上上升沿接收的终端点或时钟列表；
-fall_to	作用于路径上下降沿接收的终端点或时钟列表；
-through	pins、cell、nets列表，所有经过该列表的路径均受约束作用；
-rise_through	pins、cell、nets列表，所有经过该列表的上升沿路径均受约束作用；
-fall_through	pins、cell、nets列表，所有经过该列表的下降沿路径均受约束作用；
-quiet	忽略命令错误

使用不带 -from 和 -to 的 -through 选项时要小心，因为它会从时序分析中删除通过此引脚或端口列表的任何路径。 当时序约束是为 IP 或子块设计的，但随后用于不同的环境或更大的项目时，要特别小心。 当单独使用 -through 时，可以删除比预期更多的路径。

实例说明：

1、删除从端口reset到所有寄存器的所有路径的时序分析：

set_false_path -from [get_port reset] -to [all_registers]

2、禁止工具对两个异步时钟域CLKA和CLKB之间，从CLKA到CLKB的路径的时序分析：

set_false_path -from [get_clocks CLKA] -to [get_clocks CLKB]

3、非功能路径的约束可以使用-through替代-from -to的选项完成约束：

set_false_path -through [get_pins MUX1/a0] -through [get_pins MUX2/a1]

注意：
-through选项的顺序很重要，下面例子的命令是完全不相同的

set_false_path -through cell1/pin1 -through cell2/pin2
set_false_path -through cell2/pin2 -through cell1/pin1

4、公共的例子：异步双端口分布式RAM。写操作与RAM时钟域是同步的，但是读操作与RAM时钟域是异步的，这种情况下，写时钟域和读时钟域设置false路径是安全的。两种方式实现以上约束：
a、定义RAM前端的写寄存器到RAM后端的读时钟域下寄存器之间的路径为false路径：

set_false_path -from [get_cells ] -to [get_cells ]
set_false_path -from [get_cells -hier -filter {NAME =~ *gntv_or_sync_fifo.gl0.wr*reg[*]}] -to [get_cells -hier -filter {NAME=~ *gntv_or_sync_fifo.mem*gpr1.dout_i_reg[*]}]

b、定义以写引脚WE为起始点的所有路径为false路径：

set_false_path -from [get_cells -hier -filter {REF_NAME =~ RAM* && IS_SEQUENTIAL && NAME =~ }]
set_false_path -from [get_cells -hier -filter {REF_NAME =~ RAM* && IS_SEQUENTIAL && NAME =~ *char_fifo*}]

特别说明：

对于有些同步时钟下的路径，可以适当放松约束，但这些路径仍然必须满足一定的时序要求，可以使用多路径约束替代set_false_path约束。