FPGA主时钟约束详解 Vivado添加时序约束方法
在fpga设计中，时序约束的设置对于电路性能和可靠性都至关重要。在上一篇的文章中，已经详细介绍了fpga时序约束的基础知识。
本文将重点讲解主时钟约束设置，给出详细的约束命令，并介绍了在vivado中如何写入主时钟约束。
一、主时钟约束主时钟是fpga电路中最基础的时钟，其稳定性和精确性对电路的稳定运行有着至关重要的作用。在时序约束中，我们需要准确地定义主时钟的时钟约束，以确保电路的时序约束得以实现。
在vivado中，我们可以使用create_clock命令来定义主时钟的时钟约束，其语法如下：
create_clock -name -period [ -waveform {-name 用于给时钟命名
-period 用于定义时钟周期
-waveform 波形参数，可以理解为占空比，一个周期时间内，rise_time表示第一个上升沿时刻，fall_time表示第一个下降沿时刻。不设置，则表示默认为50%的占空比
get_ports 指定工程里的模块时钟信号名
这里需要注意的是使用create_clock创建的时钟必须是主时钟primary clock。
fpga中的主时钟通常有两种来源：
由外部时钟源（晶振）提供，通过引脚进入。带高速收发器(gt)fpga芯片型号，有gt时钟rxoutclk或txoutclk。对于xilinx 7系列fpga，需要对gt的两个时钟都添加约束，但对于ultrascale以及以上系列fpga，只需对gt的输入时钟约束即可。
1、外部输入的单端主时钟信号设定从引脚clk输入外部时钟，时钟周期为12ns，占空比50%，相移为0，则主时钟约束如下所示：
create_clock -period 12 [get_ports clk] 如果存在相移为90，则主时钟约束变为
create_clock -period 12 -waveform {3 9} [get_ports clk]2、外部输入的差分时钟信号pga差分时钟是指通过时钟管脚的p端和n端共同进来的时钟信号。通常应用于高频或精度要求较高的场合，它的作用是消除共模噪声，从而提高系统性能。
只需要约束差分时钟的p端即可，不能同时约束p端和n端，n端可以被软件自动识别到。
比如差分时钟sys_clk_p和sys_clk_n，时钟周期为6.667ns，则约束为：
create_clock -name sys_clk -period 6.667 [get_ports sys_clk_p]3、高速收发器gt时钟信号fpga高速收发器gt时钟信号，是指在fpga中使用高速收发器gt（gigabit transceiver）进行信号收发时，需要使用与其速率相匹配的时钟信号进行同步传输。这样做可以确保信号稳定地传输，避免了数据传输中可能出现的误码情况。
比如时钟源由高速收发器gt0提供，则时序约束为：
create_clock -name rx0_outclk -period 3.333 [get_pins gt0/rxoutclk] create_clock -name tx0_outclk -period 3.333 [get_pins gt0/txoutclk]二、vivado添加时序约束1、新建xdc文件，或添加已有的xdc文件
点击“+”号，选择“add or create constras”，点击下一步。
选择“create file”，填入时序文件名即可。
2、添加时序约束（1）方法1
直接打开xdc文件，写入时序约束语句即可
（2）方法2
在将工程综合synthesis完成后，点开“open synthesized design”，等待打开完成后，直接在tcl console窗口中输入时序约束语句，回车即可。
（3）方法3
在将工程综合synthesis完成后，点开“edit timing constraints”，等待打开gui界面。
在“分类区”选中要创建的约束类型，点击“+”号，创建约束，弹出约束创建界面。
点击source objects右侧的“...”，打开模块接口搜索界面，并点击find按钮，选中“sys_clk”信号，点击“右箭头”，最后点击set即可。
最后输入时钟名，时钟周期，和波形参数即可，点击ok，并“ctrl + s”保存即可。
三、总结主时钟约束是fpga中常见的操作，必须掌握，本文详细介绍了操作命令和操作示范，希望可以帮助到大家学习并掌握这个知识。
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在vivado中，我们可以使用create_clock命令来定义主时钟的时钟约束，其语法如下：
create_clock -name -period [ -waveform {
-period 用于定义时钟周期
-waveform 波形参数，可以理解为占空比，一个周期时间内，rise_time表示第一个上升沿时刻，fall_time表示第一个下降沿时刻。不设置，则表示默认为50%的占空比
get_ports 指定工程里的模块时钟信号名
这里需要注意的是使用create_clock创建的时钟必须是主时钟primary clock。
fpga中的主时钟通常有两种来源：
由外部时钟源（晶振）提供，通过引脚进入。带高速收发器(gt)fpga芯片型号，有gt时钟rxoutclk或txoutclk。对于xilinx 7系列fpga，需要对gt的两个时钟都添加约束，但对于ultrascale以及以上系列fpga，只需对gt的输入时钟约束即可。
1、外部输入的单端主时钟信号设定从引脚clk输入外部时钟，时钟周期为12ns，占空比50%，相移为0，则主时钟约束如下所示：
create_clock -period 12 [get_ports clk] 如果存在相移为90，则主时钟约束变为
create_clock -period 12 -waveform {3 9} [get_ports clk]2、外部输入的差分时钟信号pga差分时钟是指通过时钟管脚的p端和n端共同进来的时钟信号。通常应用于高频或精度要求较高的场合，它的作用是消除共模噪声，从而提高系统性能。
只需要约束差分时钟的p端即可，不能同时约束p端和n端，n端可以被软件自动识别到。
比如差分时钟sys_clk_p和sys_clk_n，时钟周期为6.667ns，则约束为：
create_clock -name sys_clk -period 6.667 [get_ports sys_clk_p]3、高速收发器gt时钟信号fpga高速收发器gt时钟信号，是指在fpga中使用高速收发器gt（gigabit transceiver）进行信号收发时，需要使用与其速率相匹配的时钟信号进行同步传输。这样做可以确保信号稳定地传输，避免了数据传输中可能出现的误码情况。
比如时钟源由高速收发器gt0提供，则时序约束为：
create_clock -name rx0_outclk -period 3.333 [get_pins gt0/rxoutclk] create_clock -name tx0_outclk -period 3.333 [get_pins gt0/txoutclk]二、vivado添加时序约束1、新建xdc文件，或添加已有的xdc文件
点击“+”号，选择“add or create constras”，点击下一步。
选择“create file”，填入时序文件名即可。
2、添加时序约束（1）方法1
直接打开xdc文件，写入时序约束语句即可
（2）方法2
在将工程综合synthesis完成后，点开“open synthesized design”，等待打开完成后，直接在tcl console窗口中输入时序约束语句，回车即可。
（3）方法3
在将工程综合synthesis完成后，点开“edit timing constraints”，等待打开gui界面。
在“分类区”选中要创建的约束类型，点击“+”号，创建约束，弹出约束创建界面。
点击source objects右侧的“...”，打开模块接口搜索界面，并点击find按钮，选中“sys_clk”信号，点击“右箭头”，最后点击set即可。
最后输入时钟名，时钟周期，和波形参数即可，点击ok，并“ctrl + s”保存即可。
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