如何调试设计中的时钟域交汇问题
本篇博文中的分析是根据客户真实问题撰写的，该客户发现即使时序已得到满足的情况下，硬件功能仍出现错误。最后发现，问题与时钟域交汇 (clock domain crossing) 有关，因此，本篇博文介绍了如何调试设计中的时钟域交汇问题。
问题说明：
在此设计中，用户生成了比特流并将其用于器件编程，在硬件上进行测试时，用户发现少量时钟域上无法获得期望的功能。
用户对行为仿真和实现后仿真进行了测试，发现信号上可得到正确的结果。
同时，这些用户未发现任何种类的时序违例，所有值均为正值，如“设计时序汇总 (design timing summary)” 中所示。
注：您可使用以下选项自行检查设计的时序汇总信息：
■ 在 vivado gui 中，转至“报告 (reports)”选项卡 ->“时序 (timing)”->“时序汇总报告 (report timing summary)”
■运行以下 tcl 命令：
report_timing_summary -file /timingreport.txt 根本原因：
硬件功能问题背后可能存在多种原因。
包括缺少时钟域交汇 (cdc) 同步器、时钟拓扑欠优化、时钟结构中使用了组合逻辑、亚稳态以及经典的未约束路径问题。
要检查与时钟/架构/cdc 等相关的警告/严重警告，可使用方法论报告。
要在 vivado gui 中打开方法论报告，请转至“报告 (report)”选项卡 ->“方法论报告 (report methodology)”，或者在 tcl 控制台 (tcl console) 中，使用 report_methodology。
报告打开后，您可能会看到几条与设计相关的警告和严重警告，需您进行检查。
在此示例中，报告中显示了几条警告，这些警告与 cdc 相关的错误实践有关（这些警告的 id 为 timing-9 和 timing-10），如下所示。
这些警告声称工具经由约束语句（例如，set_false_path 或 set_clock_groups）的使用，在 2 个时钟域之间检测到一个或多个异步时钟域交汇。
但它在捕获时钟端未找到任何双寄存器逻辑同步器。因此，它建议用户运行 report_cdc 并对这些 cdc 路径执行进一步分析。
要在 vivado gui 中打开 cdc 报告，请转至“报告 (report)”选项卡 -> “时序 (timing)”->“cdc 报告 (report cdc)”。或者，您可在 tcl 控制台中运行 report_cdc 命令。
请参阅 (ug906) 以获取有关阅读此 cdc 报告的详细指南。
cdc 报告显示在发生硬件功能错误的时钟域内存在不安全的未知 cdc 端点（如下所示）。请参阅 (ug906) 以了解此报告命名法。
如何解决这些警告/严重警告？
1) (ug906)包含有关这些警告以及其它时序方法论检查的详细说明。请详查其中提供的示例，以理解每一项警告及其根本原因。您可通过添加适当的同步电路（通过修改 rtl 或者使用赛灵思可参数化宏 (xpm)）来相应改善设计。
2) 您可能还需要相应添加或修改约束，或者在 rtl 源代码中为 cdc 端点添加 async_reg 属性。（您还可参阅(ug906)以便详细了解 cdc 拓扑结构。）
3) 对于伪静态寄存器接口，最好将 cdc 接口豁免，而不是对其进行过度设计。
如需获取有关豁免以及如何创建豁免的更多信息，请参阅 (ug906)。
注：伪静态 cdc 寄存器接口为包含近似静态的配置寄存器的 cdc 路径。这些路径初始化后可能不再改变，或者可能仅改变 1 次，因此用户几乎可以将其看作是静态的。
结论
对 cdc 路径完成必要修改后，客户得以成功通过硬件的功能测试。
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同时，这些用户未发现任何种类的时序违例，所有值均为正值，如“设计时序汇总 (design timing summary)” 中所示。
注：您可使用以下选项自行检查设计的时序汇总信息：
■ 在 vivado gui 中，转至“报告 (reports)”选项卡 ->“时序 (timing)”->“时序汇总报告 (report timing summary)”
■运行以下 tcl 命令：
report_timing_summary -file /timingreport.txt 根本原因：
硬件功能问题背后可能存在多种原因。
包括缺少时钟域交汇 (cdc) 同步器、时钟拓扑欠优化、时钟结构中使用了组合逻辑、亚稳态以及经典的未约束路径问题。
要检查与时钟/架构/cdc 等相关的警告/严重警告，可使用方法论报告。
要在 vivado gui 中打开方法论报告，请转至“报告 (report)”选项卡 ->“方法论报告 (report methodology)”，或者在 tcl 控制台 (tcl console) 中，使用 report_methodology。
报告打开后，您可能会看到几条与设计相关的警告和严重警告，需您进行检查。
在此示例中，报告中显示了几条警告，这些警告与 cdc 相关的错误实践有关（这些警告的 id 为 timing-9 和 timing-10），如下所示。
这些警告声称工具经由约束语句（例如，set_false_path 或 set_clock_groups）的使用，在 2 个时钟域之间检测到一个或多个异步时钟域交汇。
但它在捕获时钟端未找到任何双寄存器逻辑同步器。因此，它建议用户运行 report_cdc 并对这些 cdc 路径执行进一步分析。
要在 vivado gui 中打开 cdc 报告，请转至“报告 (report)”选项卡 -> “时序 (timing)”->“cdc 报告 (report cdc)”。或者，您可在 tcl 控制台中运行 report_cdc 命令。
请参阅 (ug906) 以获取有关阅读此 cdc 报告的详细指南。
cdc 报告显示在发生硬件功能错误的时钟域内存在不安全的未知 cdc 端点（如下所示）。请参阅 (ug906) 以了解此报告命名法。
如何解决这些警告/严重警告？
1) (ug906)包含有关这些警告以及其它时序方法论检查的详细说明。请详查其中提供的示例，以理解每一项警告及其根本原因。您可通过添加适当的同步电路（通过修改 rtl 或者使用赛灵思可参数化宏 (xpm)）来相应改善设计。
2) 您可能还需要相应添加或修改约束，或者在 rtl 源代码中为 cdc 端点添加 async_reg 属性。（您还可参阅(ug906)以便详细了解 cdc 拓扑结构。）
3) 对于伪静态寄存器接口，最好将 cdc 接口豁免，而不是对其进行过度设计。
如需获取有关豁免以及如何创建豁免的更多信息，请参阅 (ug906)。
注：伪静态 cdc 寄存器接口为包含近似静态的配置寄存器的 cdc 路径。这些路径初始化后可能不再改变，或者可能仅改变 1 次，因此用户几乎可以将其看作是静态的。
结论
对 cdc 路径完成必要修改后，客户得以成功通过硬件的功能测试。
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