FPGA内部时钟通常由外部时钟源提供,经过PLL/MMCM生成内部所用时钟。从时钟源比如晶振或者上游芯片经过板级走线到FPGA的专用时钟管脚,这个过程必然有板级走线延迟;由create_clock定义的时钟端口到同步原件的时钟端口也必然有延迟。这两类延迟共同构成了时钟延迟,前者为时钟源延迟(Source Latency),后者为时钟网络延迟(Network Latency)。两者的关系如下图所示。
对于时钟网络延迟,Vivado为自行分析计算。对于时钟源延迟,可通过set_clock_latency来定义。如下Tcl脚本所示。
我们先看一下时钟不确定性的计算公式,如下图红色方框所示,在Vivado中打开时序路径,选中其中的Clock Uncertainty后面的数据,点击即可出现明确的计算公式。
这个公式表明,时钟的不确定性主要的构成因素为时钟抖动,包括输入抖动(Input Jitter)和系统抖动(System Jitter)。时钟抖动的具体概念可形象地用如下图表示,时钟周期为10ns的理想的时钟上升沿应该在0ns,紧邻之的下降沿应该在5ns,但因为抖动,上升沿可能会出现在0.1ns,下降沿出现在5.1ns。
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