I/O約束

I/O約束是必須要用的約束，又包括管腳約束和延遲約束。

管腳約束

管腳約束就是指管腳分配，我們要指定管腳的PACKAGE_PIN和IOSTANDARD兩個屬性的值,前者指定了管腳的位置,后者指定了管腳對應的電平標準。

在vivado中，使用如下方式在xdc中對管腳進行約束。

set_property -dict {PACKAGE_PIN AJ16  IOSTANDARD  LVCMOS18} [get_ports "led[0]"    ]

在Vivado規定，必須要指定管腳電平，不然在最后一步生成比特流時會出錯。

除了管腳位置和電平，還有一個大家容易忽略但很容易引起錯誤的就是端接，當我們使用差分電平時比如LVDS，在在V6中我們使用IBUFDS來處理輸入的差分信號時，可以指定端接為TRUE。

   IBUFDS #(
      .DIFF_TERM("TRUE"),       // Differential Termination
      .IOSTANDARD("DEFAULT")     // Specify the input I/O standard
   ) IBUFDS_inst (
      .O(O),  // Buffer output
      .I(I),  // Diff_p buffer input (connect directly to top-level port)
      .IB(IB) // Diff_n buffer input (connect directly to top-level port)
   );

但在Ultrascale中的IBUFDS，卻把端接這個選項去掉了

IBUFDS #(

      .DQS_BIAS("FALSE")  // (FALSE, TRUE)
   )
   IBUFDS_inst (
      .O(O),   // 1-bit output: Buffer output
      .I(I),   // 1-bit input: Diff_p buffer input (connect directly to top-level port)
      .IB(IB)  // 1-bit input: Diff_n buffer input (connect directly to top-level port)
   );

我們必須要在xdc或I/O Pors界面中，手動指定，否則可能會出錯。

筆者之前就采過一個坑，差分端口輸入，當連續輸入的數據為11101111這種時，中間那個0拉不下來，還是1，同樣也會發生在000010000，這樣就導致數據傳輸錯誤，后來才發現是端接忘記加。因為端接會影響信號的實際電平，導致FPGA判斷錯誤。

當綜合完成后，我們可以點擊DRC，進行設計規則檢查，這一步可以報出一些關鍵問題，比如時鐘端口未分配在時鐘引腳上等。

延遲約束

延遲約束用的是set_input_delay和set_output_delay，分別用于input端和output端，其時鐘源可以是時鐘輸入管腳，也可以是虛擬時鐘。但需要注意的是，這個兩個約束并不是起延遲的作用，具體原因下面分析。

set_input_delay

這個約束跟ISE中的OFFSET=IN功能相同，但設置方式不同。下圖所示即為input delay的約束說明圖。

從圖中很容易理解，

T_inputdelay = Tco + TD

當滿足圖中的時序時，最大延遲為2ns，最小延遲為1ns。

因此，需要加的時序約束為：

create_clock -name sysclk -period 10 [get_ports clkin]
set_input_delay 2 -max -clock sysclk [get_ports Datain]
set_input_delay 1 -min -clock sysclk [get_ports Datain]
set_output_delay

set_output_delay的用法跟set_input_delay十分相似，這里就不再展開講了。我們上面講set_input_delay的描述中，大家可以看到，這個約束是告訴vivado我們的輸入信號和輸入時鐘之間的延遲關系，跟下面要講的時鐘周期約束是一個原理，讓vivado在這個前提下去Place and Route。并不是調節輸入信號的延遲，因為身邊有不少的FPGA工程師在沒用過這個約束指令之前，都以為這是調節延遲的約束。

如果要調整輸入信號的延遲，只能使用IDELAY，在V6中，IDELAY模塊有32個tap值，每個tap可延遲78ps，這樣總共差不多是2.5ns。

編輯：hfy