TimeQuest, кто ж тебя выдумал?, поговорим на простом нестандартном примере Опции

[ViKo]

Возясь со своим реальным проектом, сделал простой учебный. Пытаюсь разобраться в констрейнах (хотя некогда считал себя достаточно грамотным в этой теме).
Вот SystemVerilog проект. Ниже - констрейны для него. Работаю в Quartus 13.1, ПЛИС EP3C5E144I7.

Код

module ClockDivider (
    (* chip_pin = "84" *)    input    ResetN,
    (* chip_pin = "89", altera_attribute = "-name io_standard lvds" *) input ClkIn,
    (* chip_pin = "28" *)    output    ClkOut,
    (* chip_pin = "30" *)    input    ClkSel,
    (* chip_pin = "32" *)    input    DataIn,
    (* chip_pin = "33" *)    output    DataOut
);

    bit        ClkDiv;
    always_ff @(posedge ClkIn, negedge ResetN)
        if (!ResetN)    ClkDiv <= 0;
        else            ClkDiv <= !ClkDiv;

    always_comb
        if (!ClkSel)    ClkOut = ClkIn;
        else            ClkOut = ClkDiv;
    
    always_ff @(posedge ClkOut, negedge ResetN)
        if (!ResetN)    DataOut <= 0;
        else            DataOut <= DataIn;

endmodule : ClockDivider

Код

set_time_format -unit ns -decimal_places 3

create_clock -name clk_in -period "100 MHz" -waveform {0 5.0} ClkIn

create_clock -name clk_virt -period "100 MHz"

create_generated_clock -name clk_div ClkDiv -divide_by 2 -source ClkIn

# derive_clocks

derive_clock_uncertainty

set_input_delay -clock clk_virt -min 0.0 ClkSel
set_input_delay -clock clk_virt -max 1.0 ClkSel

set_input_delay -clock clk_virt -min 0.0 ResetN
set_input_delay -clock clk_virt -max 1.0 ResetN

set_input_delay -clock clk_virt -min 0.0 DataIn
set_input_delay -clock clk_virt -max 1.0 DataIn

set_output_delay -clock clk_virt -min -2.0 ClkOut
set_output_delay -clock clk_virt -max -1.0 ClkOut

set_output_delay -clock clk_virt -min -2.0 DataOut
set_output_delay -clock clk_virt -max -1.0 DataOut

Вопросы.
Почему работает описание триггера - делителя тактовой частоты, просто делить частоту на 2, без задержек в самом триггере? Как учитываются задержки в триггере?
Почему для выходных сигналов пришлось сделать отрицательную задержку, иначе ограничения не выполнялись?
Когда смотрел в TimeQuest временнЫе пути, Launch Clock запускался по срезу. Прикладываю картину ниже.
Правильные ли вообще эти констрейны?
Любые советы почитаю с интересом. (К сожалению, ответить смогу только завтра, ибо предстоит культурное мероприятие).

Вот картина-отчет. Как ее интерпретировать?

Нужно ли описывать сигнал после мультиплексора как тактовый? Пишут, вроде, нужно. А что же TimeQuest не ругается?

Эскизы прикрепленных изображений

 

[krux]

текст, помеченный тегами [ b ] [ /b ] - моя писанина.

Код

module ClockDivider (  [b] // Блин эти аттрибуты бы вывести нахрен в топ-левел. и в топ-левел должны остаться только связи между модулями. никакой логики, а то это какой-то базар-вокзал.[/b]
                                 [b] // хуже того, заранее становится проблемой, к чему конкретно привяжутся констрейны. как обычно беда в названиях и их поиске и назначении констрейнов[/b]
                                [b] // на соответствующие физические ячейки квартусом. всё не найденное будет проигнорировано.[/b]
    (* chip_pin = "84" *)    input    ResetN,
    (* chip_pin = "89", altera_attribute = "-name io_standard lvds" *) input ClkIn,                              [b] // вот это я так понимаю фигня из соседней темы[/b]
    (* chip_pin = "28" *)    output    ClkOut,
    (* chip_pin = "30" *)    input    ClkSel,
    (* chip_pin = "32" *)    input    DataIn,
    (* chip_pin = "33" *)    output    DataOut
);

    bit        ClkDiv;
    always_ff @(posedge ClkIn, negedge ResetN)
        if (!ResetN)    ClkDiv <= 0;
        else            ClkDiv <= !ClkDiv;                      [b]// тут видно что ClkDiv тикает от ClkIn. ок. заделили пополам. ставим себе пометку - на температуре поплывёт.[/b]

    always_comb
        if (!ClkSel)    ClkOut = ClkIn;                         [b]// тут видна достаточно конкретная жопа в случае с насасыванием со входа ClkSel "иголок" и прочего мусора[/b]
        else            ClkOut = ClkDiv;                         [b]// если нужно стабильное поведение, ClkSel должен быть предварительно прорегистрен, хотя бы через double-flop[/b]
                                                                            [b]// далее, тут же видна жопа с моментом переключения из одного состояния в другое. следующим блокам просто необходим сигнал сброса при таком переключении[/b]
                                                                             [b]// если всё же необходимо изменять частоту без сброса, есть специальные техники glitch-free clock switching[/b]
    
    always_ff @(posedge ClkOut, negedge ResetN)
        if (!ResetN)    DataOut <= 0;
        else            DataOut <= DataIn;                   [b]// тут видно что DataOut тикает вместе с DataIn по ClkOut. в принципе тоже ок, но будет нормально работать только [/b]
                                                                          [b]// при отсутствии "иголок" и glitch-free переключениях частоты при помощи ClkSel)[/b]

endmodule : ClockDivider

Код

set_time_format -unit ns -decimal_places 3

create_clock -name clk_in -period "100 MHz" -waveform {0 5.0} ClkIn  [b]# OK. здесь квартус действительно увидит что 100 МГц действительно зашло на вход ClkIn.[/b]

create_clock -name clk_virt -period "100 MHz"                                     [b]# OK. создали "нечто" никуда не назначенное.[/b]

create_generated_clock -name clk_div ClkDiv -divide_by 2 -source ClkIn [b]# OK. тактовую создали, название дали, источник показали. куда она дальше расходится будет - квартус не поймёт. нужна будет ещё одна подсказка.[/b]

# derive_clocks

derive_clock_uncertainty [b]# приняли значения по умолчанию из шаблона конкретной модели ПЛИС. ОК.[/b]

set_input_delay -clock clk_virt -min 0.0 ClkSel [b]# не понятно что имелось ввиду # здесь фактически указано, что снаружи ПЛИС задержка от 0 до 1 нс[/b]
set_input_delay -clock clk_virt -max 1.0 ClkSel [b]# поэтому нужно скорректировать её на внутренней логике от пинов  до входов always_ff и always_comb где-то внутри по ресурсам ПЛИС[/b]
                                                                      [b]# но поскольку clk_virt ни к чему не привязан, квартус ничего не понимает[/b]

set_input_delay -clock clk_virt -min 0.0 ResetN [b]# аналогично не понятно что имелось ввиду[/b]
set_input_delay -clock clk_virt -max 1.0 ResetN

set_input_delay -clock clk_virt -min 0.0 DataIn [b]# аналогично не понятно что имелось ввиду[/b]
set_input_delay -clock clk_virt -max 1.0 DataIn

set_output_delay -clock clk_virt -min -2.0 ClkOut [b]# аналогично не понятно что имелось ввиду[/b]
set_output_delay -clock clk_virt -max -1.0 ClkOut

set_output_delay -clock clk_virt -min -2.0 DataOut [b]# аналогично не понятно что имелось ввиду[/b]
set_output_delay -clock clk_virt -max -1.0 DataOut

с учетом вышесказанного - "более-менее" это хозяйство будет работать на частоте не выше 5...10 МГц.
Для 100/50 придётся переделывать.
на ClkOut констрейн не назначился - квартус его не нашел, возможно, из-за больших/маленьких букв, возможно из-за того что всё это в топ-модуле (или нет? отсюда не видно) поэтому на DataOut будет фигня от сборки к сборке.