动机
在 ISE的 synthesizer (xst) 生成的报告底部的某处，它说明了最大频率是多少，以及最慢的 path的轮廓。这是一个相当不错的功能，尤其是在尝试优化特定 module时。在 synthesis 和 Vivado之后没有给出这样的数字，可能是因为 Xilinx 的人认为这个“最大频率”可能会产生误导。如果是这样，他们有两个很好的理由：
- 没有“最大频率”这样的东西： 这些工具关注 timing constraints 并相应地做到最好。简而言之，除非您要求，否则您可能无法获得某个频率。
- 在典型的 design中，有许多不同频率的 clocks 。最慢的 path 可能属于无论如何都很慢的 clock 。
尽管如此，了解完整 implementation的 Via Dolorosa 之前的情况有时还是很有用的。
如何在 Vivado中做到这一点
首先也是最重要的： 根据您的期望设置 timing constraints 。或者至少，以某种方式明确哪些 clock 是重要的，哪些可能很慢。然后在 design上执行 synthesis 。
synthesis 成功完成后，打开 synthesized design （点击 bar 左侧的“Open Synthesized Design”或用 Tcl 命令“open_run synth_1”）。
在 Tcl window中，编写命令
report_timing_summary -file mytiming.rpt
它将完整的 post-synthesis timing report 写入 mytiming.rpt。只需“report_timing_summary”将其打印到 console。
bar左侧的“Synthesized Design”下还有一个“Report Timing Summary”选项，但是我发现使用 GUI 界面很难从报告中获取信息。
阅读报告
规则 #1 ： synthesis report 只是一个粗略的估计。 routing delays 是猜测。它可能会报告 timing failures 在 implementation 无论如何都会成功的地方，并且它可能会说在 implementation 将严重失败的地方一切都很好（特别是当 FPGA的 logic usage 接近 100%时）。
现在开始行动： 首先要看的是 clock summary 和 Intra Clock Table，并了解 Vivado 是如何命名哪个 clock的。例如，
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| Clock Summary
| -------------
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Clock Waveform(ns) Period(ns) Frequency(MHz)
----- ------------ ---------- --------------
clk_fpga_1 {0.000 5.000} 10.000 100.000
gclk {0.000 4.000} 8.000 125.000
audio_mclk_OBUF {0.000 41.667} 83.333 12.000
clk_fb {0.000 20.000} 40.000 25.000
vga_clk_ins/clk_fb {0.000 20.000} 40.000 25.000
vga_clk_ins/clkout0 {0.000 1.538} 3.077 325.000
vga_clk_ins/clkout1 {0.000 7.692} 15.385 65.000
vga_clk_ins/clkout2 {0.000 7.692} 15.385 65.000
------------------------------------------------------------------------------------------------
| Intra Clock Table
| -----------------
------------------------------------------------------------------------------------------------
Clock WNS(ns) TNS(ns) TNS Failing Endpoints TNS Total Endpoints WHS(ns) THS(ns) THS Failing Endpoints THS Total Endpoints WPWS(ns) TPWS(ns) TPWS Failing Endpoints TPWS Total Endpoints
----- ------- ------- --------------------- ------------------- ------- ------- --------------------- ------------------- -------- -------- ---------------------- --------------------
clk_fpga_1 3.791 0.000 0 12474 0.135 0.000 0 12474 3.750 0.000 0 5021
gclk 6.751 0.000 0 2
audio_mclk_OBUF 76.667 0.000 0 1
clk_fb 12.633 0.000 0 2
vga_clk_ins/clk_fb 38.751 0.000 0 2
vga_clk_ins/clkout0 1.410 0.000 0 10
vga_clk_ins/clkout1 10.747 0.000 0 215 -0.029 -0.229 8 215 6.712 0.000 0 195
vga_clk_ins/clkout2 3.990 0.000 0 415 0.135 0.000 0 415 7.192 0.000 0 211
如果 Clock Summary 中列出的 clock frequencies （从 timing constraints派生）不能帮助匹配 clock 和名称，则 Intra Clock Table 中每个 clock 的 TNS Total Endpoints 有助于分辨哪个 clock 是哪个。因此，一旦找到感兴趣的 clock 的名称，在文件中搜索此名称，并找到如下内容：
Max Delay Paths -------------------------------------------------------------------------------------- Slack (MET) : 3.791ns (required time - arrival time) Source: xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_offset_limit_1/C (rising edge-triggered cell FDRE clocked by clk_fpga_1 {rise@0.000ns fall@5.000ns period=10.000ns}) Destination: xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_end_offset_0/D (rising edge-triggered cell FDRE clocked by clk_fpga_1 {rise@0.000ns fall@5.000ns period=10.000ns}) Path Group: clk_fpga_1 Path Type: Setup (Max at Slow Process Corner) Requirement: 10.000ns (clk_fpga_1 rise@10.000ns - clk_fpga_1 rise@0.000ns) Data Path Delay: 6.077ns (logic 2.346ns (38.605%) route 3.731ns (61.395%)) Logic Levels: 8 (CARRY4=3 LUT3=1 LUT4=1 LUT6=3) Clock Path Skew: -0.040ns (DCD - SCD + CPR) Destination Clock Delay (DCD): 0.851ns = ( 10.851 - 10.000 ) Source Clock Delay (SCD): 0.901ns Clock Pessimism Removal (CPR): 0.010ns Clock Uncertainty: 0.154ns ((TSJ^2 + TIJ^2)^1/2 + DJ) / 2 + PE Total System Jitter (TSJ): 0.071ns Total Input Jitter (TIJ): 0.300ns Discrete Jitter (DJ): 0.000ns Phase Error (PE): 0.000ns Location Delay type Incr(ns) Path(ns) Netlist Resource(s) ------------------------------------------------------------------- ------------------- (clock clk_fpga_1 rise edge) 0.000 0.000 r PS7 0.000 0.000 r xillybus_ins/system_i/vivado_system_i/processing_system7_0/inst/PS7_i/FCLKCLK[1] net (fo=1, unplaced) 0.000 0.000 xillybus_ins/system_i/vivado_system_i/processing_system7_0/inst/n_707_PS7_i BUFG (Prop_bufg_I_O) 0.101 0.101 r xillybus_ins/system_i/vivado_system_i/processing_system7_0/inst/buffer_fclk_clk_1.FCLK_CLK_1_BUFG/O net (fo=5023, unplaced) 0.800 0.901 xillybus_ins/xillybus_core_ins/bus_clk_w r xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_offset_limit_1/C ------------------------------------------------------------------- ------------------- FDRE (Prop_fdre_C_Q) 0.496 1.397 f xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_offset_limit_1/Q net (fo=5, unplaced) 0.834 2.231 xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_offset_limit[1] LUT4 (Prop_lut4_I0_O) 0.289 2.520 r xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/Mcompar_n0037_lutdi/O net (fo=1, unplaced) 0.000 2.520 xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/Mcompar_n0037_lutdi CARRY4 (Prop_carry4_DI[0]_CO[3]) 0.553 3.073 r xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/Mcompar_n0037_cy[0]_CARRY4/CO[3] net (fo=1, unplaced) 0.000 3.073 xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/Mcompar_n0037_cy[3] CARRY4 (Prop_carry4_CI_CO[3]) 0.114 3.187 r xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/Mcompar_n0037_cy[4]_CARRY4/CO[3] net (fo=3, unplaced) 0.936 4.123 xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/Mcompar_n0037_cy[7] LUT6 (Prop_lut6_I4_O) 0.124 4.247 f xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_wr_request_condition/O net (fo=7, unplaced) 0.480 4.727 xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_wr_request_condition LUT3 (Prop_lut3_I2_O) 0.124 4.851 r xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_flush_condition_unitw_1_wr_request_condition_AND_179_o3_lut/O net (fo=1, unplaced) 0.000 4.851 xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_flush_condition_unitw_1_wr_request_condition_AND_179_o3_lut CARRY4 (Prop_carry4_S[2]_CO[3]) 0.398 5.249 f xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_flush_condition_unitw_1_wr_request_condition_AND_179_o2_cy_CARRY4/CO[3] net (fo=21, unplaced) 0.979 6.228 xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_flush_condition_unitw_1_wr_request_condition_AND_179_o LUT6 (Prop_lut6_I5_O) 0.124 6.352 r xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/_n03401/O net (fo=15, unplaced) 0.502 6.854 xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/_n0340 LUT6 (Prop_lut6_I5_O) 0.124 6.978 r xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_end_offset_0_rstpot/O net (fo=1, unplaced) 0.000 6.978 xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_end_offset_0_rstpot FDRE r xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_end_offset_0/D ------------------------------------------------------------------- ------------------- (clock clk_fpga_1 rise edge) 10.000 10.000 r PS7 0.000 10.000 r xillybus_ins/system_i/vivado_system_i/processing_system7_0/inst/PS7_i/FCLKCLK[1] net (fo=1, unplaced) 0.000 10.000 xillybus_ins/system_i/vivado_system_i/processing_system7_0/inst/n_707_PS7_i BUFG (Prop_bufg_I_O) 0.091 10.091 r xillybus_ins/system_i/vivado_system_i/processing_system7_0/inst/buffer_fclk_clk_1.FCLK_CLK_1_BUFG/O net (fo=5023, unplaced) 0.760 10.851 xillybus_ins/xillybus_core_ins/bus_clk_w r xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_end_offset_0/C clock pessimism 0.010 10.861 clock uncertainty -0.154 10.707 FDRE (Setup_fdre_C_D) 0.062 10.769 xillybus_ins/xillybus_core_ins/unitw_1_ins/unitw_1_end_offset_0 ------------------------------------------------------------------- required time 10.769 arrival time -6.978 ------------------------------------------------------------------- slack 3.791
这是一段相当混乱的文本，但关键元素用红色标记。
在得出任何结论之前，请确保它是您正在查看的正确部分：
- 这是 Max Delay Paths 部分。 mimimal paths 部分可用于发现 hold time 违规，并且对最大频率没有影响。
- 这是正确的 clock。在上面的示例中，它是 clk_fpga_1。 Requirement 行不仅说明了为此 clock (10 ns = 100 MHz) 提供的 constraint ，而且还说明了它从 clk_fpga_1 的一个 rising edge 到下一个 rising edge。
完成后，让我们看看我们得到了什么： 要求是 10 ns， slack 是 3.791 ns （注意是正数）。这意味着我们可以要求比 3.791 ns更短的 clock period ，它仍然可以。所以请求的 clock period 可能是 10 – 3.791 = 6.2090 ns，大约是 161 MHz。
因此， clk_fpga_1 的“maximal clock”问题的简短答案是 161 MHz。但请记住，如果 constraints 发生变化，这个数字可能会发生变化。
最后一点： Data Path Delay 告诉我们是什么让这台最糟糕的 path 变慢或变快。 delay 在 logic上花了多少，以及（估计的） route delays上多少。下面详细介绍的 delay report 也是如此。如需更详细的报告，请考虑在请求 timing report时使用“-noworst”标志，因此列出了一些最坏情况的 paths 。这可以帮助解决 timing的问题。