Vivado Design Suite: BELs, Cells and Properties解析

"UG912 Vivado Design Suite Properties Reference Guide笔记" 在Vivado Design Suite中，UG912文档提供了关于Xilinx FPGA设计的重要信息，涵盖了Objects（BEL/CELL/NET/PIN/PORT/SITE）以及它们的Properties。这篇笔记主要关注这些核心概念和它们在FPGA设计中的应用。 **FirstClassObjects** 在Vivado中，FirstClassObjects分为两类：网表对象（netlist objects）和器件对象（device objects）。网表对象包括cell、net、pin和port，它们代表设计的逻辑功能。器件对象则涉及更具体的物理实现，如clockregions、tiles、sites和bels。这些对象通过相互关联，将逻辑设计映射到实际的FPGA硬件上。 **BEL (Basic Logic Element)** BEL是基本逻辑元素，是FPGA内最小的逻辑单元，包含FF（Flip-Flop）、LUT（查找表）和进位链等基本组件。一个或多个BEL可以组合成一个SITE，SITE是器件上的物理位置，用于放置BELs。BELs也可以组成CLOCK_REGION和TILE，进一步构成了FPGA的逻辑和物理结构。获取特定类型BEL的属性，可以使用`report_property –all[lindex[get_bels–filter{TYPE==<BEL_TYPE>}]0]`命令，其中 `<BEL_TYPE>` 是BEL的类型，例如 `PAD`。 **CELL** CELL是网表对象中的基本实例，可以是leaf-cell或hierarchicalcell。leaf-cell是基本的逻辑原语，没有进一步的层次结构，而hierarchicalcell可以是一个模块或块，包含多层逻辑。这意味着一个设计可以由简单单元和复杂模块构成，这些单元和模块在逻辑层面进行组合。 **NET** NET代表了设计中的信号连接，是连接各个CELL的关键。通过NET，逻辑门的输入和输出被正确地互连。在Vivado中，可以使用`get_nets`命令来操作和查询NETs。 **PIN** PIN是接口，连接CELL内部的逻辑与外部世界。PIN可以是输入、输出或双向，也可以有特定的IO标准和I/O Bank分配。在设计中，PIN的位置和I/O标准对性能和兼容性至关重要。 **PORT** PORT是模块间的接口，定义了模块的输入和输出。在高层次的设计中，PORTs用于将一个模块的PINs暴露给其他模块，以便于连接和组合。 **Site和Clock Region** SITE是FPGA上的物理位置，它包含了BELs。CLOCK_REGION则是时钟管理的区域，用于优化时钟路径和减少时钟延迟。理解这些概念对于时序分析和约束设置非常重要。 **总结** UG912文档提供了一个全面的指南，帮助开发者理解和利用Vivado中FPGA设计的各种对象和属性。掌握这些知识，设计师可以更有效地创建、优化和验证FPGA设计，确保其在目标硬件上的正确运行。对于7系列及后续的FPGA器件，如涉及到CLOCK_DELAY_GROUP，还需要考虑特定设备的特性。因此，不断更新和学习新版本的UG912是非常必要的。