大唐电信：FPGA-CPLD数字电路设计实践与高效策略

本文档分享了大唐电信在FPGA/CPLD数字电路设计方面的宝贵经验。FPGA/CPLD是现场可编程门阵列（Field-Programmable Gate Array）和复杂可编程逻辑器件（Complex Programmable Logic Device）的简称，它们被广泛应用于数字电路设计中，提供了高度灵活性和定制化能力。 在数字电路设计过程中，时序设计至关重要，它是衡量系统性能的一个核心指标。高层次设计方法往往强调时序控制的抽象，这使得精确把握时序变得更具有挑战性。然而，通过理解RTL（Register-Transfer Level）电路的时序模型，并采用合理的策略，例如在设计复杂系统时采用后仿真的优化方法，可以显著提升电路的后仿真通过率，进而实现更高的系统工作频率。 设计中涉及的基本概念包括建立时间和保持时间。建立时间（setuptime）指的是数据稳定之前需要等待的时钟信号上升沿时间，而保持时间（holdtime）则是数据在时钟上升沿之后保持稳定的时间。这两个参数对于确保数据准确无误地传输至触发器至关重要。在实际设计中，需要考虑时钟树的偏斜效应，即在计算建立时间时要考虑时钟信号向前传播的影响，在检查保持时间时则要考虑时钟信号向后传播的影响。 在可编程器件如FPGA中，由于其内部时钟树的自适应性，保持时间的满足通常不成问题。然而，建立时间与时钟周期密切相关，当系统在高速时钟下无法工作时，可以通过降低时钟频率来解决问题。然而，保持时间与频率无关，设计不合理可能导致布局布线问题，即使调整时钟频率也可能无法满足要求，此时可能需要对设计进行重大修改，严重影响设计效率。 因此，合理设计系统的时序参数是提高设计质量和效率的关键。在FPGA/CPLD设计中，理解并掌握这些基本概念，结合实际案例和工具的运用，能够有效地优化电路设计，提升最终产品的性能和可靠性。