FPGA/CPLD设计心得：时序控制与高效系统构建

在本文中，作者分享了他们在FPGA和CPLD数字电路设计过程中的宝贵经验，强调了时序设计在这些可编程逻辑器件中的关键作用。首先，建立时间和保持时间是数字电路设计的基础概念，它们分别定义了数据稳定进入触发器之前和之后所需的时间窗口。若这两个参数不足，可能导致数据丢失，影响电路的正确性。设计者需要利用开发软件自动计算输入之间的建立和保持时间，并在后仿真的过程中分别检查最大延迟（用于建立时间）和最小延时（用于保持时间）。 文章指出，建立时间受限于时钟周期，当系统运行在高频时钟下无法满足要求时，可以通过降低时钟频率来解决。然而，保持时间是独立于时钟周期的，它更依赖于逻辑结构和布局布线的质量。如果保持时间设计不合理，即使调整时钟频率也可能无法满足要求，可能需要对整个系统进行大幅度修改，严重影响设计效率。 在FPGA中，由于连线长度、逻辑单元数量、工艺等因素，信号在器件内部传输会引入竞争和冒险现象。多路信号的电平变化可能会导致输出不一致，因为组合逻辑的响应并非同步。为避免这些问题，设计者需要充分理解和管理信号的延迟，确保信号的准确传输。 本文提供了关于如何在FPGA和CPLD设计中有效地处理时序问题，包括理解并管理建立时间和保持时间，以及识别和解决竞争和冒险现象的实用技巧。这对于提高可编程逻辑器件的设计质量和工作效率至关重要。通过实践经验的分享和实例验证，读者可以从中学习到如何在实际项目中应用这些原则。