Sawen_Blog

0.1.1 1. 综合策略（Synthesis Strategy）#

• 作用：控制综合工具优化设计的方向（性能、面积、功耗）。
• 选项：
  • Vivado Synthesis Defaults：默认策略，平衡性能和资源。
  • AreaOptimized_high：优先减少资源占用（如 LUT、寄存器）。
  • PerformanceOptimized_high：优先时序性能（降低关键路径延迟）。
  • PowerOptimized_high：优化功耗（需配合电源约束）。
• 配置位置：
  • Vivado 的 Project Settings > Synthesis > Strategy。
  • 命令行：set_property strategy <strategy_name> [current_run]

0.1.2 2. 关键优化属性#

0.1.2.1 (1) 资源控制#

• MAX_FANOUT：
  • 限制信号的最大扇出，减少高扇出网络导致的时序问题。
  • 设置方式：在 RTL 代码或 XDC 约束中添加 set_property MAX_FANOUT <value> [get_nets <net_name>]。
• RAM_STYLE：
  • 指定 RAM 实现方式（block 使用 BRAM，distributed 使用 LUTRAM）。
  • 示例：set_property RAM_STYLE block [get_cells <ram_instance>]。
• USE_DSP48：
  • 强制乘法器使用 DSP48 单元（而非 LUT），提升性能。
  • 设置方式：set_property USE_DSP48 yes [get_cells <mult_instance>]。

0.1.2.2 (2) 时序优化#

• Retiming：
  • 跨寄存器调整逻辑位置，平衡关键路径延迟。
  • 启用方式：在综合设置中勾选 Perform register retiming。
• Control Set Optimization：
  • 合并相同控制信号（复位 / 使能）的寄存器，减少控制集数量。
  • 选项：Auto（默认）或 Aggressive。

0.1.3 3. 跨时钟域（CDC）处理#

• 异步路径约束：

  • 对跨时钟域路径设置 set_false_path 或 set_clock_groups，避免无效时序分析。

  • 示例：

    Copy

    set_clock_groups -asynchronous -group {clkA} -group {clkB}
    

• 同步器识别：
  • Vivado 自动识别常见的同步器结构（如双寄存器），无需额外约束。

0.1.4 4. 增量综合（Incremental Synthesis）#

• 作用：仅重新综合修改部分，缩短编译时间。
• 启用条件：
  • 需在首次综合后生成 checkpoint 文件（.dcp）。
  • 后续运行时勾选 Incremental Synthesis 选项。
• 适用场景：小型设计迭代，避免全流程耗时。

0.1.5 5. 约束文件（XDC）关键设置#

• 时钟定义：

  Copy

  create_clock -period 10 [get_ports clk]  ; 定义10ns周期时钟
  

• 输入 / 输出延迟：

  Copy

  set_input_delay 2.0 -clock [get_clocks clk] [get_ports data_in]
  set_output_delay 1.5 -clock [get_clocks clk] [get_ports data_out]
  

• 多周期路径：

  Copy

  set_multicycle_path 2 -setup -from [get_pins {regA|C}] -to [get_pins {regB|D}]
  

0.1.6 6. 综合报告分析#

生成报告的命令：report_timing_summary -file timing.rpt
关键指标：

• WNS (Worst Negative Slack)：最差负裕量（需 ≥0）。
• 资源利用率：LUT、FF、BRAM、DSP 占用比例。
• 时钟频率：检查是否满足目标频率（Target Frequency）。

0.1.7 7. 常见问题与调优#

• 高扇出网络：
  • 解决方案：插入 BUFG（全局缓冲）或复制寄存器。
• 关键路径未优化：
  • 检查逻辑层级，手动添加流水线（pipeline）。
• 控制集过多：
  • 减少复位 / 使能信号种类，或启用 Control Set Optimization。

0.1.8 总结#

Vivado 综合设置的核心是通过策略、属性、约束协同优化设计目标（性能 / 面积 / 功耗）。建议：

1. 初始阶段：使用默认策略，逐步添加约束。
2. 时序违例：优先调整 PerformanceOptimized_high 和 Retiming。
3. 资源紧张：启用 AreaOptimized_high 和资源共享（如 Resource Sharing）。
4. 迭代优化：结合综合报告与增量编译快速验证修改效果。