FPGA板级测试若干方法小结

学习过FPGA的都知道，FPGA可以接受的时钟和所允许的时序远远低于ASIC。这是由于ASIC时钟树与布线相对自由，故对于高速率设计解决起来相对容易。对于Xilinx FPGA而言，尽管采用了90nm工艺的Virtex-4可以支持的性能高达500M[1]，但是其时钟树和布线资源相对固定，因此一旦在编译和布局布线的时候处理不当，就会产生时序冲突（timing violation）。产生时序冲突的结果，轻则使设计的逻辑与实际布局布线后的网表不一致，重则导致布局布线根本无法通过，从而致使验证无法进行。
   2）设计过程中注意时序问题
若希望设计的产品能够在FPGA验证平台上顺利的完成验证，在设计过程中就需要注意尽量多的使用FPGA的内部资源，如DSP48，乘法器，RAM，DCM等。 毕竟IP核提供商最懂它们自己的产品。例如使用Xilinx工具时，Xilinx的ISE中配有Core Generator这个工具。通过该工具可以生成需要的乘法器。使用这些乘法器来代替普通的乘法器，可以达到满意的效果。除了乘法器，还可以使用该工具产生RAM和DCM等。这些直接生成的IP性能都非常好。
   3）综合过程解决时序问题
使用Synplicity公司的Synplify工具进行综合，这是业界通常使用的综合工具之一。选择该工具最主要的原因在于它与Xilinx的FPGA配合的很好。有人做过实验，通过该工具综合产生结果报表，再通过ISE产生真实布局布线后的报表。对这两个报表的时序估计部分进行对比，我们发现两者之间惊人的相似，最差路径之间的差别不超过1ns。
   4）布局布线阶段解决时序问题
当综合工作完成，进入布局布线的阶段后，仍然有两种方法可以改善逻辑时序问题。第一种是手动增加并调整BUFG（Global Clock Buffer）。BUFG是Xilinx的全局时钟资源，所有时钟树的起点都是BUFG，位于FPGA的北极和南极。当布线后仍有负的slack时，有可能是某些当作时钟使用的信号没有被放上时钟树，此时就要手动将这些信号放上BUFG。若遇到门控时钟，还应该使用BUFGMUX资源。

5）代码一致性
对于经过FPGA验证的代码而言，最担心的是经过验证的代码和进行流片的代码不一致。导致这个现象产生的原因是多种的，其中版本控制和由于FPGA、ASIC专用器件不一致而引起的问题是最常见的两个问题。
对于经过FPGA验证的代码，为了能够使被测代码可以顺利的在FPGA进行验证，一般都采取了FPGA专用的器件。这些FPGA专用器件在ASIC中是不存在的。为了解决这个问题，通常采取"假代码"（Fake Code）解决。顾名思义，"假代码"就是在代码中保留FPGA专用器件的名称和接口，但是在FPGA和ASIC中使用不同的器件内核。该器件若在FPGA下使用则使用FPGA专用器件，若在ASIC下使用，则使用自己编写的代码。尽管这种做法仍然无法保证代码的完全一致，但是却最大限度的避免了代码的差别。