浅析FPGA Editor如何提升设计效率

在设计流程中记录生成补丁脚本

当用户在GUI环境中编辑设计时，FPGA Editor能够记录用户动作。用户不仅可以保存记录动作流程，还可在以后重新使用记录的脚本并加以重复。当无法更改RTL，但又需要在设计过程中对设计进行修改时，这一功能特别有用。假设设计采用了第三方IP或赛灵思加密IP，其中包括一个全局时钟和一个DCM来生成称为 interface_clk的时钟。然后再假设接口所连接的ASIC出现问题，无法在预定的interface_clk的上升沿接收数据。如何修正这一问题？

当然，你可以改变PCB，更换出现问题的ASIC或者让第三方IP小组来修改时钟输出逻辑以提供90度相移的interface_clk。所有这些解决方案都既耗费时间又成本高昂。一个更简单的建议是利用FPGA Editor来记录修改动作，对interface_clk逻辑进行必要的更改，从而为出现问题的ASIC提供正确的时钟相位。一旦有了相关修改的 FPGA Editor脚本，就可以回放这些命令行脚本记录的修改步骤，而你也可以正常继续你的FPGA设计流程。当出现问题的ASIC修复正常以后，你只需要将 FPGA Editor脚本从编译脚本中移除就可以，而interface_clk也会恢复其正常的行为。

要想对设计进行手动编辑，首先需要在FPGA Editor中开启读/写（read/write）权限。在菜单条中点击File → Main Properties。在此菜单下，可以调整编辑模式（从No logic Change到Read/Write）。点击Apply，现在就可以开始对设计进行编辑了。在下一步利用FPGA Editor记录对设计进行的所有修改时，只需要简单地从菜单条中点击Tools → Scripts →Begin Recording。FPGA Editor将会提示输入一个脚本名字（如patch.scr）。输完脚本名字，就可以对设计进行必要的修改了。

在设计中运行设计规则检查（DRC）来看一下是否有规则冲突的红色标志是一个很好的方式。在我的设计例子中，有14条警告，但都可以忽略。下一步我们将需要定位interface_clk使用的DCM，并为此DCM的90度相移输出创建另一个称为DCM_clk90_out的时钟。这需要利用全局时钟布线资源将时钟连接到BUFG。要增加一个BUFG，先在FPGA构造中找到一个未用的BUFG位置，右击并选择 Add（添加）。然后，工具会提醒你为BUFG命名（clk90_bufg）并确定其类型：BUFG（参见图1）。


图1：属性窗口允许用户配置并命名选定的逻辑项目

创建了新的BUFG，就需要将其输入和输出连接到适当的位置。在本例中，DCM的90度相移输出将驱动BUFG。在窗口Array1中，点击DCM 的90度输出端衰减器，在窗口Array2中，点击BUFG的输入端衰减器，同时按住Ctrl键，可实现连接。然后释放Ctrl键，点击鼠标右键并选择 Add。工具会提示为新网络连接输入名字。这样就将DCM 和 BUFG通过新网络连接到一起了（参看图2）。


图2：在两个逻辑项目中手动布线时，如红色三角所示，使用两个Array窗口可以轻松选择源头和目标

clk90_bufg的输出要代替由原interface_clk驱动的IOB上的时钟。要将IOB从原来的时钟域中移开，需要定位IOB，标注时钟输入端衰减器并按下Delete键移除这一连接。这样我们就可以将新的clk90_bufg时钟连接到这儿，从而完成整个补丁。要连接BUFG (clk90_bufg)的输出，按住Ctrl键不放，在窗口Array2中标注BUFG的输出端衰减器并在Array1窗口中选择IOB的时钟输入。松开Ctrl键，点击鼠标右键显示选项菜单并选择Add。这样就最终完成了BUFG输出和IOB之间的连接，而IOB则用来驱动下游ASIC的新建接口，利用interface_clk90时钟就可以正确地捕获传输的数据。

这样就完成了ASIC的补丁。现在重新运行设计规则（DRC）检查器，确保没有引入任何新的错误。在菜单条中点击Tools →DRC →Run。

脚本完成并且没有错误的情况下，就可以回到菜单选择Tool →Script →End Recording。这将停止并关闭脚本记录过程，下次需要这一ASIC补丁时你还可以重新利用这一脚本。一个不错的方法是在文本编辑器中打开脚本文件，将所有GUI Post 和 Unpost命令去除。这些命令并不是必要的，而且留着它们还让脚本难于阅读。下面的文本就是我们ASCI补丁的脚本。 如前面所述，内容非常直接，易于读取。

unselect -all
setattr main edit-mode Read-Write
add -s “BUFGCTRL_X0Y28” comp
clk90_bufg ;
setattr comp clk90_bufg type BUFG
unselect -all
select pin ‘BUFGCTRL_X0Y28.I0’
select pin ‘DCM_ADV_X0Y11.CLK90’
add
post attr net $NET_0
setattr net $NET_0 name
DCM_clk90_out
unselect -all
select pin ‘OLOGIC_X0Y2.CLK’
delete
unselect -all
select pin ‘ILOGIC_X0Y3.CLK’
delete
unselect -all
select pin ‘ILOGIC_X0Y3.CLK’

select pin ‘OLOGIC_X0Y2.CLK’
select pin ‘BUFGCTRL_X0Y28.O’
add
post attr net $NET_1
setattr net $NET_1 name
clk90_bufg_out
unselect -all
drc
save -w design “patch.ncd”
“patch.pcf”
exit
end

仔细看看脚本内容，看能否分辨出对应GUI中做的动作。

很重要的是，可以从GUI（在菜单条 Tool →Scripts →Playback下）中或命令行回放这一脚本。 要在编译脚本中加入补丁，只需要增加下面一条命令就可以了：
fpga_edline yourdesign.ncd
yourdesign.pcf -p yourscript.scr

应当在布局布线（PAR）完成后再执行这一命令，即当NCD和PCF文件完成后。

FPGA Editor真的是一项强大的用户工具，尽管并非每个人都希望或需要在设计过程中用到它。 但当需要一些特殊处理或需要在某些地方突破规则以使设计功能更强时，没有其它工具能够像FPGA Editor一样提供如此强大的能力。你的FAE能够向你展示其功能，展示FPGA Editor如何帮助你完成设计调试和验证，当然还包括对规则的突破。