OFFSET约束的写法(OFFSET IN和OFFSET OUT)

1. OFFSET约束的写法

Offset 约束定义了外部时钟pad和与之相关的输入、输出pad之间的相对关系。这是一个基础的时序约束。Offset定义的是外部之间的关系，不能用在内部信号上。

OFFSET约束写起来还是比较简单的，如

OFFSET = {IN|OUT} offset_TIme [units] {BEFORE|AFTER} clk_name [TIMEGRP group_name];

offset_TIme: 捕获时钟沿和数据起始时间之差，默认单位为ns，可以定义为ns、ps等

BEFORE|AFTER：和本意类似

clk_name： 输入clock pad net 的层次化全称

offset_TIme 写多少取决于数据之间所需要的相对关系，另外，弄懂XST是如何分析时序关系也是十分重要的。

2. OFFSET IN 分析

下面的式子是UG612中指出的时序要求需要满足的关系，看着可能不是太明白，但是结合例子分析就容易理解了。下面的式子给出的要求是Toffset_IN_BEFORE - (TData + TSetup - TClock) > 0 ，实际上就对应着slack 大于0 。 具体表述如下（分别为建立时间和保持时间要求）

TData + TSetup - TClock <= Toffset_IN_BEFORE
where
TSetup = Intrinsic Flip Flop setup time
TClock = Total Clock path delay to the Flip Flop
TData = Total Data path delay from the Flip Flop
Toffset_IN_BEFORE = Overall Setup Requirement

TClock - TData + Thold <= Toffset_IN_BEFORE_VALID
where
Thold = Intrinsic Flip Flop hold time
TClock = Total Clock path delay to the Flip Flop
TData = Total Data path delay from the Flip Flop
Toffset_IN_BEFORE_VALID = Overall Hold Requirement

文档中还提到了Hold time的需求，建立时间和保持时间在上文有介绍。UG612这里是个大坑，给出了这个式子之后就再也没有讨论过hold time了。之前的WP327（WP327部分内容错误，UG612有修正）倒是提到了这一点

“The OFFSET IN requirement value is used as a setup time requirement of the FPGA during the setup time analysis. The VALID keyword is used in conjunction with the requirement to create a hold-time requirement during a hold-time analysis. The VALID keyword specifies the duration of the incoming data valid window, and the timing analysis tools perform a hold-time analysis. By default, the VALID value is equal to the OFFSET time requirement, which specifies a zero hold-time requirement. See Figure 6."

这一段介绍了hold time 的处理方法。如果指定了数据的VALID 时间，那么hold time 的requirement 是确定的，这样能够进行具体的分析；如果没有确定，那么默认认为hold-time 的requirement 是0 。

3.OFFSET IN 举例

Simple Example

Slack: -0.191ns (requirement - (data path - clock path - clock arrival + uncertainty))
Source: reset (PAD)
Destination: my_oddrA_ODDR_inst/FF0 (FF)
Destination Clock: clock0_ddr_bufg rising at 0.000ns
Requirement: 3.000ns
Data Path Delay: 2.784ns (Levels of Logic = 1)
Clock Path Delay: -0.168ns (Levels of Logic = 3)
Clock Uncertainty: 0.239ns

上面的例子首先告诉我们，OFFSET_IN约束是3ns，也就是说对于输入数据在采样时钟沿前3ns有效。那么在触发器上能否正确采样取决于：触发器采样时钟延迟了-0.168，故多提前了-0.168ns；data path delay是2.784，故数据延迟2.784；源、目的端时钟关系为0，不变；不确定性带来坏的影响，有

slack = 3 + （-0.168） -2.784 - 0.239 +0；

Phase-Shifted Example

Slack: 2.309ns (requirement - (data path - clock path - clock arrival + uncertainty))
Source: reset (PAD)
Destination: my_oddrA_ODDR_inst/FF0 (FF)
Destination Clock: clock90_bufg rising at 2.500ns
Requirement: 3.000ns
Data Path Delay: 2.784ns (Levels of Logic = 1)
Clock Path Delay: -0.168ns (Levels of Logic = 3)
Clock Uncertainty: 0.239ns

分析过程类似，不过我们注意到在定义的时候，相对值是clock，但是触发器采样的时钟是clk90（Destination）。这也就意味着我们多了一个clock arrival time，这个值是2.5ns。其余和上面的例子是一样的。

那么回到之前的式子Toffset_IN_BEFORE - (TData + TSetup - TClock) > 0 ；分析报告中的requirement 实际上就是Toffset_IN_BEFORE，data path包括了TData 和 TSetup，TClock实际上就是clock arrival 和clock path delay。这个式子是没有考虑到clock uncertainty 的。

在结束这一节之前，还要提及一个很奇怪的，不知道为何要存在的概念。之前没有特别说明，对于OFFSET IN约束来说，写法大抵是

OFFSET = IN 3ns BEFORE clock;