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Xilinx Timing
Constraints
User Guide
UG612 (v1.0.0) December 9, 2008
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Xilinx Timing Constraints User Guide www.xilinx.com 1
UG612 (v1.0.0) December 5, 2008
Preface: About the Xilinx Timing Constraints User Guide
Xilinx Timing Constraints User Guide Contents . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Additional Resources . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Conventions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
Typographical. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Online Document . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
Chapter 1: Introduction to the Xilinx Timing Constraints User Guide
Chapter 2: Timing Constraint Methodology
About Timing Constraint Methodology . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
Basic Constraints Methodology. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
Input Timing Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10
About Input Timing Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
System Synchronous Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11
Source Synchronous Inputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12
Register-To-Register Timing Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
About Register-To-Register Timing Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14
Automatically Related Synchronous DCM/PLL Clock Domains . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Manually Related Synchronous Clock Domains. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
Asynchronous Clock Domains. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
Output Timing Constraints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
System Synchronous Output . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Source Synchronous Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
Timing Exceptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21
False Paths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Multi-Cycle Paths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22
Chapter 3: Timing Constraint Principles
Constraint System. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
About the Constraint System . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
DLL/DCM/PLL/BUFR/PMCD Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
About DLL/DCM/PLL/BUFR/PMCD Components . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Transformation Conditions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
New PERIOD Constraints on DCM Outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
Synchronous Elements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Analysis with NET PERIOD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
PHASE Keyword . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
DLL/DCM/PLL Manipulation with PHASE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29
Timing Group Creation with TNM/TNM_NET Attributes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
About Timing Group Creation with TNM/TNM_NET Attributes. . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Net Connectivity (NET) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Predefined Time Groups. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Propagation Rules for TNM_NET. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33
Instance or Hierarchy . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Instance Pin. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
Grouping Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
Pattern Matching . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
Time Group Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
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Constraint Priorities. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
Timing Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
About Timing Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Timing Constraint Exceptions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Setting Timing Constraint Requirements . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
PERIOD Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
About PERIOD Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Related TIMESPEC PERIOD Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
Paths Covered by PERIOD Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
OFFSET Constraints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
About OFFSET Constraints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
Paths Covered by OFFSET Constraints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
FROM:TO (Multi-Cycle) Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
About FROM:TO (Multi-Cycle) Constraints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55
False Paths or Timing Ignore (TIG) Constraint . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
Paths Covered by FROM:TO Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
Timing Constraint Syntax . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Creating Timing Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
Timing Constraint Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
About Timing Constraint Analysis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
PERIOD Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
About PERIOD Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Gated Clocks. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 63
Single Clock Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Two-Phase Clock Domain. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
Multiple Clock Domains . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Clocks from DCM outputs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Clk0 Clock Domain. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
Clk90 Clock Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
Clk2x Clock Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 68
CLKDV/CLKFX Clock Domain . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
FROM:TO (Multi-Cycle) Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70
OFFSET IN Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
About OFFSET IN Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72
OFFSET IN BEFORE Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
OFFSET IN AFTER Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
OFFSET OUT Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
About OFFSET OUT Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 80
OFFSET OUT AFTER Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81
OFFSET OUT BEFORE Constraints . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86
Clock Skew . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
Clock Uncertainty . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90
Asynchronous Reset Paths . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91
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Preface
About the Xilinx Timing Constraints
User Guide
This chapter provides general information about this Guide, and includes:
• “Xilinx Timing Constraints User Guide Contents”
• “Additional Resources”
• “Conventions”
Xilinx Timing Constraints User Guide Contents
The Xilinx Timing Constraints User Guide contains the following chapters:
• Chapter 1, “Introduction to the Xilinx Timing Constraints User Guide”
• Chapter 2, “Timing Constraint Methodology”
• Chapter 3, “Timing Constraint Principles”
Additional Resources
For additional documentation, see the Xilinx website at:
http://www.xilinx.com/literature
.
To search the Answer Database of silicon, software, and IP questions and answers, or to
create a technical support WebCase, see the Xilinx website at:
http://www.xilinx.com/support
.
Conventions
This document uses the following conventions. An example illustrates each convention.
• “Typographical”
• “Online Document”
