静态时序分析（Static Timing Analysis，简称STA）是一种验证电路时序正确性的方法，主要应用于集成电路设计领域中。在同步逻辑设计中，STA不依赖于输入信号的激励（向量），而是对所有的时序路径进行自动分析，以确保时序路径满足设计要求。
STA的基本概念包括：
1. 建立时间（setup time）和保持时间（hold time）：建立时间是指在时钟信号的边沿到来前，数据必须稳定在触发器输入端的最短时间；保持时间是指在时钟边沿过后，数据必须保持稳定不被改变的最短时间。
2. 时钟域：在数字电路中，不同的时钟域可能有不同的时钟频率和相位。 STA需要验证在这些不同域之间，信号能正确地传递和同步。
3. 时序路径：包括从源触发器到目的触发器的所有路径，以及外部输入到触发器、触发器到输出等。
4. 最大和最小路径延迟：设计时要考虑到在不同的工作条件下，信号通过路径的最大和最小延迟时间，以确保信号在下一个时钟周期到来前能够稳定到达。
5. 关键路径：信号通过路径的延迟最大且不能压缩的路径，关键路径上的延迟会影响整个电路的运行速度。
6. 时序闭合（Timing Closure）：在所有时序路径上，所有时序约束都得到满足，电路能够稳定工作。
STA的目的主要包含以下几点：
1. 验证电路设计是否满足时序要求，包括建立/保持时间约束、时钟域交叉、最大/最小延迟等。
2. 通过分析找出可能的时序违规点，如亚稳态、时钟偏斜、噪声、电源噪声等问题。
3. 为时序优化提供反馈，指导设计者优化逻辑电路或调整时序约束，以达到设计要求。
4. 节省设计调试的时间和资源，与仿真相比，STA能够更快地分析大规模设计的时序问题。
在时序分析中，一些常见的时序故障类型有：
1. 建立时间违规：数据在触发器的采样时钟到来前未能稳定。
2. 保持时间违规：数据在采样时钟到来后被改变了。
3. 时钟偏斜：不同的触发器对同一个时钟信号的感知时序出现偏差。
4. 总线竞争与总线悬浮：多个驱动器试图同时驱动总线造成冲突，或者一个驱动器在不应该释放总线的时候释放了总线。
5. 时钟脉冲宽度与畸变：时钟信号的高电平或低电平持续时间不足或过长。
6. 瞬时脉冲与无驱动门：信号在传输过程中由于电路缺陷引起的瞬时脉冲，或由于缺少有效驱动导致的门级输出无定义状态。
静态时序分析工具有很多，常见的工具有：
1. PrimeTime：由Synopsys公司开发，主要用于全芯片的IC设计静态时序分析。
2. SST Velocity：由Mentor Graphics公司提供，它同样适用于全芯片的IC设计。
3. Blast：Innoveda公司的产品，主要用于FPGA和板级设计。
4. Altium公司的工具：主要面向PCB设计中的静态时序分析。
时序驱动的FPGA设计流程包括：
1. 编写HDL代码并综合，生成门级网络列表。
2. 对设计进行映射（Map），将门级网络列表与FPGA的查找表（LUT）和寄存器等资源关联起来。
3. 进行布局与布线（Place and Route, PAR），将映射后的逻辑元件放置到FPGA的具体物理位置，并完成连线。
4. 进行时序分析，确保设计满足时序要求，如果发现违规，需要调整约束条件或优化设计，然后重复上述步骤直至满足时序闭合。
FPGA设计和IC设计中的静态时序分析有一些区别，FPGA的STA一般不会深入到晶体管级，而是关注于逻辑级的时序分析。而IC设计的STA可能需要更详细的晶体管级分析。
总而言之，静态时序分析是数字电路设计中不可或缺的一环，它能帮助设计人员快速定位和解决时序问题，从而提高设计的质量和可靠性。
