Xilinx可编程逻辑器件设计与开发（基础篇）连载36：Spartan

第10章 PlanAhead工具应用

PlanAhead工具是Xilinx提供的一个集成的、可视化的FPGA设计工具，它可以被应用于FPGA设计过程中的不同阶段，常见的应用包括用PlanAhead进行RTL源代码的开发、I/O引脚规划、RTL网表分析、布局布线结果的分析、布局规划，还可以在PlanAhead中将Chipscope核插入设计辅助调试，从而提高性能。也可以用PlanAhead尝试各种实现属性的不同设置，应用不同的时序约束、物理约束和布局规划技术来提高设计性能。我们还可以将ISE的布局布线结果导入PlanAhead进行分析，定位关键路径，找到影响设计性能的真正原因，并通过添加合理的约束、尝试多种布局规划策略以提高设计性能。

PlanAhead具有以下功能。

I/O引脚规划。

RTL开发和分析。

综合和实现。

设计分析。

静态时序预估。

时序约束编辑器。

强大的布局规划。

基于块的逻辑设计。

值得一提的是，PlanAhead已经集成于ISE 11.x中，包括综合前引脚规划——I/O pin planning（Pre-Synthesis）、综合后引脚规划——I/O pin planning（Post-Synthesis）、综合后区域/引脚/逻辑规划——Floorplan Area/IO/Logic（Post-Synthesis）和实现后时序分析/设计规划——Analyze Timing/Floorplan Design（Post-Implementation），它替代了以前常用的PACE和Floorplanner工具。

10.1 PlanAhead开发流程

如图10-1所示，PlanAhead设计流程主要包含三个部分，分别是基本设计流程、实验流程和设计分析/布局规划流程。下面分别简单介绍。

基本设计流程（Base Flow）：此流程允许设计者导入RTL源文件，再对其进行综合、实现和结果分析。如果希望进行设计分析和布局规划，就要使用设计分析与布局规划流程。

实验流程（Run Experimentation Flow）：设计者可以应用不同的设计策略，使用多种综合、实现属性的组合，尝试进行多个综合或实现过程。PlanAhead工具提供了多种不同的实现策略，它也允许设计者自定义策略。例如，设计者可以在综合阶段指定面积优化、速度优化，或者功耗优化策略，运行多个综合过程，产生不同综合策略下的综合结果，再对其进行分析。设计者也可以在实现阶段，通过设置不同的翻译、映射、布局布线属性，产生多种实现结果。

设计分析与布局规划流程（Analysis & Floorplanning Flow）：PlanAhead可以对综合后网表进行分析，对逻辑资源、引脚进行布局规划，还可以将ISE的实现结果导入PlanAhead进行分析和布局规划。

图10-1 PlanAhead设计流程

下面会对各种设计流程做详细的介绍。

10.2 PlanAhead输入、输出文件

PlanAhead的输入文件：

RTL Source File：源文件，包括Verilog/VHDL等。

Xilinx Cores (NGC / NGO)：Xilinx核网表文件。

XST Constraint Files (XCF)：XST约束文件。

I/O Port Lists (CSV)：I/O引脚列表文件，CSV格式。

I/O Port Lists (HDL - Verilog or VHDL)：I/O引脚列表文件，HDL格式。

Top-Level Netlists (EDIF)：顶层网表，EDIF格式。

Module-Level Netlists (EDIF)：模块网表，EDIF格式。

Top-Level Netlists (NGC)：顶层网表，NGC格式。

Constraint Files (UCF / NCF)：约束文件，UCF/NCF格式。

Xilinx ISE Placement Results (NCD/XDL)：Xilinx ISE布局结果，NCD/XDL格式。

Xilinx TRCE Timing Results (TWX/TWR)：时序分析报告。

PlanAhead输出报告：

I/O Pin Assignment (CSV)：I/O引脚约束文件，CSV格式。

I/O Pin Assignment (RTL - Verilog or VHDL)：I/O引脚约束文件，HDL格式。

Log File (planAhead.log)：PlanAhead日志文件，包含了运行PlanAhead命令产生的信息内容，可以运行Window→View Log File打开此文件。

Journal File (planAhead.jou)：Tcl命令文件。

Error Log Files (planAhead_pidxxxx.debug & hs_err_pidxxxx.log)：错误日志文件。

DRC Results (results_x_drc.txt)：DRC文本文件。

TimeAhead Results (Excel file)：时序规划文件。

Netlist Module, Pblock, and Clock Region Statistics Reports：网表模块、物理块、时钟域统计报告。

SSN Analysis Report：SSN分析报告。

WASSO Analysis Reports：WASSO分析报告。

PlanAhead环境设置信息：

View Display Options File (planAhead.ini &
.patheme)：显示PlanAhead初始化文件，PlanAhead工具的显示属性等设置保存在此文件中。

Window Layout Files (.layout)：PlanAhead的窗口布局配置文件。

Shortcut Schema (default.xml)：PlanAhead的快捷键定义文件。

Strategy Files (.psg)：PlanAhead实现策略配置文件。

PlanAhead项目数据文件：

Project Directory (
)：项目路径，保存PlanAhead项目文件、项目数据文件和ISE实现结果。

Project File (
.ppr)：项目文件，保存PlanAhead状态，项目的网表信息以及各种布局规划信息保存在其中。

Project Data Directory (
.data)：项目数据路径，包含了项目中的所有规划信息（Floorplan）和与网表相关的数据。