FPGA设计的“三个代表”：Ultrafastdesign methodology

曾几何时，使用xilinx器件的工程师都开始接触了Ultrafastdesign methodology 这个新名词。这个名词简称为UFDM，可以说是xilinx总结的关于FPGA设计方方面面的一种设计方法学。它其中的很多内容可能在于V6、V5那一代就提到过。比如xilinx器件关于复位信号的使用原则这一点，很早就提出了。UFDM有点类似我们都学习的“三个代表”这些，把FPGA设计的精髓、注意事项整理在一起，还有针对于软硬件设计的checklist，更加全面的帮助工程师减少debug的时间。

UFDM建议正确的HDL coding风格来满足目标器件，讨论时序约束和时序收敛。正确的IO约束，IO管脚分配和布局，物理约束，并提供了满足时序收敛的技巧和让FPGA工作快速稳定的方法。

在通信，医疗，航空和消费电子领域，FPGA的设计变得越来越复杂，不断增加器件的容量、设计的性能。在Time to market的要求下，很多项目的设计周期都很短暂，如何在有限时间内，正确的实现设计需求是产品量产的关键。

Vivado中UFDM是所有使用xilinx器件的工程师的最佳经验的集合，覆盖了包括单板设计、IP创建、设计实现，时序技巧，硬件debug等内容。使用UFDM会指引工程师成功完成项目预期。

Xilinx建议设计者使用UFDM首先阅读ug949，这个文档包含很多PCB设计的细节，FPGA功耗评估检查，DRC检查的规则。遵循文档的内容，可以避免因不合理的布局引起的timing收敛问题，节省debug时间。

图1.Greaterimpact on QOR

图1是一张FPGA设计流程图，每个FPGA设计项目基本上都是器件选型、IO分配和PCB布局、RTL实现、综合布局布线和时序收敛、配置下载和调试几个阶段。在设计初期，当我们使用vivado做FPGA设计时，我们有很多选择，这些选择都能够直接影响到整个设计的性能。比如，我们可以选择基于C语言来完成设计，也可以通过HDL语言来描述设计，这都会极大地影响整个设计的质量。在整个设计流程，利用vivado UFDM工具不断产生时序报告和结果，不断修正XDC和源文件的代码，这样就会节省后面布局布线很多时间。

设计流程的后面几个阶段，对整个设计的性能影响都比较有限了，从100x 到1.1X。

另外UFDM也提到了coding需要和硬件结构相匹配的，很多设计代码仅考虑实现而不考虑FPGA的设计底层，这样在timing上也很难收敛，尽量多使用BRAM、DSP slice等FPGA特有的资源。

希望UFDM能够对设计有所帮助，成为你设计的小助手！