Vivado综合属性之MAX_FANOUT

本文介绍了综合属性MAX_FANOUT对Schematic的影响，通过本文可以理解通过寄存器复制的方式可以降低扇出。

高扇出信号可能会因为布线拥塞而出现时序问题。常用的规避方法是通过寄存器复制的方式降低扇出，可通过MAX_FANOUT实现寄存器复制。

MAX_FANOUT既可用于RTL代码中，也可以用于XDC中。

比如：

RTL代码：(*MAX_FANOUT = 50 *) reg rx_ce;

XDC： set_property MAX_FANOUT 50 [get_cells rx_ce_reg]或

set_property MAX_FANOUT 50 [get_nets {rx_ce}]

其中，rx_ce_reg表示要降低扇出的寄存器。

通常，寄存器复制后的寄存器名字最后都带有字符串rep，这一特性可帮助查找已复制的寄存器。

MAX_FANOUT起作用的条件

1. 打算降低扇出的网络必须是reg寄存器驱动的。因为降低扇出的原理就是当reg驱动超过N时，就复制一个同样的reg驱动其他网络。
2. -flatten_hierarchy不能设置为none。
3. 如果需要优化的信号在IP核内部，那么在布局完成后使用命令：phys_opt_design -force_replication_on_nets [get_nets net_name]来保证IP核取消对内部网络的保护。

测试代码（RTL形式）

module top (
    input clk_in, 
    input rst_n,
    output reg [2:0] max_value
);
    always@(posedge clk_in or negedge rst_n)
    begin
    if(!rst_n)
        max_value <= 0;
    else
        max_value <= max_value + 1;
    end

endmodule

综合后的Schematic如下图，蓝色高亮表示max_value[0]，扇出数是4：

 扇出数如下图所示：

修改测试代码如下，设定了MAX_FANOUT=3：

module top (
    input clk_in, 
    input rst_n,
    (*MAX_FANOUT = 3 *) output reg [2:0] max_value
);
    always@(posedge clk_in or negedge rst_n)
    begin
    if(!rst_n)
        max_value <= 0;
    else
        max_value <= max_value + 1;
    end

endmodule

上面的代码限定了max_value的最大扇出数为3，综合后的原理图如下： 

 上图中蓝色高亮的部分就是通过寄存器max_value_reg[0]复制后得到的。通过执行Reports -> High Fanout Nets得到扇出数如下：

 当在top.xdc中设置约束如下：

set_property MAX_FANOUT 3 [get_nets {max_value[0]}] 得到的原理图与上上图相同，如下。

 当在top.xdc中设置约束如下：

set_property MAX_FANOUT 3 [get_cells max_value_reg[0]] 得到的原理图与上图相同，不再给图。