正则表达式在Vivado约束文件中的应用

　　-hierarchical和-regexp的使用
　　在匹配FPGA内部资源时，比如get_pins、get_cells、get_nets的时候，需要同时使用-hierarchical和-regexp。
　　-hierarchical表示Vivado在匹配对象的时候，将在工程中不同的层次内对该信号进行搜索。如果没有加这个选项，就必须在匹配字符中显式且精确的指出匹配对象所在的层次。需要注意的是，当使用get_ports时，不能使用-hierarchical选项。因为ports应该位于顶层，没有层次之分。
　　-regexp是指本次匹配将使用正则表达式，是必须使用的。
　　以下是一个使用-hierarchical的例子和注意事项。
　　
　　首先看第一行蓝色的get_cells命令，这里用来获得ConfigRegs_i这个实例内的满足bus_hsio_dly。.*_fine_sel.*要求的对象。可以看到运行该命令后得到了下面黑色部分的对象。第三行指令在第一行的基础上，把顶层实例ConfigRegs_i的限制去掉，也获得了想要的对象。
　　再来看第五行的指令。此处去掉了-hierarchical，意味着匹配过程不能穿越不同的层次结构。同时“.*”虽然可以匹配任何除换行符之外的任何数量的字符，但是却不能替代在Vivado中表示层次概念的“/”符号。所以匹配过程只在顶层进行搜索，其结果就如第六行，不能找到所需的对象。
　　第七行也犯了一样的错误。在没有使用-hierarchical的情况下，虽然想通过“ConfigRegs_i.*”来匹配顶层的ConfigRegs_i实例，但是“.*”是不能匹配层次符号“/”的。同样无法获取对象。
　　第九行虽然没有使用-hierarchical，但是通过ConfigRegs_i/指定了对象的层次结构，是可以获得想要的对象的。但是这里有一个限制，即cmph_fine_sel_reg［0］这些对象必须位于ConfigRegs_i下。如果cmph_fine_sel_reg［0］和ConfigRegs_i中间还隔了别的实例，比如ConfigRegs_i例化了CmpDef_i，CmpDef_i内部定义了cmph_fine_sel_reg［0］。这种情况下，第九行是无法找到所需对象的。

常用的匹配方法

    正则表达式功能强大且复杂，要完全掌握会花费很长时间。但是对于我们编写xdc而言，只需要掌握很小一部分内容就可以应对绝大多数情况了。最常用的应该就是特殊字符和限定符了。下面是比较常用的特殊字符。
特殊字符描述( )标记一个子表达式的开始和结束位置。子表达式可以获取供以后使用。要匹配这些字符，需要使用 [size=13.944px]和和。*匹配前面的子表达式零次或多次。匹配 * 字符，需要使用 *。+匹配前面的子表达式一次或多次。要匹配 + 字符，需要使用 +。.匹配除换行符 n 之外的任何单字符。要匹配 .字符 ，需要使用 . 。[标记一个中括号表达式的开始。要匹配 [，需要使用 [。?匹配前面的子表达式零次或一次，或指明一个非贪婪限定符。要匹配 ? 字符，需要使用 ?。将下一个字符标记为或特殊字符、或原义字符、或向后引用、或八进制转义符。例如， '\' 匹配 ""，而 '(' 则匹配 "("。{标记限定符表达式的开始。要匹配 {，需要使用 {。     常用限定符如下。
字符描述{n}n 是一个非负整数。匹配确定的 n 次。例如，'A{3}' 不能匹配 "BAD" 中的 'A'，但是能匹配 "BAAAD" 中的AAA。{n,}n 是一个非负整数。至少匹配n 次。例如，'o{3,}' 不能匹配 "BAAD" 中的 'A'，但能匹配 "BAAAD" 中的所有 A。{n,m}m 和 n 均为非负整数，其中n <= m。最少匹配 n 次且最多匹配 m 次。例如，"A{1,3}" 将匹配 "BAAAD" 中的前三个 o。注意在逗号和两个数之间不能有空格。    我们在FPGA工程中使用正则表达式不是为了进行字符处理，不需要考虑太多的容错性和可能性。对于我们而言，绝大多数命名都是确定的，使用正则是为了更方便的获取对象和简化匹配过程。

　　使用示例
　　3.1 获取总线类对象
　　看以下例子。在进行物理约束的时候，为一个总线设置信号类型，如果一个一个的写即慢又可能犯错。使用正则可以将这类信号全部提取出来。以一个从0到31共32路的总线为例。
　　set_property IOSTANDARD SSTL18_I_DCI ［get_ports -regexp {c2c_sync［.*］}］
　　以上指令可以获取所有名字为c2c_sync［］的端口，方括号内可能是任意多个数字。这种写法不够准确，在文字处理程序里面会出大问题，但是在FPGA工程中足够了。当然也可以写的稍微严格点，比如：
　　set_property IOSTANDARD SSTL18_I_DCI ［get_ports -regexp {c2c_sync［［0-9］{1，2}］}］
　　这个表达式比上一个更进一步的约束了中括号内的内容。这里的［是为了匹配“［”本身，而里面的［0-9］则定义了一个从数字0到数字9的字符集，［0-9］后面的{1，2}则表示［0-9］中的任意数字将出现1次，或以任意两个数字的组合出现1次。对于我们的应用，做到这一步就够了。
　　3.2 简化匹配表达式
　　工程中会有一些名字很特殊的信号，比如全局复位信号，这种信号在工程中往往只会出现一次，我用更加简单粗暴的方式来获得。
　　set_false_path -from ［get_cells -regexp -hierarchical .*rst_global_reg.*］
　　比如上面的例子。通过使用-hierarchical搜索所有层次，通过在rst_global_reg的前后都使用.*来匹配任何可能出现的字符。其中。表示匹配任何非换行符的字符，*表示。可以出现任意次。当然并不推荐这种写法，因为会增加编译时匹配对象的负担。可以使用更精准的匹配。
　　对于层次很深的信号，只要保证列出的匹配字符能够找到我们所要的对象即可。比如某工程有下图的层次结构。
　　
　　比如设计者发现A_i0模块内部的D_i0内的某个关键信号的位置需要优化，且设计者知道该信号在D_i0中唯一。为了拿到这个关键信号，可以使用正则表达式，并且可以略过中间层次的所有模块。
　　get_cells -regexp -hierarchical {A_i0/.*/D_i0/start_reg}
　　3.3 特殊字符的获取
　　前面提到过一些特殊字符，比如？、。、/、［等等，如果需要匹配这些字符，需要用到转义符“”。比如“。”表示“。”这个字符本身，而不再是匹配符。。
　　比如在上文提到的get_ports -regexp {c2c_sync［［0-9］{1，2}］}。这个总线的完整名称是c2c_sync［0］、c2c_sync［1］。..。..，此处的“［”就是表示左方括号这个字符本身。而［0-9］中单独使用的［］就表示一个字符集合。这里有个需要注意的地方，作为字符使用的左方括号左侧加了转义符““，而右方括号则不需要加”“。
　　另外一个需要注意的是上文中提到的get_cells -regexp -hierarchical ConfigRegs_i/bus_hsio_dly.*_fine_sel.*。这里面bus_hsio_dly是一个systemverilog中的interface，获取的对象是bus_hsio_dly接口中的cmph_fine_sel_reg信号，其表达方式应该是bus_hsio_dly.cmph_fine_sel_reg。此处我使用”.*“来匹配任何非换行字符，所以可以匹配”。“字符。
　　更合适一点的匹配表达式应该是ConfigRegs_i/bus_hsio_dly。.*_fine_sel_reg。第一处修改是明确使用。来匹配”。“，第二处修改时添加了_reg后缀（Vivado会给寄存器变量默认添加_reg后缀）。如果不添加该后缀，可能会获取一些不期望的对象。比如使用get_cells时，可能或获取带_fine_sel的LUT，比如_fine_sel_i_1等等。
　　再进一步，我们可能注意到上述匹配获得的对象打印出来是：
　　bus_hsio_dly\.cmph_fine_sel_reg
　　打印结果不是。，而是\。。对于这种情况，我猜想是\用来表示转义符”“。而”\“表示的转义符则作用于特殊字符”。“，用来表示普通字符”。“。
　　这是个人猜测，但是为什么会这样？如果哪位清楚原因，不吝赐教。