約束異步時(shí)鐘的方法

對于異步時(shí)鐘有四種方法進(jìn)行約束。本文介紹了每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)：

1、set_false_path

這是最原始的方法，在時(shí)序分析設(shè)計(jì)早期比較流行。

這種方法有兩個缺點(diǎn)：
a.兩個方向都需要約束：clock1->clock2 以及 clock2->clock1
b.該路徑?jīng)]有時(shí)序要求，因此理論上路徑延遲完全依賴于所使用的工具。而且這兩種路徑可能導(dǎo)向不同的節(jié)點(diǎn)，因?yàn)槲覀儧]有辦法規(guī)范它們來滿足任何具體的要求。

2、set_clock_groups

該方法已被引入 SDC 中，與方法 1 相比有以下三個主要優(yōu)點(diǎn)：

a.只需要指定源時(shí)鐘與目的時(shí)鐘，盡量減少 XDC/SDC 文件的長度
b.與set_false_path方法相同，這里的路徑也沒有時(shí)序要求。但是它考慮到了信號完整性方面的問題，而set_false_path方法并沒有
c.在基于 FPGA 設(shè)計(jì)領(lǐng)域，可以說這是不重要的，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì) FPGA 器件時(shí)信號完整性方面已經(jīng)被考慮到了
d.這種方法帶點(diǎn)哲學(xué)思辯的方法論
e.當(dāng)我們使用set_false_path方法時(shí)，只是指定了這條路徑是錯誤的，但是并沒有明確的解釋路徑錯誤的原因
f.拿異步時(shí)鐘來舉例，在實(shí)際情況下，路徑并不是錯誤，所以時(shí)鐘信號會通過這條路徑，set_false_path則可作為一種機(jī)制來告知工具，時(shí)鐘信號不約束走這條路徑。

在set_clock_groups這種方法中，我們指定了準(zhǔn)確的原因，即為什么每個時(shí)鐘信號組是不同的。實(shí)際上它們不能進(jìn)行時(shí)序約束的原因完全是由你的意圖決定的。因此這也可以作為一個注意事項(xiàng)，可以更加容易理解具體約束設(shè)計(jì)的原因。

通常情況下方法 2 要優(yōu)于方法 1，主要是因?yàn)橐陨系?b 和 c 因素，其次 a 因素也是比較重要的。

3、set_multicycle_path

大約在21世紀(jì)中期的時(shí)候，設(shè)計(jì)者開始從set_false_path方法轉(zhuǎn)向set_multicycle_path方法。方法 1 和方法 2 并沒有約束一個路徑 —— 每條路徑的延遲是任意的。這種方法提供了跨越某個節(jié)點(diǎn)的路徑的延遲上限規(guī)定。

4、set_max_delay

這種方法的效果與方法 3 相同。Vivado工具里面有‘-datapath_only’選項(xiàng)，這讓設(shè)計(jì)者操作起來更簡單，不用擔(dān)心時(shí)鐘偏移情況的發(fā)生。同時(shí)與set_multicycle_path方法相比，set_max_delay方法更能表現(xiàn)出設(shè)計(jì)者的意圖。

如果你想選一種方法，我建議的順序是：4>2>3>1，有時(shí)我更傾向于選擇方法 2。

舉個例子，如果我正在進(jìn)行一個局部的模塊設(shè)計(jì)，這個模塊還可以用于其他不同的應(yīng)用，而且我不清楚這個部分會在什么外部設(shè)備或者器件上實(shí)現(xiàn)。這種情況下我也不確定max_delay值具體是多少合適，那么處于安全起見我會選擇方法2而不是方法4。

如果使用 Xilinx 提供的工具，我們可以借助 Vivado 來設(shè)置時(shí)鐘周期，在這個例子中我會根據(jù)時(shí)鐘周期來設(shè)置具體的延遲，因此我可能更希望采用方法 4。

然而，根據(jù)個人的選擇/需求/熟悉程度，不同的人可能有不同的選擇。

關(guān)于作者：Sanjay Churiwala

賽靈思公司工具與方法學(xué)應(yīng)用專家，1993年畢業(yè)于印度理工學(xué)院電子工程專業(yè)，一直從事 VLSI 和 EDA 相關(guān)領(lǐng)域的工作。2011年加入賽靈思公司，專攻庫特性描述與建模，HDL，仿真與綜合，靜態(tài)時(shí)序分析以及跨時(shí)鐘域（CDC）與同步相關(guān)內(nèi)容。