静态时序分析之时钟约束

93 阅读 0 评论 62 点赞

我是靠谱客的博主无聊项链，最近开发中收集的这篇文章主要介绍静态时序分析之时钟约束，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

FPGA静态时序分析
quartus ii中的静态时序分析工具支持以下几种类型的时钟约束：
（1）Base clocks基础时钟
（2）Virtual clocks 虚拟时钟
（3）Multifrequency clocks 多频率时钟
（4）Generated clocks 生成时钟
在sdc里编写约束文件时，首先要对时钟进行约束，因为其他的约束都是对参考时钟进行的。静态时序分析是从上面到下面
对你的约束指令进行读取并执行的
1、创建Base clocks 基础时钟约束
基础时钟是输入FPGA的主要时钟，基础时钟是由片外晶振或外部器件输入的，是整个设计的时钟源头，其余的Generated clocks
以及其他的约束都是用base clocks作为参考时钟的。
用creat_clock指令对输入时钟进行约束，下面的7-8是对输入的时钟进行约束
-period 10 是指输入的的时钟周期是10ns,即时钟频率是100M；
-waveform{2.5 7.5}是指时钟偏移2.5ns(1/4周期)，即相位偏移了90度；
-get_ports clk_sys是指输入的时钟是从clk_sys这个管脚进入FPGA的。

EXAMPLE 100Mhz shifted by 90degrees clock creation
----------------------------------------------------------
creat_clock -period 10 -waveform{2.5 7.5} [get_ports clk_sys]
----------------------------------------------------------
对同一个输入管脚有多个频率的时钟进行约束，在第二条指令后加上-add,该约束命令表示从clk_sys管脚输入的时钟有100M和
200M两种频率，格式如下：
--------------------------------------------------------------------
creat_clock -period 10 -waveform{2.5 7.5} [get_ports clk_sys]
creat_clock -period 5 -waveform{2.5 7.5} [get_ports clk_sys] -add
--------------------------------------------------------------------

2、创建Virtual clocks虚拟时钟约束
虚拟时钟并没有真正的输入源，是通过指令虚拟出来的。虚拟时钟主要用在I/O输入输出约束上，用来代表与FPGA相连的外部器件的
时钟。比如源同步输入时，就可以通过创建虚拟时钟进行最大最小延迟约束。
creat virtual clock
----------------------------------------------------------------------
creat_clock -period 10 -name my_virt_clk
----------------------------------------------------------------------
3、创建Multifrequency clocks多频率时钟约束
指令格式如下;
Multifrequency clocks example
--------------------------------------------------------------------
creat_clock -period 10 -name clock_primary -waveform{0 5}[get_ports clk]
creat_clock -period 15 -name clock_secondary -waveform{0 7.5}[get_ports clk] -add
--------------------------------------------------------------------
4、创建generated clocks 生成时钟
generated clocks是指从PLL生成的时钟，或者由程序分频产生的时钟。在SDC里用creat_generated_clock
指令对生成的时钟进行约束。Options里有中括号的表示可选的，不是必须的。格式如下：
.Command: crear_generated_clock
.Options
[-name<clock_name>]
-source<master_pin>
[-master_clock<clock_name>]
[-divide_by<factor>]
[-multiply_by<factor>]
[-duty_cycle<percent>]
[-invert]
[-phase<degrees>]
[-edges<edge_list>]
[-edge_shift<shift_list>]
[<targets>]
[-add]

-name用来指定通过creat_generated_clock指令生成的时钟名称
-source指用来生成时钟的源时钟，比如在PLL里面，指输入PLL的源时钟
-master_clock是指源时钟如果有几个不同的频率，该master_clock指示源时钟用哪个频率的时钟作为source clock
-divide_by时钟的分频值
-multipl_by时钟的倍频值
-duty_cycle生成时钟的占空比
-invert生成时钟反相
-phase生成时钟相位偏移值

下面是用程序进行分频产生时钟的例子
一个寄存器把输入时钟CLK_IN进行二分频输出

对其进行时钟约束，指令如下：
creat_clock -period 10 [get_ports clk_in] //Base clocks 基础时钟约束

creat_generated_clock -name clk_div
-source[get_pins inst|clk]
-divide_by 2
[get_pins inst|regout]

再举一个PLL生成时钟约束的例子：
下面是程序里例化的一个PLL，输入时钟CLK是25M，产生4个输出时钟outclk_0是125M，outclk_1是25M，outclk2是2.5M，outclk_3是50M
wire clk_125M
wire clk_25M
wire clk_2_5M
wire mm_clk
PLL pll_inst
(
.rst (0),
.outclk_0 (CLK),
.outclk_1 (clk_125M),
.outclk_2 (clk_25M),
.outclk_3 (clk_2_5M),
.locked ()
);

首先对输入时钟clk进行约束,指令如下：

set clk_in "CLK"
set IN_CLK_PERIOD 40

creat_clock -name altera_tse_$clk_in -period $IN_CLK_PERIOD [get_ports $clk_in ]

5、derive_pll_clocks
该命令是将程序里面所有的PLL生成的时钟都进行约束，生成约束时钟的名称不能修改，所以为了可以灵活的修改生成时钟
的名称，很多时候都是用creat_generated_clock指令来对PLL生成的时钟进行约束。
using derive pll command
creat_clock -period 10.0
[get_ports in_clk]
derive_pll_clocks

6、derive_clock_uncertainty
对时钟的uncertainty进行约束，时钟的uncertainty指的是时钟的jitter（抖动）和skew（偏斜）。用derive_clock_uncertainty,
静态时序分析工具会自动的计算时钟的uncertainty,而不用手动去添加。

7、set_clock_groups创建时钟分组命令
对于静态时序分析工具默认所有的时钟都是相关的，这样会把一些没有关联的信号进行分析，导致错误的分析结果，所以
需要用该命令去吧时钟进行分组。
set_clock_groups有两个类型：
-exclusive:表示所分的组是互斥的，不能同时存在
-asynchronous：表示所分的组是异步的，即不相关的
下面是创建两个互斥的时钟分组，时钟clk_A和clk_B分在不同的组，是互斥的。两者不会同时在程序里面出现。

example creat mutually exclusive clock groups
-------------------------------------------------------------------------------------
creat_clock -period 40 -name clk_A [get_ports{port_A}]
creat_clock -add -period 20 -name clk_B [get_ports{port_A}]
set_clock_groups -exclusive -group{clk_A} -group{clk_B}
--------------------------------------------------------------------------------------
下面是创建两个异步的时钟分组，时钟clk_A和clk_B为一组，这样clk_A,clk_B和clk_C就是异步的，不相关的。
example creat asynchronous clock groups
--------------------------------------------------------------------------------------
set_clock_groups -asynchronous -group{clk_A clk_B} -group{clk_C}
--------------------------------------------------------------------------------------

摘抄自https://blog.csdn.net/huan09900990/article/details/77163970?t=123