Clock定義指令

Clock分為兩大類，一類是root clock，其定義指令是 create_clock ；另外一類是generated clock，其定義指令是 create_generated_clock 。在做設計約束時，如何選擇合適的約束指令和指令option是非常關鍵的，這將直接影響到工具的行為，如果選擇有誤，將會讓工具的行為不符合自己的預期。

create_clock ** option淺析**

圖1 create_clock介紹

如圖1中所示，列出了create_clock的所有option以及其詳細的解釋。在這些當中加“[]”的為可選項，其它的為必選項。其中比較關鍵的-add，推薦大家最好是都要加上，防止PAD/port共用，造成clock被覆蓋；-name，推薦大家一定要加上，杜絕系統自動分配命名。

create_generated_clock option淺析

圖2 create_generated_clock options

如圖2所示，列出了create_generated_clock的所有option以及詳細解釋，供大家參考。在這些當中，用“}”包起來的可以看做是一組參數，有類似的功能。接下來，重點跟大家探討下create_generated_clock中的一些option的使用區別。

multiply_by/duty_cycle詳解

首先說下multiply_by選項，其意思是倍頻多少，主要應用在PLL的倍頻clock的輸出點的clock的定義，如果其master clock的duty cycle不是50%，然而，經過PLL之后，duty cycle往往都是設計成50%輸出，所以可以配合-duty_cycle選項改變定義的clock的duty cycle。

divide_by/edges詳解

divider_by表示除頻的意思，例如最常見的2分頻電路可以用-divide_by 2定義，如圖3右中波形所示。但是有時，design設計的divider可能是采用ICG抹掉時鐘邊沿的方式實現的，如圖3左所示。這時經過divider之后出來的波形并不是標準的2分頻波形，這時候就不能直接采用-divider_by 2的方式定義分頻之后的clock，因為如果采用了divide_by的方式定義了，那么其工具認知的行為波形，跟design實際輸出的波形是不符的，如果分頻后的時鐘，應用在falling edge觸發的DFF當中，可能就會造成工具timing check錯誤。（此處不詳細解釋了，大家可自己畫波形思考）

圖3 divide_by/edges options

invert/preinvt/edge_shift詳解

-invert/preinvert分別表示：先定義clock后clock取反還是先clock取反后定義clock。我通過兩個例子跟大家解釋一下。如圖4所示，將剛才圖3右中clock的定義點修改到register的Q-pin上，如果繼續使用-divide_by 2的方式定義此clock，那么工具認為的DFF/Q的波形應該是圖4右所示的。但是實際上，分析可以知道，design輸出的clock波形應該是圖4左所示的波形。

工具在做setup timing分析時，是從launch DFF的觸發沿到capture DFF的下一個觸發沿之間的時間，所以基于錯誤的clock定義之后，工具的timing check行為將變成圖4右藍色箭頭所示的行為。但是實際design預期的行為應該是圖4左藍色箭頭的行為。從圖中對比可以看出，工具timing check與designer預期不符。如果要正確的在DFF/Q pin上定義clock，應該加上-invert選項（即-divide_by 2 -invert）。

圖4 invert option示例

雖然在圖4示例中，工具的行為跟designer預期不符，但是分析可知，此時是加緊了工具的行為，即變得悲觀了，可能結果是浪費一些PPA，但是不至于design最終行為出錯。但是如果出現如圖5所示的情況就不一樣了。如果是按照圖5所示的分頻設計，我們同樣在DFF/Q pin上定義2分頻的clock，同樣僅使用-divide_by 2的方式，那么定義完之后，工具認為的clock波形是如圖5右所示的情況，而design實際的波形應該是圖5左所示的情況。這時工具如果繼續按照圖5右藍色箭頭去做setup timing check，很明顯是放松了對整個design的行為約束，這樣導致的后果將是，最終timing收斂完成之后，行為跟實際design的行為不符，完全沒有達到預期的timing約束程度，導致整個design失敗。如果design如圖5中所示，我們想在DFF/Q pin上正確的定義clock，需要加上-preinvert選項（-divide_by 2 -preinvert）。

圖5 preinvert option示例

在圖4，圖5中的clock定義，上面講到的都是如果采用-divide_by的方式如何正確的定義，那么能不能采用-edge的方式來定義呢？以圖5為例，可以替換成-edge并且配合-edge_shift的方式來定義，其定義方式如圖6所示。但是，此處需要注意，-edge_shift，其后面list列表中的數目要跟-edge中list數目完全一致，并且，-edge_shift后面list中的number可以為正，可以為負，如果為正，則表示右移，為負則表示左移，其是float類型的，表示右移/左移多少個時間單位。

圖6 edge_shift option示例

圖6中的定義，那么能不能直接用-edges {2 4 6}的方式呢？以及圖4中的示例，能不能替換為-edges的方式定義呢？可以自己思考一下。

敲黑板，劃重點

在此可以跟大家分享兩條基本原則，有助于分析clock定義是否合理。采用create_generated_clock定義的clock，其一：繼承的mater clock的edge一定要正確；其二：跟master clock之間的實際通路一定要物理上存在，并且要通。總結起來就是，clock定義要按照實際design來定義，不能想當然，如果在不清楚如何使用option時，可以先手畫波形圖，然后按照圖再去選擇option的使用。