• create_generated_clock invert preinvert shift_edge是否符合设计真实状态很重要【示例1】


    时钟定义反映设计意图还是设计状态

    设计意图应该与设计状态一致,但在实现的RTL代码中,二者却不一定一致。时钟约束的描述这时应该反映设计状态,而不是文档中设计意图,这样,时序检查才有机会发现问题,然后反馈给设计人员。要做到这一点,需要对时钟生成的RTL进行分析,真实地描述出来。这就是本文的出发点。

    RTL代码

    module div(
        clk, rstn, clkout,
        cnter,din, dout
    );
        input clk, rstn, din;
        input [2:0] cnter;
        output reg clkout;
        output reg dout;
    
        reg normal_div2, normal_div4, normal_div8;
        reg cnt_div, upcnt_div;
        reg up_cnt_div;
        reg inverted_div2, inverted_div4, inverted_div8;
        reg [8:0] dnom_tmp;      //use normal_divx as clock 
        reg [8:0] dinv_tmp;      //use normal_divx as clock 
        reg [8:0] dcnt_tmp;      //use clk_cnt as clock
        reg [8:0] dup_tmp;       //use clk_cnt as clock
        reg [2:0] counter, upcounter;
    
    //normal div 
        always @(posedge clk or negedge rstn)
        if(!rstn)
            normal_div2 <= 1'b0; 
        else
            normal_div2 <= ~normal_div2; 
    
        always @(posedge normal_div2 or negedge rstn)
        if(!rstn)
            normal_div4 <= 1'b0; 
        else
            normal_div4 <= ~normal_div4; 
    
        always @(posedge normal_div4 or negedge rstn)
        if(!rstn)
            normal_div8 <= 1'b0; 
        else
            normal_div8 <= ~normal_div8; 
    
    // inverted  div
        always @(posedge clk or negedge rstn)
        if(!rstn)
            inverted_div2 <= 1'b1; 
        else
            inverted_div2 <= ~inverted_div2; 
    
        always @(posedge inverted_div2 or negedge rstn)
        if(!rstn)
            inverted_div4 <= 1'b1; 
        else
            inverted_div4 <= ~inverted_div4; 
    
        always @(posedge inverted_div4 or negedge rstn)
        if(!rstn)
            inverted_div8 <= 1'b1; 
        else
            inverted_div8 <= ~inverted_div8; 
    
    //counter div
        always @(posedge clk or negedge rstn)
        if(!rstn)
            cnt_div <= 1'b0;
        else if (counter== 0)
            cnt_div <= ~cnt_div ;  // cnter = 1,3,7
    
        always @(posedge clk or negedge rstn)
        if(!rstn)
            counter <= 3'h7;
        else if(counter==0)
            counter <= cnter;
        else
            counter <= counter - 1;
    //up counter div
        always @(posedge clk or negedge rstn)
        if(!rstn)
            upcounter <= 3'h0;
        else if(upcounter==cnter)
            upcounter <= 3'h0;
        else
            upcounter <= upcounter + 1;
    
        always @(posedge clk or negedge rstn)
        if(!rstn)
            upcnt_div <= 1'b0;
        else if (upcounter== cnter)
            upcnt_div <= ~upcnt_div ;  // cnter = 1,3,7
    
    
    // use clock here
        always@(posedge clk or negedge rstn)
        if(!rstn)
            dnom_tmp[0] <= 1'b0;
        else
            dnom_tmp[0] <= din;
    
        always@(posedge normal_div2 or negedge rstn)
        if(!rstn)
            dnom_tmp[2] <= 1'b0;
        else
            dnom_tmp[2] <= din;
    
        always@(posedge normal_div4 or negedge rstn)
        if(!rstn)
            dnom_tmp[4] <= 1'b0;
        else
            dnom_tmp[4] <= din;
    
        always@(posedge normal_div8 or negedge rstn)
        if(!rstn)
            dnom_tmp[8] <= 1'b0;
        else
            dnom_tmp[8] <= din;
    
    //inverted clock
        always@(posedge inverted_div2 or negedge rstn)
        if(!rstn)
            dinv_tmp[2] <= 1'b0;
        else
            dinv_tmp[2] <= din;
    
        always@(posedge inverted_div4 or negedge rstn)
        if(!rstn)
            dinv_tmp[4] <= 1'b0;
        else
            dinv_tmp[4] <= din;
    
        always@(posedge inverted_div8 or negedge rstn)
        if(!rstn)
            dinv_tmp[8] <= 1'b0;
        else
            dinv_tmp[8] <= din;
    
    // counter
        always@(posedge cnt_div or negedge rstn)
        if(!rstn)
            dcnt_tmp[1] <= 1'b0;
        else
            dcnt_tmp[1] <= din;
    
        wire dout_tmp;
        assign dout_tmp = ^{dnom_tmp[2],dnom_tmp[4],dnom_tmp[8]} | ^{dinv_tmp[2],dinv_tmp[4],dinv_tmp[8]} | dcnt_tmp[1] | dup_tmp[1] ;
    
    // upcounter
        always@(posedge upcnt_div or negedge rstn)
        if(!rstn)
            dup_tmp[1] <= 1'b0;
        else
            dup_tmp[1] <= din;
    
    //phase shifted 90 degree
        always@(negedge clk or negedge rstn)
        if(!rstn)
            clkout <= 1'b0;
        else 
            clkout <= ~clkout;
    
        always@(edge clkout or negedge rstn)
        if(!rstn)
            dout <= 1'b0;
        else
            dout <= dout_tmp;
    
    endmodule
    
    
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    二分频的约束分析

    代码中的时钟比较多,但我们一段一段地分析。先看3个二分频。
    仿真可以直观看出,

    在这里插入图片描述normal_div2是普通二分频
    inverted_div2是 二分频的反相
    clkout则是90度相移的二分频

    第一轮约束

    create_clock -name clk [get_ports clk] -period 20
    create_generated_clock -name nom_clk_div2 [get_pins normal_div2_reg/Q] -divide_by 2 -master clk -source [get_ports clk]
    create_generated_clock -name inv_clk_div2 [get_pins inverted_div2_reg/Q] -invert -divide_by 2 -master clk -source [get_ports clk]
    create_generated_clock -name sht_clk_div2 [get_pins clkout_reg/Q] -divide_by 2 -master clk -source [get_ports clk] -preinvert
    
    
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    第一轮综合

    set_app_var search_path "../ref ../ref/db ../rtl ./"
    
    set_app_var target_library "sc_max.db"
    set_app_var link_library "* sc_max.db dw_foundation.sldb"
    
    set cache_write dc_sw_cache
    set cache_read $cache_write
    set alib_library_analysis_path dc_dw_cache
    set synthetic_library {dw_foundation.sldb}
    define_design_lib DEFAULT -path ./analyzed
    
    set hdlin_enable_rtldrc_info true;
    read_verilog ../rtl/div.v
    current_design div 
    link
    
    source div.sdc
    
    compile
    
    write -format ddc -hierarchy -output results/div.ddc
    write -format verilog -hierarchy -output results/div.vg
    
    
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    report_clocks
    Clock Period Waveform Attrs Sources
    clk 20.00 {0 10} {clk}
    inv_clk_div2 40.00 {20 40} G {inverted_div2_reg/Q}
    nom_clk_div2 40.00 {0 20} G {normal_div2_reg/Q}
    sht_clk_div2 40.00 {0 20} G {clkout_reg/Q}

    前三个对,但是sht_clk_div2,那么 -preinvert不起作用吗?根据文档,creates a generated clock based on the inverted clock signal
    only when the source clock on the master pin has a non-unate sense, or the generated clock will not be inverted just as this option has not been specified。所以不起作用符合工具说明。

    修改约束

    create_generated_clock -name sht_clk_div2 [get_pins clkout_reg/Q] -edges {2 4 6} -master clk -source [get_ports clk]

    第二轮综合

    clk 20.00 {0 10} {clk}
    inv_clk_div2 40.00 {20 40} G {inverted_div2_reg/Q}
    nom_clk_div2 40.00 {0 20} G {normal_div2_reg/Q}
    sht_clk_div2 40.00 {10 30} G {clkout_reg/Q}
    与波形一致。

    Startpoint: dnom_tmp_reg[2]
    (rising edge-triggered flip-flop clocked by nom_clk_div2)
    Endpoint: dout_reg (rising edge-triggered flip-flop clocked by sht_clk_div2)
    Path Group: sht_clk_div2
    Path Type: max

    Des/Clust/Port Wire Load Model Library
    div 8000 cb13fs120_tsmc_max

    Point Incr Path
    clock nom_clk_div2 (rise edge) 0.00 0.00
    clock network delay (ideal) 0.00 0.00
    dnom_tmp_reg[2]/CP (dfcrq1) 0.00 0.00 r
    dnom_tmp_reg[2]/Q (dfcrq1) 0.31 0.31 f
    U7/Z (xr03d1) 0.32 0.62 f
    U6/Z (or04d0) 0.22 0.84 f
    dout_reg/D (dfcrq1) 0.00 0.84 f
    data arrival time 0.84

    clock sht_clk_div2 (rise edge) 10.00 10.00
    clock network delay (ideal) 0.00 10.00
    dout_reg/CP (dfcrq1) 0.00 10.00 r
    library setup time -0.09 9.91
    data required time 9.91
    data required time 9.91
    data arrival time -0.84
    slack (MET) 9.06
    这样,检查10ns,才能反映RTL的真实情况。
    当然,实施了分析RTL来编写SDC,一共提供了三次机会。
    (1)通过代码分析,波形比对,可以与设计文档核对,有问题,及时反馈给设计。
    (2)通过review,也可以更快地让设计了解到问题点。
    (3)最晚地,在STA阶段还有机会发现问题。

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  • 原文地址:https://blog.csdn.net/zt5169/article/details/126918503