在不同的資料上看到關(guān)于MUX 的時(shí)序約束的兩個(gè)示例，分享一下

例子1

一、MUX前沒有邏輯電路的時(shí)鐘結(jié)構(gòu)

時(shí)鐘設(shè)計(jì)的一般原則是在靠近時(shí)鐘源頭的地方將各種所用頻率時(shí)鐘都產(chǎn)生，再引給內(nèi)部邏輯使用，并且最好用一個(gè)模塊單獨(dú)處理，所以兩個(gè)輸入時(shí)鐘一般來自端口輸入或PLL輸出，在經(jīng)過MUX前不驅(qū)動(dòng)任何數(shù)字邏輯；

首先創(chuàng)建兩個(gè)源時(shí)鐘：

create_clock –name clk1 –period $clk_period $clk1_src_pin –add
create_clock –name clk2 –period $clk_period $clk2_src_pin –add

對(duì)于MUX后面的約束，分為同步異步兩種情況分開討論：

異步

如果MUX的兩個(gè)輸入時(shí)鐘是MUX后都可以不創(chuàng)建生成時(shí)鐘，工具基于兩個(gè)時(shí)鐘分別進(jìn)行時(shí)序分析，只需用set_clock_groups設(shè)定一下兩個(gè)時(shí)鐘的異步關(guān)系：

set_clock_groups –asynchronous –name clk_async –group “clk_1” –goup “clk2”

同步

對(duì)于MUX的兩個(gè)輸入時(shí)鐘同步的情況，可以抽象成如下的結(jié)構(gòu)：

由于時(shí)鐘只能穿過時(shí)序邏輯，對(duì)于時(shí)序邏輯的輸出，STA工具認(rèn)為是數(shù)據(jù)，所以分頻reg的Q端必須要?jiǎng)?chuàng)建分頻時(shí)鐘；

由于該時(shí)鐘定義點(diǎn)是時(shí)序器件，此時(shí)不能加-comb選項(xiàng)：

create_generated_clock –name clk_div $clk_div_pin –divide_by N –master clk_src –source $clk_src_pin –add

對(duì)于MUX后面的約束，存在以下幾種約束方法：

1.MUX后面不創(chuàng)建生成時(shí)鐘

由于MUX任何時(shí)候只能讓一路通過，MUX后可不創(chuàng)建時(shí)鐘，此時(shí)將clk_scr和clk_div設(shè)置為logical_exclusive即可；

set_clock_groups –logical_exclusive –name clk_div_logi_async –group “clk_src” –goup “clk_div”

由于時(shí)鐘樹的Last common point在MUX后，PT（prime time）會(huì)自動(dòng)進(jìn)行CRPR補(bǔ)償，即使不設(shè)邏輯互斥，根據(jù)PT的分析結(jié)果看，也不會(huì)引入悲觀分析；

2.MUX后創(chuàng)建一個(gè)生成時(shí)鐘

由于clk_src的頻率更高，所以以clk_scr為master_clock

此時(shí)加與不加-comb的區(qū)別：

（a）加-comb選項(xiàng)

create_generated_clock –name clk_mux0_clk_scr $mux_y_pin –devide_by 1 –master clk_scr –source $clk_scr_pin –add –comb

此時(shí)工具在追clk_mux0_clk_scr的source時(shí)會(huì)強(qiáng)制走組合路徑，即通過MUX/I0，PT計(jì)算clock latency的時(shí)候MUX只分析MUX/I0；

（b）不加-comb選項(xiàng)

對(duì)于clk_mux0_clk_src這個(gè)生成時(shí)鐘，PT計(jì)算其時(shí)鐘樹延遲（clock latency）時(shí)，會(huì)分別計(jì)算MUX的兩個(gè)輸入路徑，選擇對(duì)時(shí)序結(jié)果更悲觀的，會(huì)引入過度的悲觀；

在進(jìn)行setup檢查時(shí)，對(duì)capture clock latency計(jì)算會(huì)采用ckl_src → MUX/I0這條路徑；在進(jìn)行hold檢查時(shí)，對(duì)capture clock latency 計(jì)算會(huì)采用ckl_src → DIV_N → MUX/I1的路徑；對(duì)于launch 時(shí)鐘latency的計(jì)算也會(huì)出現(xiàn)上述情況；

3.MUX后創(chuàng)建兩個(gè)生成時(shí)鐘

MUX后創(chuàng)建兩個(gè)生成時(shí)鐘，并且設(shè)physical_exclusive，這是更常見的做法

create_generated_clock –name clk_mux0_clk_scr $mux_y_pin –devide_by 1 –master clk_scr –source $clk_scr_pin –add –comb
create_generated_clock –name clk_mux1_clk_div $mux_y_pin –devide_by N –master clk_div –source $clk_div_pin –add

set_clock_groups –pysical_exclusive –name clk_mux_phy_async –group “clk_mux0_clk_scr” –goup “clk_mux1_clk_div”

二、MUX前有邏輯電路的時(shí)鐘結(jié)構(gòu)

如下圖：時(shí)鐘源clk_src在MUX前已經(jīng)驅(qū)動(dòng)部分邏輯，又對(duì)此時(shí)鐘進(jìn)行分頻和選擇，后面邏輯reg1、reg2的時(shí)鐘需要切換，而且reg0跟reg1、reg2之間有路徑交互；

1.上述第一種約束方法，即MUX后面不創(chuàng)建生成時(shí)鐘

會(huì)存在將reg0和reg1設(shè)成異步的問題，導(dǎo)致部分同步路徑?jīng)]有進(jìn)行時(shí)序檢查；

當(dāng)MUX/I1選通的時(shí)候，reg0的時(shí)鐘為clk_src，reg1的時(shí)鐘為clk_div，而這兩個(gè)clk是logical_exclusive的；

2.上述第二種約束方法，即MUX后面只創(chuàng)建一個(gè)生成時(shí)鐘

由于生成時(shí)鐘的master_clock設(shè)為I0傳來的clk_src，會(huì)將I1傳來的clk_div時(shí)鐘擋住，工具無(wú)法用clk_div時(shí)鐘進(jìn)行分析和優(yōu)化；

此時(shí)所有時(shí)鐘樹的Last common point在MUX前，工具無(wú)法進(jìn)行 CRPR 補(bǔ)償；

此時(shí)加與不加-comb的區(qū)別：

（a）加-comb選項(xiàng)

對(duì)于從reg0到reg1這條timing path的capture clock latecy，工具只會(huì)去分析經(jīng)過MUX/I0的情況；

當(dāng)MUX切換到I1時(shí)，由于經(jīng)過寄存器DIV_N分頻的路徑一般比MUX/I0的路徑延時(shí)要長(zhǎng)，reg1的時(shí)鐘樹可能變長(zhǎng)，這就可能導(dǎo)致setup不滿足時(shí)序要求；

（b）不加-comb選項(xiàng)

同樣對(duì)于reg0到reg1這條timing path，工具按照悲觀原則去分析；

3.上述第三種約束方法，即MUX后面創(chuàng)建兩個(gè)個(gè)生成時(shí)鐘

雖然麻煩，但是最準(zhǔn)確；

4.方法四

除了上述三種方法外，還有一種方法；如下圖所示，在MUX/I0這一路插入一個(gè)buffer，在buffer后面創(chuàng)建一個(gè)生成時(shí)鐘，然后和clk_div設(shè)置logical exclusive即可，MUX后面不需要再創(chuàng)建時(shí)鐘；

create_generated_clock –name clk_buffer $buffer_pin –devide_by 1 –master clk_src –source $clk_src_pin –add

set_clock_groups –logical_exclusive –name clk_buffer_div_logi_async –group “clk_buffer” –goup “clk_div

5.更復(fù)雜的情況

如果是比上述更復(fù)雜的情況，例如下圖，DIV_N還有一路單獨(dú)驅(qū)動(dòng)reg3；對(duì)于這種結(jié)構(gòu)，上述方法（4）就不適用了，因?yàn)楫?dāng)MUX選擇I0的時(shí)候，存在reg2和reg3為異步的問題；

總結(jié)

正確的約束，能讓工具看到正確的路徑；

但是當(dāng)clk_src到MUX的兩個(gè)輸入延時(shí)幾乎一致的時(shí)候，工具無(wú)論選擇走哪路，差別都很小，也就幾乎不會(huì)影響時(shí)序檢查的結(jié)果了；所以電路真正實(shí)現(xiàn)還是要靠將兩路做等長(zhǎng)；

因此，盡量將時(shí)鐘產(chǎn)生邏輯放在一個(gè)模塊里面，且盡量放在功能邏輯之前；

例子2

如下圖這個(gè)例子：

約束1

create_clock -period 10 CLK

create_generated_clock -name CLKdiv2 -divide_by 2 UMUX/Y -source FFdiv2/CK –master CLK –add
create_generated_clock -name CLKdiv4 -divide_by 4 UMUX/Y -source FFdiv4/CK -master CLK –add

set_clock_groups -physically_exclusive -group {CLK} -group {CLKdiv2} –group {CLKdiv4}

這樣約束會(huì)有幾個(gè)問題：

（a）timing report中缺少master clock的group

這是因?yàn)槊總€(gè)create_generated_clock約束都會(huì)覆蓋該點(diǎn)存在的任何其他時(shí)鐘，除非它們也在該點(diǎn)創(chuàng)建了生成時(shí)鐘并使用 -add 選項(xiàng)；

（b）Clock Source Latency Path問題

例如一條從FF1到FF2的setup timing path：launch path經(jīng)過UMUX/C，capture path經(jīng)過UMUX/A，如示例一中所述，悲觀分析了；

這是因?yàn)閏reate_generated_clock的-source選項(xiàng)指定的pin/port處，工具會(huì)查找上面存在的所有Clock以及它的相位關(guān)系，然后來確定哪個(gè)是master clock以及它的相位和generatedclock是否滿足定義的相位關(guān)系（同相或反相），但它不會(huì)控制source latency path；

盡管我們?yōu)镃LKdiv2_mux指定了“ -source FFdiv2/CK”，但它不會(huì)強(qiáng)制source latency path通過該引腳。相反，PT觀察到在引腳FFdiv2/CK處存在與generated clock同相位的時(shí)鐘CLK。然后，工具將搜索所有可能的同相路徑，使其返回時(shí)鐘源CLK，時(shí)鐘源是名為CLK的輸入端口；

由于這些是setup路徑，因此返回輸入端口CLK的最慢同相路徑是通過FFdiv4的路徑，最快的同相路徑是通過未分頻的路徑；

約束2

引導(dǎo)生成時(shí)鐘的source latency路徑的最佳方法是直接在分頻reg的Q創(chuàng)建生成時(shí)鐘；

create_clock -period 10 CLK

create_generated_clock -name CLKdiv2 -divide_by 2 FFdiv2/Q -source FFdiv2/CK
create_generated_clock -name CLKdiv4 -divide_by 4 FFdiv4/Q -source FFdiv4/CK

set_clock_groups -physically_exclusive -group {CLK} -group {CLKdiv2} –group {CLKdiv4}

約束3（crosstalk問題）

在上面的約束中，CLKdiv2和CLKdiv4不會(huì)同時(shí)出現(xiàn)，因此PT也不會(huì)分析他們之間的SI(物理互斥不會(huì)計(jì)算SI)；然而在這兩個(gè)時(shí)鐘在MUX前是可以同時(shí)出現(xiàn)的；

修改約束如下：

create_clock -period 10 CLK

create_generated_clock -name CLKdiv2 -divide_by 2 FFdiv2/Q -source FFdiv2/CK
create_generated_clock -name CLKdiv4 -divide_by 4 FFdiv4/Q -source FFdiv4/CK

create_generated_clock -name CLK_mux -combinational UMUX/A -source UMUX/A
create_generated_clock -name CLKdiv2_mux -combinational UMUX/B -source UMUX/B
create_generated_clock -name CLKdiv4_mux -combinational UMUX/C -source UMUX/C

set_clock_groups -physically_exclusive 
-group {CLK_mux} 
-group {CLKdiv2_mux} 
-group {CLKdiv4_mux}