仿真設(shè)置中修改脈沖拒絕和錯(cuò)誤限制來(lái)防止脈沖濾波

通常如果你的設(shè)計(jì)在較低時(shí)鐘頻率時(shí)通過(guò)了仿真，但是在較高時(shí)鐘頻率時(shí)卻失敗了，你的第一個(gè)問(wèn)題應(yīng)該是你的設(shè)計(jì)在某個(gè)較高時(shí)鐘頻率時(shí)是否達(dá)到了時(shí)序約束的要求。然而這里我們將舉這樣一個(gè)例子，就是對(duì)于某個(gè)較高時(shí)鐘頻率你已經(jīng)檢查了靜態(tài)時(shí)序分析 (STA)，而且時(shí)序約束也是正確的。這種情況是什么引起的較高時(shí)鐘頻率仿真失敗呢？

可能的原因就是仿真方式、設(shè)計(jì)本身或者testbench 設(shè)置方式有問(wèn)題。

在較低時(shí)鐘頻率通過(guò)了仿真這個(gè)事實(shí)就排除了設(shè)計(jì) /testbench/ 仿真在設(shè)置上的問(wèn)題。排除了上面兩項(xiàng)，下一個(gè)可能就是脈沖拒絕（reject）或者脈沖錯(cuò)誤。

“脈沖拒絕（reject）”和“脈沖錯(cuò)誤”是Verilog仿真中的概念。這些概念說(shuō)的是脈沖的持續(xù)時(shí)間小于某個(gè)值（pulse_r）就不會(huì)通過(guò)某個(gè)電路元件。當(dāng)然脈沖持續(xù)時(shí)間大于 pulse_r，但是如果小于另一個(gè)值 pulse_e 盡管會(huì)通過(guò)，但是在仿真中顯示的是“x”。這個(gè)持續(xù)時(shí)間是以通過(guò)某元器件延遲的百分比來(lái)表示的。比如通過(guò)某元件的延遲是 1ns。0.5ns 的脈沖表示為 50% 的持續(xù)時(shí)間。

現(xiàn)在假設(shè)設(shè)計(jì)采用的頻率是 200MHz。對(duì)應(yīng)的周期就是 5ns，那么一半就是 2.5ns。在仿真中時(shí)鐘每隔 2.5ns 變化一次，也就是時(shí)鐘脈沖的寬度是 2.5ns。讓我們假設(shè)內(nèi)部時(shí)鐘網(wǎng)絡(luò)某一脈沖寬度是 2.8ns (也就是大于 2.5ns)。分析結(jié)果，pulse-duration（脈沖持續(xù)時(shí)間）<100%。這個(gè)脈沖可能就會(huì)被“拒絕（rejected）”,也就是說(shuō)盡管時(shí)鐘信號(hào)能夠到達(dá)某個(gè)具體網(wǎng)絡(luò)的輸入端，但是卻不能從這個(gè)網(wǎng)絡(luò)輸出。因此盡管 STA 分析顯示 200MHz 很合適，但是仿真卻不能通過(guò)。設(shè)計(jì)其他模塊將不能獲得時(shí)鐘脈沖。

解決這個(gè)仿真問(wèn)題的方法是在仿真設(shè)置中修改脈沖拒絕和錯(cuò)誤（reject/error）限制。

例如在 ModelSim 中我們可以設(shè)置：
+transport_path_delays +transport_int_delays +pulse_r/0 +pulse_e/0

后續(xù)操作還有：

１. 將 pulse-rejection 限制修改為 0。（不會(huì)拒絕任何一個(gè)脈沖）
２.將 pulse-error 限制修改為 0。（脈沖寬度低于某個(gè)值時(shí)不會(huì)顯示輸出為“x”）

同時(shí)要將 interconnect 延遲模式修改為 transport，其實(shí)是修改了脈沖濾波選項(xiàng)。

最后的問(wèn)題是我們做這么多的修改就是為了能通過(guò)仿真測(cè)試嗎？

在真正的硅片中的實(shí)際情況是怎樣的？

在硅片中大部分內(nèi)部互連線在每隔幾皮秒后就會(huì)設(shè)置一個(gè) repeater（中繼器）。因此幾納秒的脈沖會(huì)順利通過(guò)（合適的延遲），這不會(huì)存在問(wèn)題。具體出現(xiàn)問(wèn)題的情形可能是這樣的：

１. 頻率增加（脈沖寬度更小了）
２. 器件尺寸增加（某個(gè)路徑的內(nèi)部延遲可能變大了，導(dǎo)致內(nèi)部延遲時(shí)間大于脈沖達(dá)到的傳輸時(shí)間）

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(kù)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。