通常情况下,两个同步的reg进行timing check时,组合逻辑的delay必须在一个时钟周期内到达,才能满足setup的时序。但是在某些情况下,从一个寄存器输出到另外一个寄存器的data端需要不止一个cycle的时间,而且又不影响逻辑的功能。我们将这样的path约束为multicycle path。
set_multicycle_path path_multiplier [-setup|-hold] [-start|-end] -from <StartPoint> -through <ThroughPoint> -to <EndPoint> |
说default值,也就是说什么都不设,这个path\_multiplier对于setup来说是1,hold是0,也就是我们上面单周期的约束情况。我们在设计multicycle的时候,重点就是调整这个path\_multiplier。
-setup和-hold是让你分别来指定setup和hold的多周期值,注意,如果你只设了setup的值而没有设hold的值,那么hold的值也会相应的进行改变
start和end只在不同频率的clock分析中会用到,即launch path的clock和capture path的clock是不同频率,不同频率的时钟也可以是同步电路,即时钟沿是对齐的。另一方面,同一频率的两个clock也可能是异步电路,关键看时钟沿对齐没有。
from/through/to就是指定的timing path的起始。经过和终止的路径,一般在约束特定路径的时候有用。
下图所示为一个3cycle的multicycle path的电路结构图和波形图。
因此,我们可以用下面命令来定义约束:
create_clock -name CLKM -period 10 [get_ports CLKM] set_multicycle_path 3 -setup -from [get_pins UFF0/Q] -to [get_pins UFF1/D] |
setup检查:
默认情况下,当UFF0/CK作为launch clock时(T=0ns时),在T=10na时UFF1/CK采集到前一级过来的数据。
但是当我们通过以上的命令设置了3个cycle的multicycle path的约束后,launch clk的沿推到了T=30ns。因此,两个寄存器之间那段组合逻辑的delay要求就放松到了近三个时间cycle。这种情况下setup是比较容易满足的。对应的setup检查时序报告如下图:
hold检查:
通常情况下,hold检查的沿应该是在T=20ns时刻(较setup capture edge早一个cycle)。这种hold检查方式,会导致hold可能过度悲观,很难满足hold time的要求。
因此,我们需要像单cycle check的情况一样,即hold检查的沿应该和launch clk的edge一致(T=0时刻)。这样hold time check比较容易满足。命令如下:
set_multicycle_path 2 -hold -from [get_pins UFF0/Q] -to [get_pins UFF1/D] |
这里的数字2是将默认的hold check edge往前推两个时钟周期,即从原来的T=20ns时刻往前移到T=0ns时刻。对应的hold时序检查报告如下图所示。
因此。在我们给设计写约束文件时(定义multicycle path时),需要同时定义如下命令:
set_multicycle_path N -setup -from [get_pins UFF0/Q] -to [get_pins UFF1/D] set_multicycle_path N-1 -hold -from [get_pins UFF0/Q] -to [get_pins UFF1/D] |
如果只定义了-setup 3而没有定义-hold时,工具hold时,工具hold check时,默认的clock edge为capture edge(setup timing check时)前一个cycle的那个edge。
不同频率的clock的设计,先看从慢时钟到快时钟,假设慢时钟是快时钟的3分频。默认情况下,如果不设multicycle path,setup/hold是这样分析的。
setup就是下一个沿,hold就是对齐那个沿,如果就是用multucycle path写出来。
set_multicycle_path 1 -setup -end -from CLK1 -to CLK2 set_multicycle_path 0 -hold -start -from CLK1 -to CLK2 |
这里-end和start的用法。-end是指capture flop的clock。start是指launch flop的clock。默认的,setup是对end,也就是上面clk2的1个周期之后,而-hold是对start,也就是clk1的0时刻的上升沿。在调整周期数的时候一定要分清针对哪一个clk来调整。
setup要变成clk2的两个周期,所以约束写成:
set_multicycle_path 2 -setup -end -from CLK1 -to CLK2 |
如果不写hold的约束,那么hold会自动根据setup调整。
想要这样的约束还需要调整hold,要根据CLK2的周期来调整,要加end选项。
set_multicycle_path 2 -setup -end -from CLK1 -to CLK2 set_multicycle_path 1 -hold -end -from CLK1 -to CLK2 |
hold默认的是start clock,如果写成下面命令,实际上是相对于CLK1移了一个周期。
set_multicycle_path 1 -hold -from CLK1 -to CLK2 |
那么实际check就会变成
从慢时钟到快时钟的写法,以3分频为例。
先看默认的check是什么
要把hold的沿对齐,就要用下面的约束。
set_multicycle_path 2 -setup -start -from CLK1 -to CLK2 set_multicycle_path 1 -hold -start -from CLK1 -to CLK2 |