时序分析基本概念介绍—时钟sdc

虽然sdc大大小小有上百条命令，但实际常用的其实就那么10几条。今天我们来介绍下与时钟相关的命令。主要有以下命令：

create_clock

create_generated_clock

set_clock_uncertainty

set_clock_groups

任何sdc首先定义的都是时钟，对于一个同步电路而言，缓存器和缓存器之间的路径延迟时间必须小于一个Clock 周期（Period），也就是说，当我们确认了Clock 规格，所有缓存器间的路径的Timing Constraint 就会自动给定了。

Clock规格主要包含 Waveform 、Uncertainty和Clock group的定义。我们把它们称为时钟的 三要素 ，当然创建任何时钟都要检查一下这三者有没有正确定义。

create_clock

主要定义一个Clock的source源端、周期、占空比（时钟高电平与周期的比例）及信号上升沿及下降沿的时间点。

来看一个最简单的例子：

这个时钟描述成sdc语句就是：

***create_clock -name SYSCLK -period 20 ***

-waveform {0 5} [get_ports2 SCLK]

waveform后面跟上升沿和下降沿的时间

-waveform {time_rise time_falltime_rise time_fall ...}

如果没指定-period,默认的waveform为{0, period/2}

create_generated_clock

generated clocks是另外一个重要的时钟概念

generated clocks 是从master clock中取得的时钟定义。master clock就是指create_clock命令指定的时钟产生点，如图所示：

我们可以用如下命令来描述generated clocks:

#定义master clock

***create_clock -name CLKP -period 10 ***

-waveform {0 5} [get_pins UPLL0/CLKOUT]

#在Q点定义generated clock

***create_generated_clock -name CLKPDIV2 ***

*** -source UPLL0/CLKOUT ***

-master_clock CLKP -divide_by 2 [get_pins UFF0/Q]

一般我们把时钟的源头会定义成 create_clock ，而分频时钟则会定义为 create_generated_clock . 两者的主要区别在于CTS步骤，generated clock并不会产生新的clock domain, 而且定义generated clock后，clock path的起点始终位于master clock, 这样source latency并不会重新的计算。这是定义generated clock的优点所在。

Virtual clock

这边还有一个经常用的概念就是Virtual Clock，虚拟时钟。

前面介绍的 create_clock ， ***create_generated_clock ***都是real clock。而virtual clock则不挂在任何port或者pin上，只是虚拟创建出来的时钟。如下所示：

#定义虚拟时钟

create_clock -name VCLK -period 10 -waveform {0 5}

我们通常会把input/output delay挂在virtual clock上，因为input/output delay约束本来就是指片外的时钟，所以挂在虚拟时钟上较为合理。当然如果要省事情，直接挂在real clock上也是可以的。

set_clock_uncertainty

主要定义了Clock信号到时序器件的Clock端可能早到或晚到的时间。主要是用来降低jitter对有效时钟周期的影响。值得注意的是，在setup check中，clock uncertainty是代表着降低了时钟的有效周期；而在hold check中，clock uncertainty是代表着hold check所需要满足的额外margin。

来看下面一条reg2reg path. 对照着如下时钟波形图。可以写出下面的约束。

***set_clock_uncertainty-from VIRTUAL_SYS_CLK ***

***-to SYS_CLK -hold 0.05

set_clock_uncertainty -from VIRTUAL_SYS_CLK ***

***-to SYS_CLK -setup 0.3

set_clock_uncertainty -from SYS_CLK ***

***-to CFG_CLK -hold 0.05

set_clock_uncertainty -from SYS_CLK ***

-to CFG_CLK -setup 0.1

set_clock_groups

定义完时钟后，我们也需要通过设置clock group来确认各个时钟之间的关系。这是很重要的一步，因为通常我们还需要做cross domain check，如果clock group设错了，会导致整个STA检查错误。一般有三个选项：asynchronous，physically_exclusive和logically_exclusive。

asynchronous代表两个异步的clock group

physically_exclusive代表两个clock group在物理意义上相互排斥，比如在一个source pin上定义了两个时钟。

logically_exclusive代表两个clock group在逻辑上相互排斥，比如两个clock经过MUX选择器。一个简单的例子：

***set_clock_groups -physically_exclusive ***

***-group {CLK1 CLK2} *** -group {CLK3 CLK4}

clock group的定义异常谨慎，需要和前端再三确认。

时钟的定义就到此为止了，只是一些基础的概念，具体命令还有很多延伸扩展的内容，大家要去翻doc，深入研究下！