探讨下clock的基本定义（上）

Clock定义指令

Clock分为两大类，一类是root clock，其定义指令是 create_clock ；另外一类是generated clock，其定义指令是 create_generated_clock 。在做设计约束时，如何选择合适的约束指令和指令option是非常关键的，这将直接影响到工具的行为，如果选择有误，将会让工具的行为不符合自己的预期。

create_clock ** option浅析**

图1 create_clock介绍

如图1中所示，列出了create_clock的所有option以及其详细的解释。在这些当中加“[]”的为可选项，其它的为必选项。其中比较关键的-add，推荐大家最好是都要加上，防止PAD/port共用，造成clock被覆盖；-name，推荐大家一定要加上，杜绝系统自动分配命名。

create_generated_clock option浅析

图2 create_generated_clock options

如图2所示，列出了create_generated_clock的所有option以及详细解释，供大家参考。在这些当中，用“}”包起来的可以看做是一组参数，有类似的功能。接下来，重点跟大家探讨下create_generated_clock中的一些option的使用区别。

multiply_by/duty_cycle详解

首先说下multiply_by选项，其意思是倍频多少，主要应用在PLL的倍频clock的输出点的clock的定义，如果其master clock的duty cycle不是50%，然而，经过PLL之后，duty cycle往往都是设计成50%输出，所以可以配合-duty_cycle选项改变定义的clock的duty cycle。

divide_by/edges详解

divider_by表示除频的意思，例如最常见的2分频电路可以用-divide_by 2定义，如图3右中波形所示。但是有时，design设计的divider可能是采用ICG抹掉时钟边沿的方式实现的，如图3左所示。这时经过divider之后出来的波形并不是标准的2分频波形，这时候就不能直接采用-divider_by 2的方式定义分频之后的clock，因为如果采用了divide_by的方式定义了，那么其工具认知的行为波形，跟design实际输出的波形是不符的，如果分频后的时钟，应用在falling edge触发的DFF当中，可能就会造成工具timing check错误。（此处不详细解释了，大家可自己画波形思考）

图3 divide_by/edges options

invert/preinvt/edge_shift详解

-invert/preinvert分别表示：先定义clock后clock取反还是先clock取反后定义clock。我通过两个例子跟大家解释一下。如图4所示，将刚才图3右中clock的定义点修改到register的Q-pin上，如果继续使用-divide_by 2的方式定义此clock，那么工具认为的DFF/Q的波形应该是图4右所示的。但是实际上，分析可以知道，design输出的clock波形应该是图4左所示的波形。

工具在做setup timing分析时，是从launch DFF的触发沿到capture DFF的下一个触发沿之间的时间，所以基于错误的clock定义之后，工具的timing check行为将变成图4右蓝色箭头所示的行为。但是实际design预期的行为应该是图4左蓝色箭头的行为。从图中对比可以看出，工具timing check与designer预期不符。如果要正确的在DFF/Q pin上定义clock，应该加上-invert选项（即-divide_by 2 -invert）。

图4 invert option示例

虽然在图4示例中，工具的行为跟designer预期不符，但是分析可知，此时是加紧了工具的行为，即变得悲观了，可能结果是浪费一些PPA，但是不至于design最终行为出错。但是如果出现如图5所示的情况就不一样了。如果是按照图5所示的分频设计，我们同样在DFF/Q pin上定义2分频的clock，同样仅使用-divide_by 2的方式，那么定义完之后，工具认为的clock波形是如图5右所示的情况，而design实际的波形应该是图5左所示的情况。这时工具如果继续按照图5右蓝色箭头去做setup timing check，很明显是放松了对整个design的行为约束，这样导致的后果将是，最终timing收敛完成之后，行为跟实际design的行为不符，完全没有达到预期的timing约束程度，导致整个design失败。如果design如图5中所示，我们想在DFF/Q pin上正确的定义clock，需要加上-preinvert选项（-divide_by 2 -preinvert）。

图5 preinvert option示例

在图4，图5中的clock定义，上面讲到的都是如果采用-divide_by的方式如何正确的定义，那么能不能采用-edge的方式来定义呢？以图5为例，可以替换成-edge并且配合-edge_shift的方式来定义，其定义方式如图6所示。但是，此处需要注意，-edge_shift，其后面list列表中的数目要跟-edge中list数目完全一致，并且，-edge_shift后面list中的number可以为正，可以为负，如果为正，则表示右移，为负则表示左移，其是float类型的，表示右移/左移多少个时间单位。

图6 edge_shift option示例

图6中的定义，那么能不能直接用-edges {2 4 6}的方式呢？以及图4中的示例，能不能替换为-edges的方式定义呢？可以自己思考一下。

敲黑板，划重点

在此可以跟大家分享两条基本原则，有助于分析clock定义是否合理。采用create_generated_clock定义的clock，其一：继承的mater clock的edge一定要正确；其二：跟master clock之间的实际通路一定要物理上存在，并且要通。总结起来就是，clock定义要按照实际design来定义，不能想当然，如果在不清楚如何使用option时，可以先手画波形图，然后按照图再去选择option的使用。