时序分析之建立时间学习(一)

发表于 2014/6/13 3:06:31 阅读（3504）

看了摩尔吧的关于时序分析的视频，对时序分析有了真正的理解。。。之前都不知道怎么分析时序分析，看完这视频后，有了大彻大悟的感觉。

时序分析的关键是保持时间和建立时间。

链接：

http://www.moore8.com/courses/160#/course/160/lecture/1615

对于建立时间：

建立时间是指在时钟上升沿，数据在寄存器输入端数据要保持稳定的最小时间。即在时钟上升沿到达之前，数据至少要稳定多长时间。如果数据稳定的时间不满足建立时间，那么打入寄存器的数据就可能不正确，出现亚稳态现象。

以下图为例分析：

在clk1时刻，data1数据打入FF1，通过寄存器本身延迟T_cell和后面的组合逻辑的最大延时，成为data2数据。在clk2时刻，data2数据打入FF2，但是data2数据必须要在clk2时刻之前至少稳定T_setup时间，这样才不会使打入的输入不正确，使得FF2输出为亚稳态。而clk1到clk2的时间为一个时钟周期，即T_period。

所以有上面的不等式：

T_setup <= T_period – T_cell – T_{logic(longest)}

这里为什么要用T_{logic(longest)}，因为这个组合逻辑的时间不是固定的，会根据输入的不同而延时不同，但是延时会介于最小延时和最大延时之间。但是在分析建立时间时，必须要用组合逻辑的最大延时，这样才会保证分析的建立时间是正确的。因为最大延时是电路发生最坏情况下，所会产生的延时。如果最坏情况下，建立时间满足，那整个电路不管在什么情况下，建立时间都会满足。

有了建立时间T_setup的公式，但是怎么衡量我们的电路建立时间是否满足了。这个时候，就有一个参数来衡量，就是建立时间裕度。

就是图中的第二个公式。

Slack = T_period – T_{logic(longest)} – T_cell – T_setup

其实就是将第一个不等式的左边移到右边。如果slack大于0，说明建立时间是满足的，否则建立时间不满足。

以上分析，是认为时钟是没有偏移的。即到达FF1和FF2的时钟是同一时刻的。但是实际电路中，达到FF1和FF2的时钟是不同时的，即存在时钟延时。

如下图：

到达FF2的时钟要比到达FF1的时钟要延迟一个latency。这样分析，就与上面有点不一样的。可以这样考虑，因为clk2比clk1延迟一个latency，那就可以理解clk1到clk2时间比原来的T_period多了一个latency。所以公式就变为

T_setup <= T_period + T_latency – T_cell –T_{logic(longest)}

即时钟延迟对建立时间其实是有改善的。因为增加了T_latency的时间。

这时，那么建立时间裕度的公式就变为了

Slack = T_period + T_latency – T_cell – T_{logic(longest)}

如果为正的，说明建立时间时满足的，否则是不满足的。

其实，时钟延迟不一定是正的，也可能是负的。即clk2时钟比clk1时钟先达到。这种情况下，就用uncertainty来表示时钟的偏移。即uncertainty可能是正的，也可能是负的。不过分析的时候，是分析最坏的情况，即uncertainty为负的情况。因为一旦最坏情况下，建立时间是满足的话，那么不管什么情况下，那电路的建立时间是满足的。