create_clock你用对了吗

毋庸置疑，create_clock是最基本、最简单的时序约束命令，而且在FPGA设计中必然会用到。但看似简单的命令，却也常常被用错。这里我们就来回答一些常见的问题。

问题1：什么样的时钟需要用create_clock约束？

有三类时钟时钟需要用create_clock进行约束，分别是：

从全局时钟管脚进来的主时钟（Primary Clock）

7系列FPGA高速收发器输出时钟（RXOUTCLK/TXOUTCLK）

用于接口约束的虚拟时钟（Virtual Clock）

问题2：什么是虚拟时钟（VirtualClock）？

虚拟时钟，顾名思义，在实际设计中并不存在的时钟，主要用于输入、输出接口的约束。这里给出一个虚拟时钟案例，如下图所示。

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问题3：如何约束高速收发器的输出时钟？

这里要分两种情况进行讨论。对于7系列FPGA，需要约束GT的RXOUTCLK和TXOUTCLK，具体约束如下图所示。事实上，只有在这种情形下create_clock命令才会和get_pins命令结合使用（通常是和get_ports一起使用）。

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对于UltraScale系列FPGA，只用约束参考时钟即可。Vivado会自动推断GT的生成时钟约束。

问题4：如何约束差分时钟？

对于差分时钟，一定会用到IBUFGDS，只用约束P端。工具会据此自动将此约束传播到IBUFGDS的输出端口。如果既约束P端又约束N端，工具会认为这是两个独立的时钟，进而分析相应的内部路径，最终导致错误的时序需求（Requirement）。

问题5：create_clock的时钟定义在BUFG的输出端会有什么影响？

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在Vivado中，这两条约束是不同的，因为它们定义了不同的零时刻起点。这个零时刻起点是用来计算Clock Latency和Uncertainty的，而这两个值又是用来计算Slack的。换言之，零时刻起点直接影响了Slack的计算。通常，Vivado会忽略零时刻起点上游所有时钟树的延迟。如果在BUFG的输出端定义主时钟，那就意味着只有部分Latency会被使用。如果该时钟与其他时钟有交互，那么它们之间的Clock Skew将不再准确，最终影响Slack的准确度。

结论：

对于从全局时钟管脚进来的时钟，create_clock会和get_ports结合使用；

对于7系列高速收发器的输出时钟，create_clock会和get_pins结合使用；

对于虚拟时钟，create_clock会单独使用。