静态时序分析：SDC约束命令set_case_analysis详解

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set_case_analysis命令用于对电路进行特定模式的设定，例如对于一个工作在正常模式下的芯片，其扫描触发器的测试引脚应该设定为0；对于一个时钟选择器的选择引脚，在特定模式工作时应该为确定值。这个命令很有用，因为它可以帮助减少很多不必要的时序路径分析。

set_case_analysis指令的BNF范式（有关BNF范式，可以参考以往文章）为：

set_case_analysis
    value port_or_pin_list
    //注：该命令的port_or_pin_list参数一定要放在value参数后

该命令可以指定端口或引脚处是恒定的1或0，或者端口或引脚处仅允许上升沿或下降沿。

参数value指定了端口或引脚处的确定值或转换方向。对于确定值，它可以是1、0、one或zero。对于转换方向，它可以是rising、falling、rise或fall。

指定一个端口/引脚列表，包含端口对象或引脚对象，如果有多于一个对象，需要使用引号或大括号包围。

首先我们可以解决静态时序分析：SDC约束命令create_clock详解一文中出现的时序路径混乱问题，原文的图7如本文图1所示，首先在输入端口clk_1和clk_2定义两个时钟。

create_clock -period 10 [get_port clk_1]
create_clock -period 15 [get_port clk_2]

图1 有两个时钟驱动的电路单元

对于上面的电路，本意是b_reg触发器和c_reg触发器同时受时钟clk_1或时钟clk_2之一触发，但如果不使用set_case_analysis命令，在使用report_timing命令后会出现时钟clk_2和时钟clk_1之间的时序分析报告，如图2、图3所示，我们真正需要的是图4的时序报告。

图2 发射时钟是clk_2，捕获时钟时clk_1

图3 发射时钟是clk_2，捕获时钟时clk_1

图4 发射时钟是clk_2，捕获时钟是clk_2

下面我们使用set_case_analysis命令，固定选择端sel的信号为0，时序分析结果如图5和图6所示。

set_case_analysis 0 [get_port sel]

图5 发射时钟和捕获时钟都是clk_2

图6 发射时钟和捕获时钟都是clk_2

下面我们使用set_case_analysis命令，固定选择端sel的信号为1，时序分析结果如图7和图8所示。

set_case_analysis 1 [get_port sel]

图7 发射时钟和捕获时钟都是clk_1

图8 发射时钟和捕获时钟都是clk_1

set_case_analysis命令还会导致设定的值沿着时序路径向后传播，从而打断某些时序路径（使这些路径不能出现信号翻转），例如对于图9所示的电路图。

图9 一个简单的例子

首先在输入端口clk定义一个时钟。

create_clock -period 10 [get_port clk]

此时如果直接使用report_timing命令，则t_reg和data_out_reg之间的时序路径会正常报告，如图10所示。

图9 两个触发器间的时序报告

现在我们使用set_case_analysis命令固定使能信号enable为0，这就使得与门U4的输出固定为0，无法翻转，因此t_reg和data_out_reg之间的时序路径被打断了，如图10所示。

图10 两个触发器间的时序路径被打断了

这就相当于编写Verilog代码时，直接将与门的一个输出引脚固定为0，这也会打断时序路径（假设电路没有被逻辑优化），如图11所示的电路图。

图11 编写代码时指定引脚值为0

在图11中，我们设法使得某些器件不被优化掉，并构造了一个奇怪的电路图。此时在逻辑上讲，与门的输出是一个固定值0，此时使用report_timing命令无法看到t_reg和data_out_reg之间的时序路径，如图12所示。

图12 两个触发器间的时序路径被打断了

但是我们再来看一下图13所示的电路图（假设电路没有被逻辑优化），可以看出与门U2的输出是一个固定值0，但是此时使用report_timing命令可以看到t_reg和data_out_reg之间的时序路径，如图14所示。这代表了，即使DC会考虑某些情况下电路的逻辑情况，但不是所有。

图13 与门U2的输出引脚值为0

图14 两个触发器间的时序报告

如果此时在编写Verilog代码时又将enable信号固定为1（假设电路没有被逻辑优化），则时序路径又会被打断，如图15所示。

图15 编写代码时指定引脚值为0

这代表着，如果在写Verilog时固定了某个电路中某个引脚或端口的信号值，则这个确定值也会沿着时序路径传播，并可能打断路径，但推荐使用set_case_analysis命令来完成这一目标。

最后要注意的是，确定值的传播会在到达时序路径终点而停止，并不会继续传播下去，比如图15中的data_out_reg到输出端口的时序路径并不会因为与门U2的输出为确定值0而被打断。