TA的每日心情 | 开心
2019-12-3 15:20 |
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暂时找不到Cadence那个ppt了，转一个文章给你参考：" ?4 ?$ u! W ]0 Z
时序计算和Cadence仿真结果的运用$ d+ m* {7 |) B8 d
摘要：本文通过对源同步时序公式的推导，结合对SPECCTRAQuest时序仿真方法的分析，推导出了使用SPECCTRAQuest进行时序仿真时的计算公式，并对公式的使用进行了说明。
, X2 Z: j" y! L* P6 S, ^2 {一、前言# P0 v# ?; Y9 T1 E* b
通常我们在时序仿真中，首先通过时序计算公式得到数据信号与时钟信号的理论关系，在cadence仿真中，我们也获得了一系列的仿真结果，怎样把仿真结果正确的运用到公式中，仿真结果的具体含义是什么，是我们正确使用Cadence仿真工具的关键。下面对时序计算公式和仿真结果进行详细分析。
& g7 n& g4 V: u- }二．时序关系的计算0 I* k& l! R A6 g
电路设计中的时序计算，就是根据信号驱动器件的输出信号与时钟的关系(Tco——时钟到数据输出有效时间)和信号与时钟在PCB上的传输时间(Tflytime)同时考虑信号驱动的负载效应、时钟的抖动(Tiitter)、共同时钟的相位偏移(Tskew)等，从而在接收端满足接收器件的建立时间(Tsetup)和保持时间(Thold)要求。通过这些参数，我们可以推导出满足建立时间和保持时间的计算公式。% G9 c# p2 ]8 X# @- X/ h
时序电路根据时钟的同步方式的不同，通常分为源同步时序电路(Source-synchronous timing)和共同时钟同步电路(common-clock timing)。这两者在时序分析方法上是类似的，下面以源同步电路来说明。$ A7 \) s! e: f8 G" d0 |* d6 v
源同步时序电路也就是同步时钟由发送数据或接收数据的芯片提供。图1中，时钟信号是由CPU驱动到SDRAM方向的单向时钟，数据线Data是双向的。# K W/ F3 u* `0 T. B
5 L2 B8 ]: K7 k( M$ j9 p- P0 S; D
; V& ^& f( U) s. ]
0 r k6 O3 C2 D# p' Z! ^' C3 C6 L
图2是信号由CPU向SDRAM驱动时的时序图，也就是数据与时钟的传输方向相同时的情况。
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" \& [& a+ q: {0 ]* H& a7 v. E
# t# o, M5 N$ F2 F; _4 _1 T! d6 O; A! u0 q& x8 S4 C2 r1 d
图中参数解释如下：% o) R8 D$ t. g9 f: | f5 x
Tft_clk：时钟信号在PCB板上的传输时间；9 P9 x1 M. R9 v, M; M' X
Tft_data：数据信号在PCB板上的传输时间；' M8 X! m) F/ Q$ H1 A' X4 I
Tcycle：时钟周期
1 y2 H% F$ l2 w- s5 ~( _( T# ^Tsetup'：数据到达接收缓冲器端E1时实际的建立时间；
6 x3 U' f1 `+ j# kThold'：数据到达接收缓冲器端E1时实际的保持时间；7 P: w4 k+ R% d! e' Z5 `; V
Tco_max/Tco_min：时钟到数据的输出有效时间。
" i |) \. W! U: h 由图2的时序图，我们可以推导出，为了满足接收芯片的Tsetup和Thold时序要求，即Tsetup'>Tsetup和Thold'>Thold，所以Tft_clk和Tft_data应满足如下等式：% ?! }0 j) U4 L3 d; m4 O% s$ K
Tft_data_min>Thold-Tco_min+Tft_clk (公式1)
: f* H; U5 ?7 e6 ^/ STft_data_max<Tcycle-Tsetup-Tco_max+Tft_clk (公式2)% c: G% W0 a8 w. e
当信号与时钟传输方向相反时，也就是图1中数据由SDRAM向CPU芯片驱动时，可以推导出类似的公式：4 L/ t, [( D% j8 l' V- @4 E7 a! S
Tft_data_min>Thold-Tco_min-Tft_clk (公式3)
, W: B% k N6 LTft_data_max<Tcycle-Tsetup-Tco_max-Tft_clk (公式4)* p: n8 V5 q2 F# {4 R
如果我们把时钟的传输延时Tft_clk看成是一个带符号的数，当时钟的驱动方向与数据驱动方向相同时，定义Tft_clk为正数，当时钟驱动方向与数据驱动方向相反时，定义Tft_clk为负数，则公式3和公式4可以统一到公式1和公式2中。" y5 X% G# l) ^. ?
三．Cadence的时序仿真( F! H; {8 t1 ^% m& m/ _, K
在上面推导出了时序的计算公式，在公式中用到了器件手册中的Tco参数，器件手册中Tco参数的获得，实际上是在某一种测试条件下的测量值，而在实际使用上，驱动器的实际负载并不是手册上给出的负载条件，因此，我们有必要使用一种工具仿真在实际负载条件下的信号延时。Cadence提供了这种工具，它通过仿真提供了实际负载条件下和测试负载条件下的延时相对值。$ m& u0 H3 C* K' P
我们先来回顾一下CADENCE的仿真报告形式。仿真报告中涉及到三个参数：FTSmode、SwitchDelay和SettleDelay。其中Cadence时序仿真的结果是通过SwitchDelay和SettleDelay两个参数反映出来的。# E, l* Q( s+ q
在解释FTSmode、SwitchDelay和SwitchDelay前先解释一下BufferDelay曲线的含义。BufferDelay曲线是Cadence仿真器断开实际负载，带上驱动芯片器件手册提供的测试负载条件下获得的一条曲线。测试负载是在IBIS仿真模型库中设置的。Cadence仿真报告中的延时测量是以BufferDelay为基准曲线，以V Measure为起始测量点获得的相对延时值。
/ y9 v6 v, y' v; _1 W cFTSmode：定义了当前仿真驱动器的特性，分为Fast、Type和Slow。该三种特性是在IBIS模型中定义的，Fast是驱动器沿最快的模式，Slow是驱动器沿最慢的模式，从而定义了驱动器在正常工作条件下的两种极限特性。
& H7 h/ j7 Z) GSwitchDelay： 定义为SwitchDelayFall和SwitchDelayRise两者的最小值。图3给出了SwitchDelayFall和SwitchDelayRise的图形解释。. B" p/ G+ E. A' r6 u
SwitchDelayFall：是从BufferDelay下降沿的Vmeasure点开始到接收波形下降曲线第一次穿过高电平阈值时的延时值。+ ]6 V* r: ?% J+ I) L
SwitchDelayRise：是从BufferDelay上升沿的Vmeasure点开始到接收波形上升曲线第一次穿过低电平阈值时的延时值。
& W0 I) l( p7 u) FSettleDelay：是SettleDelayFall和SettleDelayRise两者的最大值。图3给出了SettleDelayFall和settleDelayRise的图形解释。8 q" p3 h) V0 E; S
SettleDelayFall：是从BuferDelay下降沿的Vmeasure点开始到接收波形上升曲线最后一次穿过高电平阈值时的延时值。 g( a B* A' Q# \- P
从SwitchDelay和SettleDelay的定义我们可以看出，SettleDelay是一个与输入端的建立时间(Tsetup)有关的量，SwitchDelay是一个与输入端保持时间有关的量(Thold)。* M+ ~% d, c: s) d
4 ~! |. t5 }% I& V: p' U
9 A! o3 p/ i; N# B( A
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公式1和公式2中的Tft_data与Tft_clk在Cadenee仿真工具中是通过仿真获得的数据，它与Cadence仿真中fast和slow状态下的SwitchDelay与SettleDelay参数有关。
. r4 b! a3 M# Q- s% q 为了了解Cadence仿真中的SwitchDelay和SettleDelay与时序公式中参数的关系，我们重新分析一下包含有BufferDelay曲线的时序图。
6 b/ P b1 X" Z- o0 H4 A: i
n2 A7 {+ \$ r2 E6 b4 y3 d
& n8 |4 w: q3 H M
; Z+ V( f' C% H+ \ 在图4中，时钟输出和数据输出使用的是BufferDelay曲线，此时Tco是时钟BuferDelay曲线和数据BufferDelay曲线之间的延时关系，这种定义符合“手册中的Tco是在特定负载下测得的”说法。
. d8 d1 z, E# M" G 在图4中，CPU CLK OUT(BuferDelay)和CPU Signals OUT(Buferdelay)是在测试负载条件下的信号输出波形(对应于图3中的BuferDelay曲线，而不是驱动端输出曲线)，SDRAM CLK IN和SDRAM Signals IN是在实际负载条件下输入端口的仿真波形。2 _1 R3 ^6 _6 p% k i u
在器件手册中给出时序关系时，对于时钟信号，通常以某一测量电压为时间测量点，如图4中的Vmeas1和Vmeas2，对于驱动端测量电压点为驱动器件手册中定义的测量点，对于接收端测量电压点为接收器件手册中定义的测量点。在Cadence仿真时，对于接收端电压测量点的设置，通常在接收器件模型中，把输人高低门限电平定义成Vmeas2来实现。对于驱动端电压测量点的设置，是在驱动器件模型参数中设置的。此时对于时钟仿真的结果是，时钟信号的SettleDelay和SwitchDelay值相等。
8 y$ H0 p, N/ h3 Y 对于数据信号的测量点就稍微有点复杂了，这要根据手册中Tco的测量方式来确定，有的器件手册Tco是从时钟的Vmeas到数据的Vmeas来测量的，有的手册是从时钟的Vmeas到数据的门限电平来测量的。如果采用从时钟的Vmeas到数据的门限电平来测量的，则在Cadence仿真中，要对高低电平门限分别作为测量点仿真，然后取最恶劣的仿真结果。 _' ]0 A/ Q/ S) Y. A& t' I
对于公式中数据的延时Tft_data，从Cadence仿真中对SettleDelay和SwitchDelay的定义和图4中的时序关系可以看出，Tft_data就是仿真结果中的SettleDelay和SwitchDelay参数，并且SettleDelay是与建立时间(Tsetup)有关，SwitchDelay是与保持时间(Thold)有关，因此公式中的Tft_data_min对应仿真结果中的SwitchDelay，Tft_data_max对应仿真结果中的SettleDelay，考虑到通常Slow状态的延时比Fast状态的延时要大，因此，公式中的Tft_data_min对应仿真结果中Fast状态的SwitchDelay，Tft_data_max对应仿真结果中Slow状态的SettleDelay。! ~0 E- g( w0 E
对于公式中时钟的延时，从测量方式中可以看出Tft_clk=SettleDelay=SwitchDelay，考虑到同一公式中仿真状态的一致，因此，公式中与Thold有关的不等式中的Tfl_clk对应于Fast状态的仿真值，与Tsetup有关的不等式中的Tft_clk对应Slow状态的仿真值。写成公式就是：
- _7 m, Q% v' R( \# K! P& STft_data_fast_switchdelay>Thold口Tco_min+Tft_clk_fast (公式5): I9 z; p* G: r, l3 d' k
Tff_data_slow_settledelay<Tcycle－Tsetup 口Tco_max+Tft_clk_slow (公式6)# i. I+ f# O# u, C7 S. i' y8 t
在实际仿真中，我们只要保证仿真结果满足公式5和公式6的时钟和数据关系，也就保证了单板工作时序的正确性。
1 d5 I% ?7 A2 d9 R0 C( @. b5 a四．总结
2 V& F, v2 t. \/ b" q Cadence公司的Allegro SI和SigXplor设计工具为硬件开发工程师提供了一个功能强大的高速PCB仿真手段，通过仿真设计，可以设计出符合要求的信号时序和信号完整性，从而提高单板和系统的工作稳定性，降低开发风险和开发成本。
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$ H. h) A5 Z1 f s/ v* H[ 本帖最后由 allen 于 2008-5-29 11:55 编辑 ] |
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发表于 2008-5-29 11:21
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发表于 2008-5-29 15:06
，学习中