关键词: specify, 路径延迟
路径延迟用关键字 specify 和 endspecify 描述,关键字之间组成 specify 块语句。
specify 是模块中独立的一部分,不能出现在其他语句块(initial, always 等)中。
specify 块语句主要有以下功能:
- 指定所有路径中引脚到引脚的延迟;
- 定义 specparam 常量;
- 在电路中设置时序检查。
并行连接
每条路径都有一个源引脚和目的引脚,将这些路径的延迟依次用 specify 语句描述出来,称为并行连接。
并行连接用法格式如下:
(<source_io> => <destination_io>) = <delay_value> ;
一个带有路径延迟的 4 输入的与逻辑模块模型描述如下:
实例
output out,
input a, b, c, d);
specify
(a => out) = 2.5 ;
(b => out) = 2.5 ;
(c => out) = 3.5 ;
(d => out) = 3.5 ;
endspecify
wire an1, an2 ;
and (an1, a, b);
and (an2, c, d);
and (out, an1, an2);
endmodule
可以用关键字 specparam 在 specify 块中定义延迟数值常量,然后赋值给路径延迟。
specparam 定义的常量只能在 specify 块内部使用。
实例
specparam ab_2_out = 2.5 ;
specparam cd_2_out = 3.5 ;
(a => out) = ab_2_out ;
(b => out) = ab_2_out ;
(c => out) = cd_2_out ;
(d => out) = cd_2_out ;
endspecify
并行连接中,源引脚和目的引脚是一一对应的。并行连接也支持多位宽信号间的路径延迟描述,但是位宽必须保持一致。
实例
input [3:0] d,
output [3:0] q);
specify
(d => q) = 3 ;
endspecify
assign q = d & 0101 ;
endmodule
其中,specify 块语句也可以展开描述,两种表达方式是等效的。
实例
(d[0] => q[0]) = 3 ;
(d[1] => q[1]) = 3 ;
(d[2] => q[2]) = 3 ;
(d[3] => q[3]) = 3 ;
endspecify
全连接
在全连接中,源引脚中的每一位与目标引脚的每一位相连接。
源引脚和目的引脚的连接是组合遍历的,且不要求位宽对应。
全连接用法格式如下:
(<multiple_source_io> *> <multiple_destination_io>) = <delay_value> ;
例如 4 输入的与逻辑模块可以描述如下:
实例
output out,
input a, b, c, d);
specify
(a,b *> out) = 2.5 ;
(c,d *> out) = 3.5 ;
endspecify
wire an1, an2 ;
and (an1, a, b);
and (an2, c, d);
and (out, an1, an2);
endmodule
边沿敏感路径
边沿敏感路径用于输入到输出延迟的时序建模,并使用边缘标识符指明触发条件。如果没有指明的话,任何变化都会触发源引脚到目的引脚的延迟值的变化。
用法举例如下:
实例
//从 in 到 out 的数据路径是同向的,即 out = in
(posedge clk => (out +: in)) = (1,2);
//在 clk 下降沿,从 clk 到 out 的路径上升延迟为 1,下降延迟为 2
//从 in 到 out 的数据路径是反向的,即 out = ~in
(negedge clk => (out -: in)) = (1,2);
//clk 任意变化时,从 clk 到 out 的路径上升延迟为 1,下降延迟为 2
//从 in 到 out 的数据路径是不可以预知的,同向、反向或不变
(negedge clk => (out : in)) = (1,2);
条件路径
Verilog 也允许模型中根据信号值的不同,有条件的给路径延迟进行不同的赋值。
条件中的操作数可以是标量,也可以是向量,条件表达式也可以包含任意操作符。
需要注意的是,应当只使用 if 语句将条件路径中所有的输入状态都完整的声明。没有声明的路径会使用分布延迟,分布延迟也没有声明的话,将使用零延迟。如果路径延迟和分布延迟同时声明,将选择最大的延迟作为路径延迟。
但是 specify 中的 if 语句不能使用 else 结构,可以使用 ifnone 描述条件缺省时的路径延迟。
实例
if (a) (a => out) = 2.5 ;
if (~a) (a => out) = 1.5 ;
if (b & c) (b => out) = 2.5 ;
if (!(b & c)) (b => out) = 1.5 ;
if ({c, d} == 2'b01)
(c,d *> out) = 3.5 ;
ifnone (c,d *> out) = 3 ;
endspecify
门延迟路径
门延迟(上升延迟、下降延迟、关断延迟)的数值也可以通过路径延迟的方法来描述。
可以定义的延迟路径个数为 1 个,2 个,3 个,6 个, 12 个,其他数量的延迟值都是错误的。
下面举例说明门延迟模型中路径延迟的表示方法。
实例
specify
specparam t_delay = 1.5 ;
(clk => q) = t_delay ;
endspecify
//2 个参数: 上升延迟(0->1, z->1, 0->z)= 1.5
// 下降延迟(1->0, z->0, 1->z)= 2
specify
specparam t_rise = 1.5, t_fall = 2 ;
(clk => q) = (t_rise, t_fall) ;
endspecify
//3 个参数: 上升延迟(0->1, z->1)= 1.5
// 下降延迟(1->0, z->0)= 2
// 关断延迟(1->z, 0->z)= 1.8
specify
specparam t_rise = 1.5, t_fall = 2, t_turnoff = 1.8 ;
(clk => q) = (t_rise, t_fall, t_turnoff);
endspecify
//6 个参数: 分别对应0->1, 1->0, 0->z, z->1, 1->z, z->0
specify
specparam t_01 = 1.5, t_10 = 2, t_0z = 1.8 ;
specparam t_z1 = 2, t_1z = 2.2, t_z0 = 2.1 ;
(clk => q) = (t_01, t_10, t_0z, t_z1, t_1z, t_z0) ;
endspecify
//12 个参数: 分别对应0->1, 1->0, 0->z, z->1, 1->z, z->0
// 0->x, x->1, 1->x, x->0, x->z, z->x
specify
specparam t_01 = 1.5, t_10 = 2, t_0z = 1.8 ;
specparam t_z1 = 2, t_1z = 2.2, t_z0 = 2.1 ;
specparam t_0x = 1.1, t_x1 = 1.2, t_1x = 2.1 ;
specparam t_x0 = 2, t_xz = 2 , t_zx = 2.1 ;
(clk => q) = (t_01, t_10, t_0z, t_z1, t_1z, t_z0,
t_0x, t_x1, t_1x, t_x0, t_xz, t_zx) ;
endspecify
门路径延迟模型中,也可以指定最大值、最小值和典型值。
实例
specify
specparam t_rise = 1:1.5:1.8;
specparam t_fall = 1:1.8:2 ;
specparam t_turnoff = 1.1:1.2:1.3 ;
(clk => q) = (t_rise, t_fall, t_turnoff);
endspecify
X 传输延迟
如果没有指定 x 转换时间的延迟(门路径延迟中没有给出 12 个延迟参数),则规定:
- 从 x 转换为已知状态的延迟时间为,可能需要的最大延迟时间;
- 从已知状态转换为 x 的延迟时间为,可能需要的最小延迟时间。
例如,当门路径延迟中给出 6 个延迟参数时,则 x 传输延迟时间定义如下表所示:
x 转换 | 延迟值 |
---|---|
0->x | min(t_01, t_0z) |
1->x | min(t_10, t_1z) |
z->x | min(t_z1, t_z0) |
x->0 | max(t_10, t_z0) |
x->1 | max(t_01, t_z1) |
x->z | max(t_1z, t_0z) |